由铝土矿矿石生产氧化铝的方法和系统与流程

文档序号:26003981发布日期:2021-07-23 21:21阅读:252来源:国知局
由铝土矿矿石生产氧化铝的方法和系统与流程

本文件涉及由铝土矿矿石生产氧化铝(铝氧化物)的方法,其基于改进的拜耳法并能够更有效率地生产氧化铝。本文件还涉及进行该方法的系统。

技术背景

氧化铝是工业生产铝的原材料。可由铝土矿矿石(以下还被称作铝土矿)生产氧化铝。基于拜耳法进行由铝土矿工业生产氧化铝,所述拜耳法例如描述于1887年的德国专利de43977中。虽然与de43977中描述的方法相比改进了方法的一些步骤,但是目前以工业规模商业使用的方法包括用苛性钠溶解部分铝土矿,并通过在连续稳态过程中使用氢氧化铝或类似化合物作为晶种从溶解产物沉淀氢氧化铝。可将以该方式生产的一部分氢氧化铝再循环作为沉淀晶种。煅烧剩余的氢氧化铝从而生产氧化铝。使用苛性钠溶解铝土矿也被称为溶出。改进的拜耳法例如描述于美国专利us6299846b1中。根据所述改进方法,在平行的两个分开的过程中溶出铝土矿,其中两个过程中每个使用不同的温度和反应时间。认为在两个分开的过程中溶出铝土矿提高了方法的效率。然而,期望从铝土矿矿石生产氧化铝的更有效方法。

发明概述

本发明的目的是提供从铝土矿矿石生产氧化铝的更有效方法和进行该方法的相应系统。为了解决这个目的,本发明根据各方面提供以连续稳态的方式由铝土矿矿石生产氧化铝的方法,其包括(a)通过混合铝土矿矿石与al耗尽的液体成分的至少一部分来制备铝土矿浆料,(b)将铝土矿浆料分离成至少第一铝土矿浆料部分和第二铝土矿浆料部分;(c)混合第一铝土矿浆料部分与碱性物质以获得第一铝土矿碱性混合物;(d)将第一铝土矿碱性混合物保持在第一温度范围内持续第一时间段从而获得包含第一固体成分和第一液体成分的第一反应产物;(e)将第一固体成分与第一液体成分分离,(f)混合第一液体成分与第二铝土矿浆料部分以获得第二铝土矿碱性混合物,(d)在大于环境压力的压力和温度下(例如大于环境沸点)将第二铝土矿碱性混合物保持在第二温度范围内持续第二时间段从而获得包含第二固体成分和第二液体成分的第二反应产物;(h)在降低至少第二液体成分至环境压力(例如大气压力)前将第二固体成分与第二液体成分分离;(i)在将第二固体成分与第二液体成分分离之后降低第二液体成分的压力和任选额外地降低第二固体成分的压力至环境压力;(j)在降低第二液体成分的压力之后和将第二固体成分与第二液体成分分离之后从第二液体成分沉淀al-化合物,从而获得固体al-化合物和al耗尽的液体成分;(k)干燥固体al-化合物从而获得氧化铝,其中第一温度范围低于第二温度范围,并且其中第一时间段短于第二时间段。其中第一温度范围低于第二温度范围可意为第一温度范围部分重叠和第一温度范围具有在第二温度范围之外的至少一个点或第一和第二温度范围不重叠。

根据本发明的实施方案,可在混合第二铝土矿浆料部分与第一液体成分从而获得第二铝土矿碱性混合物之前将第二铝土矿浆料部分脱硅。

根据本发明的实施方案,第一时间段可在1分钟和30分钟之间,特别是在1分钟和25分钟之间。

根据本发明的实施方案,第一温度范围可为100-135℃。

根据本发明的实施方案,第二时间段可在30和90分钟之间,特别是在30和60分钟之间。

根据本发明的实施方案,第二温度范围可为140-180℃,特别是在140和160℃之间。

根据本发明的实施方案,第一铝土矿浆料部分与第二铝土矿浆料部分的每单位时间的重量比(第一铝土矿浆料部分:第二铝土矿浆料部分)可在1:1和4:1之间。

根据本发明的实施方案,从第二液体成分沉淀al-化合物可包括将至少一部分之前获得的al-化合物添加至第二液体成分作为沉淀晶种。

根据本发明的实施方案,碱性物质可为液体溶液,例如包含naoh、na2co3、na[al(oh)4]中至少一种或多种和另外以下至少一种或多种的碱性水溶液:nacl、na2so4、na2sio3、na2c2o4、nooc(非草酸盐有机碳)。nooc可为钠盐。特别地碱性物质可为水溶液,所述水溶液可包含氢氧化钠或可包含氢氧化钠和碳酸钠。然而,根据本发明,没有特别限制碱性物质,只要它可至少部分溶解铝土矿矿石。

根据本发明的实施方案,在将al耗尽的液体成分与铝土矿浆料混合之前,例如可通过使用一个或多个闪蒸槽从al耗尽的液体成分蒸发水。

根据本发明的实施方案,可冲洗第一和/或第二固体成分从而回收在第一和第二固体成分中含有的含钠组分。

根据另外的方面,本发明提供以连续稳态的方式由铝土矿矿石生产氧化铝的系统,其包含具有第一铝土矿碱性混合物(例如通过混合铝土矿矿石与al耗尽的液体成分来获得铝土矿浆料,通过将铝土矿浆料分离成第一铝土矿浆料部分和第二铝土矿矿石浆料部分并通过混合第一铝土矿矿石部分与碱性物质而获得)用入口和包含第一固体成分和第一液体成分的第一反应产物用出口的第一溶出器,具有第二铝土矿碱性混合物用入口和包含第二固体成分和第二液体成分的第二反应产物用出口的第二溶出器,分离第一液体成分与第一液体成分的第一固-液分离器,所述第一固-液分离器具有与第一溶出器的出口连接的入口并具有第一固体成分用出口和第一液体成分用出口,其中第一固-液分离器的第一液体成分用出口与第二溶出器的入口经由管线流体连通,其中将第二铝土矿浆料部分添加至沿着管线流动的第一液体成分,分离第二固体成分与第二固体成分的第二固-液分离器,所述第二固-液分离器具有与第二溶出器的出口流体连接的入口并具有第二固体成分用出口和第二液体成分用出口,具有与第二固-液分离器的第二液体成分用出口流体连通的入口并具有al耗尽的液体成分用出口和固体al-化合物用出口的沉淀容器,其中将沉淀容器构造为从第二液体成分沉淀固体al-化合物,与固体al-化合物用出口连接的用于干燥固体al-化合物从而获得氧化铝的干燥设备,其中在上游-下游方向上在第二固-液分离器的第二液体相用出口和沉淀容器的入口之间提供降低压力和温度的装置,并且其中在系统的使用过程中进入第二固-液分离器的入口的第二反应产物的压力等于或高于第二溶出器中的压力。当固-液分离器被实施为压力过滤器等以实现较高流量时,如果例如通过使用压缩空气额外压缩第二反应产物时压力例如可更高。可将系统构造为进行以上描述的方法。

在权利要求中描述本发明另外的实施方案。

本发明的另外的方面和实施方案在下面描述并从附图显而易见。

附图简要描述

图1显示根据本发明的工艺步骤的示意图,其中通过连接代表工艺步骤的方块的线示意显示一些质量流。

图2显示进行根据本发明方法的系统的示意图。

详细描述

参考图1,描述根据本发明实施方案的由铝土矿矿石生产氧化铝的方法。可以连续稳态的方式进行根据本发明实施方案的方法一段时间。即,可基于至少基本上连续的输入和输出质量流动来实现动态稳定状态,然而其中当改变工艺参数例如温度、反应时间、压力、输入量和品质以适应所需输出、铝土矿矿石品质等的改变时也可实现瞬时状态。如在本文件中使用的铝土矿矿石或铝土矿可指代包含铝(al)的任何物质。如本文使用的铝土矿矿石、铝土矿和矿石还可指代铁矾土或包含基于总重量的至少50%、任选基于总重量的至少70%的氢氧化铝的其它矿石,例如水铝矿。如本文使用的氧化铝是指铝氧化物,其中根据本方法生产的大部分氧化铝处于冶炼级氧化铝(sga)的形式。铝土矿矿石可除其它还包含硅,例如高岭土形式。

该方法可使用铝土矿矿石作为材料。例如可通过矿藏提供并可化学和/或机械处理铝土矿矿石从而获得以下步骤所需的颗粒尺寸分布。在以下,除非另外指出,可以互换使用铝土矿矿石、铝土矿和矿石。例如,例如可通过磨碎来机械处理铝土矿矿石从而获得在100和500μm之间的p80颗粒尺寸。当颗粒过小时,可存在产生的浆料的流动性问题或在研磨设备中过多的能源使用。当颗粒过大时,可接着发生工艺设备的腐蚀,并且可损害水铝矿提取动力学。

在步骤s100中可将铝土矿矿石与al耗尽的液体成分的至少一部分混合从而获得铝土矿浆料。al耗尽的液体成分从该方法的更下游供应并通过以回路方式将它供应到该方法上游而再循环。以下还描述如何获得al耗尽的液体成分。

参考s200,然后可将在步骤s100中获得的铝土矿浆料分离/分成第一铝土矿浆料部分和第二铝土矿浆料部分。例如,可根据预定的比率将在步骤s100获得的铝土矿浆料料流连续分离成第一铝土矿浆料部分和第二铝土矿浆料部分。步骤s200中第一铝土矿浆料部分与第二铝土矿浆料部分的每单位时间的重量比(第一铝土矿浆料部分:第二铝土矿浆料部分)可在1:1和4:1之间。所述比率使该方法以高产率和低碱性物质使用的有效方式进行。

在步骤s300中,混合第一铝土矿浆料部分与碱性物质从而获得第一铝土矿碱性混合物。在本文件中,铝土矿碱性混合物被称作第一铝土矿碱性混合物从而区分它与本文描述的其它铝土矿碱性混合物。当与本文描述的其它铝土矿碱性混合物相比获得第一铝土矿碱性混合物时,第一铝土矿碱性混合物中的词语“第一”没有暗示时间。第一铝土矿碱性混合物可为包含液相和固相的悬浮液。

根据本发明,碱性物质可为包含碱性组分的溶液。例如,碱性物质可为液体溶液,例如包含naoh、na2co3、na[al(oh)4]中至少一种或多种和另外以下至少一种或多种的碱性水溶液:nacl、na2so4、na2sio3、na2c2o4、nooc(非草酸盐有机碳)。nooc可为钠盐。特别地碱性物质可为水溶液,所述水溶液可包含氢氧化钠或可包含氢氧化钠和碳酸钠。碱性物质例如可为氢氧化钠(还称为苛性钠)的水溶液。如以下将进一步详细阐述的,在步骤s300中使用的碱性物质还可为al耗尽的液体成分的一部分,例如没有用于制备铝土矿浆料的剩余的al耗尽的液体成分,或可为新引入的(未再循环的)碱性物质与一部分al耗尽的液体成分的混合物。即,例如当碱性物质包含al耗尽的液体成分时,可使碱性物质至少部分再循环。

在步骤s400中,将第一铝土矿碱性混合物保持在第一温度范围内持续第一时间段从而获得包含第一固体成分和第一液体成分的第一反应产物。换句话说,碱性物质(参见s300)和(al耗尽的液体成分中含有的碱性组分)与第一铝土矿浆料部分反应预定的反应时间(第一时间段)同时将第一铝土矿碱性混合物保持在第一温度范围内。根据本发明的实施方案,可进行步骤s400从而利用含铝化合物(例如水铝矿)和含硅化合物(例如高岭土)当暴露于碱性物质时不同的溶解动力学。如以下将更详细描述的,根据本发明,通过使用碱性物质溶解铝土矿矿石中包括的含铝化合物并然后以受控方式从溶解的铝沉淀氧化铝来生产氧化铝。因为根据本发明的方法目的在于生产氧化铝,所以在没有对本方法的氧化铝产率有贡献的情况下失去了通过与铝土矿矿石中包括的含硅化合物反应从而消耗的每摩尔的碱性物质。因为大多数含铝化合物的溶解动力学比高岭土或其它含硅粘土矿物的溶解动力学更快,所以当控制反应时间使得没有达到(动态)热力学平衡时可改进本方法的产率,因为由于不同的溶解动力学,在达到热力学平衡之前溶解的氧化铝多于硅。步骤s400也被称作“差分萃取(differentialextraction)”,因为它使用铝和硅溶解反应中反应动力学的差异。取决于铝土矿矿石品质和碱性物质的组成,第一时间段例如可在1分钟-30分钟范围内,例如1分钟-25分钟。第一温度范围例如可为100℃-135℃。当第一时间段比那个更短时,可能没有溶解足够的铝来实现该方法的高效率。当第一时间段比那个更长时,存在方法接近或达到热力学平衡的风险,从而导致该方法的产率/效率损失,特别是因为通过溶解溶液中不需要的化合物而浪费的更多碱性物质。当第一温度太低时,存在没有溶解有意义量的铝的风险,因为反应动力学太慢。当第一温度太高时,反应动力学变得太快使得工艺控制变得困难和无效率。步骤s400将产生具有第一液体成分和第一固体成分的第一反应产物。第一固体成分含有在第一时间段期间步骤s400中未被碱性物质溶解或在s400中反应期间沉淀(例如脱硅产物,还称作dsp)的所有残余物。第一液体成分除其它还包含溶解的铝,并且随后被进一步处理从而生产氧化铝。

在步骤s500中,将第一液体成分与第一固体成分分离。根据本发明,为了限制硅的不期望溶解,使用快速工艺例如压力倾析或压力过滤来进行第一固体和液体成分的分离。当将第一固体成分与第一液体成分分离时,硅的不期望溶解停止,因为第一液体成分不再与固体成分中的含硅化合物接触。第一固体成分是工艺废物并且例如在冲洗以回收其中含有的剩余碱性物质之后丢弃。如以下描述进一步处理第一液体成分。注意到根据本发明的方法是连续稳态方法,因此,步骤s400和s500可认为是同时和连续进行的上游和下游工艺步骤。

进一步参考图1,如以下描述处理在步骤s200中获得的第二铝土矿浆料部分。

在步骤s600中,混合第二铝土矿浆料部分与步骤s500中获得的第一液体成分以获得第二铝土矿碱性混合物。在本文件中,这样获得的铝土矿碱性混合物被称作第二铝土矿碱性混合物从而区分它与本文描述的其它铝土矿碱性混合物。当与本文描述的其它铝土矿碱性混合物相比获得第二铝土矿碱性混合物时,第二铝土矿碱性混合物中的词语“第二”没有暗示时间,因为本文描述的方法是连续稳态方法。第二铝土矿碱性混合物可为包含液相和固相的悬浮液。

在进行步骤s600之前,第二铝土矿浆料混合物可任选通过将~50-60%固体浓度(基于重量)的第二铝土矿浆料保持在至少一个例如2至5个连续搅拌槽反应器(还称作cstr)中在90-105℃之间的温度下持续8和20小时之间从而将第二铝土矿浆料混合物脱硅;其中例如可通过使用离心泵的浆料搅拌、浆料翻动(raking)和/或浆料再循环来实现cstr近似。这可确保至少部分第二铝土矿浆料部分的反应性二氧化硅转化为dsp(固体),这帮助减小由在步骤s600组合中的第一液体成分和第二铝土矿碱性混合物形成的混合物中的二氧化硅含量。

在步骤s700中,将第二铝土矿碱性混合物保持在第二温度范围内持续第二时间段从而获得包含第二固体成分和第二液体成分的第二反应产物。换句话说,碱性物质与第二铝土矿浆料部分,特别是与其中含有的固体反应持续预定的反应时间(第二时间段)同时将第二铝土矿碱性混合物保持在第二温度范围内。进行步骤s700使得第二铝土矿碱性混合物的压力高于大气压力,其中通过控制第二铝土矿碱性混合物的温度和通过使用气密设备进行步骤s700来控制压力。

在仅包括根据步骤s400的差分萃取的方法中,通过第一温度范围主要控制第一液体成分的最大产率。如定义为碱性物质至残余物(固体成分)的损失的工艺效率要求在较低的温度下(在较低的第一温度范围内)进行步骤s400,所以可将该工艺控制在更实际的停留时间即第一时间段。如本发明仅包括步骤s400而没有额外包括步骤s700的方法的缺点是产率受损害,这是为什么根据本发明进行步骤s700(还称作脱硫溶出)。所述步骤s700根据本发明在比步骤s400更高的温度下进行并且运行使用更长的停留时间即第二时间段。在步骤s700中较高的温度和较长的停留时间使较大量的氧化铝溶解至液体成分中,当与仅包括差分萃取步骤的方法相比这因此提高这个液体成分的产率。

取决于铝土矿矿石品质和碱性物质的组成,第二时间段例如可在30分钟-90分钟范围内。第二温度范围例如可为140℃-180℃。当第二时间段比那个更短时,没有足够的不需要的硅可从第二液体相沉淀至第二固体相中,从而导致方法的最终产物中的硅含量过高。当第二时间段比那个更长时,进行该方法的系统的设计变得无效率,因为该方法作为连续方法进行并且因此需要体积用于在第二时间段中第二铝土矿碱性混合物通过该系统。当第二温度太低时,存在没有溶解有意义量的铝的风险,并且同时没有足够的不需要的硅从液体沉淀至固体成分中,因为反应动力学太慢。当第二温度太高时,由于加热第二铝土矿碱性混合物所需的能量和与更昂贵的构造材料有关的更高资本成本所致,工艺效率降低。步骤s700将产生包含第二液体成分和第二固体成分的第二反应产物。第二固体成分含有在第二时间段期间步骤s700中未被碱性物质溶解或在s700中反应期间沉淀的所有残余物。根据本发明,在步骤s700中第二铝土矿浆料部分的固体含量没有全部溶解,并且保留了固体残余物(第二固体成分)。第二液体成分除其它还包含溶解的铝,并且随后被进一步处理以生产氧化铝。

在步骤s800中,处理第二反应产物在于将第二液体成分与第二固体成分分离。根据本发明,步骤s800发生在减小第二反应产物的压力和温度之前。在常规方法中,液相和固相的分离发生在第二反应产物的压力和温度减小之后。然而,本发明人认识到可在压力和温度仍高于环境温度和环境压力时通过进行第二固体和液体成分的分离从而改进方法的产率。在压力和/或温度减小之前进行步骤s800的原因如下。本发明人发现了铝在第一液体成分中的溶解性比在较高温度下更高。因此,(固体)含铝化合物的沉淀驱动力例如通过沉淀的自由能改变在较低温度下更高。本发明人还发现了当减小第二铝土矿碱性混合物的温度同时第二液体和固体成分仍形成悬浮液并与彼此接触时,第二固体成分可充当随后作为工艺废物与第二固体成分一起失去的含铝化合物沉淀的成核位点。此外,虽然沉淀动力学在较高温度下也较快,但是沉淀的较低热力学驱动力(其根据本发明可为零)对沉淀速率影响更大,从而导致在较高温度下较低的净沉淀速率或根本没有铝沉淀。在高温度/压力下进行第二液体和固体成分的分离的缺点在于需要能够经受较高温度的压力额定分离设备。可用于进行步骤s800的这样的压力额定分离设备的实例描述于例如us5833865a中,其全部内容通过引用并入本文。然而,本发明人发现了与常规方法相比根据本发明的方法的产率增加可抵消这个缺点。在步骤s800中获得的第二固体成分可作为工艺废物丢弃,例如在将它冲洗以回收碱之后。

在步骤s900中将第二液体成分的压力减小至环境压力(例如大气压力)。例如,可通过至少一个例如两个至四个闪蒸槽来引导第二液体成分,在所述闪蒸槽中通过水蒸气的“闪蒸”来减小第二液体成分的水含量同时还减小第二液体成分的温度和压力。

也可减小第二固体相的压力和温度。如提到的,可冲洗第二固体相以回收碱(例如含钠化合物的形式),并且然后可作为工艺废物丢弃。

在步骤s1000中在步骤s900中减小其温度和压力之后从第二液体成分沉淀铝化合物例如氢氧化铝。如以上提到的,较低的温度还降低在第二液体相中铝的最大溶解性并因此提高铝化合物沉淀的热力学驱动。为了改进沉淀和产率,可将晶种添加至第二液体成分充当铝化合物沉淀的晶核。所述晶种例如可为之前通过该方法生产的氢氧化铝或氧化铝晶种。随着第二液体成分通过(固体)铝化合物的沉淀变得越来越耗尽铝,在步骤s1000之后本文将其称作al耗尽的液体成分。

在步骤s1000中沉淀铝化合物之后,可将第二液体成分(现在被称作al耗尽的液体成分)在更上游供给回该方法,并例如可与铝土矿矿石混合以获得铝土矿浆料和/或第一和/或第二铝土矿浆料部分从而获得如以上描述的第一和/或第二铝土矿碱性混合物。

在步骤s1100中,例如可通过热(还称作煅烧)来干燥步骤s1000中获得的铝化合物,以去除水分和化学结合的水从而获得氧化铝(铝氧化物)。然后例如可在其它方法中使用氧化铝例如通过电解等生产铝金属。注意根据本发明的方法是连续稳态方法,因此除非描述相反情况,否则同时和连续进行本文描述的步骤。

参考图2,描述进行根据本发明的方法的系统10。注意关于该方法的所有特征以相应的方式适用于该系统,反之亦然,除非另外指出。

系统10可包含铝土矿入口15。铝土矿入口15例如可为传送系统,例如从存储或矿(未显示)运输铝土矿矿石的导管或皮带。在接点23,将铝土矿矿石与液体例如al耗尽的液体成分混合(参见s1000)以获得铝土矿浆料。可将液体经由以下进一步描述的管线101供应至接点23。管线21可将铝土矿浆料进一步运输至分离器20。分离器20可将铝土矿浆料至少分离成第一铝土矿浆料部分和第二铝土矿浆料部分(参见200)。分离器的上游或下游,可任选地将铝土矿浆料例如第一铝土矿浆料部分和第二铝土矿浆料部分与水混合以稀释浆料从而促进处理。分离器20例如可为具有一个入口和两个出口的y型管,其直径具有这样的比率以对应于第一铝土矿矿石部分与第二铝土矿矿石部分的配给。可向分离器20的每个出口提供一个或多个泵以在浆料中产生促进运输的压力。分离器20的一个出口可与管线24连接,用于将第一铝土矿浆料部分经由接点35和管线36最终传送至以下进一步描述的第一溶出器50。分离器20的另外的出口可与管线22连接,用于将第二铝土矿浆料部分从分离器20最终传送至以下进一步描述的第二溶出器70。

系统10还可任选包含沿着管线22提供的脱硅装置30。可通过具有浆料混合的一个罐或多于一个罐提供脱硅装置30,目标是停留时间在8和18小时之间和温度为95-105℃。注意脱硅装置30是任选的并可省略,例如当通过铝土矿入口15输入的矿石具有低硅含量并因此第二铝土矿浆料部分具有低硅含量时。

接点35处,将管线24与运输碱性物质例如碱性溶液的管线40连接。管线40可在它的另一端上与接点41的出口连接。接点41可具有出口和两个入口。接点41的出口可与管线40连接。接点41的入口可与供应如以下进一步描述的al耗尽的液体成分的管线101连接。接点41的另一入口可与新鲜的碱(例如在本文之前描述的方法中未使用的碱)用入口44连接。新鲜的碱例如可为苛性钠或不同的碱。新鲜的碱可以固体形式或液体形式供应并可在接点41与经由管线101供应至接点41的al耗尽的液体成分混合。为了促进混合,可向接点41提供促进混合的装置例如搅拌器等。接点41还可具有水用入口(未显示)以调节在接点41产生的混合物的ph含量。例如,接点41可被实施为具有体积的罐,其可充当碱性物质的缓冲储存器。

从接点41经由管线40供应至接点35的碱性物质当它到达接点35时可具有高于环境温度的温度。为了引起较高的温度,可沿着管线40提供至少一个加热器45例如两个至四个加热器。加热器45例如可被实施为热交换器,其使用作为工艺的副产物例如通过本文描述的闪蒸槽产生的蒸汽加热碱性物质。然而,没有特别限制加热经由管线40供应的碱性物质的装置。

接点35可包含促进混合经由管线24供应的第一铝土矿浆料部分和经由管线40供应的碱性物质的装置,例如机械搅拌器等。可将接点35的出口与用于供应第一铝土矿碱性混合物至第一溶出器50的管线36连接(参见s300),所述第一铝土矿碱性混合物通过在接点35混合第一铝土矿浆料部分和碱性物质而产生。

系统10还可包含第一溶出器50。第一溶出器50本文也被称作差分溶出器50。差分溶出器50可为进行铝土矿碱性混合物的固体部分的至少部分溶解(“溶出”)的反应容器(参见步骤s400)。在供选择的实施方案中,可将第一铝土矿浆料部分和碱性物质经由分开的管线供应至第一溶出器50并可使用分开的入口引入第一溶出器50中并可然后当在第一溶出器50内部时形成混合物。

差分溶出器50的出口可经由管线51与第一固-液分离器55连接以供应由差示溶出器50产生的第一反应产物至第一固-液分离器55的入口。将输入第一固-液分离器55中的第一反应产物通过第一固-液分离器55分离为第一固体成分和第一液体成分,参见步骤s500。第一固-液分离器55例如可被实施为具有网目仅允许液相通过使得液相和固相分离的筛。系统10还可包含连接第一固-液分离器55的第一固体成分的出口与系统10的外侧的管线56。第一固体成分可经由管线56从系统10排出用于进一步处理,例如从第一固体成分回收碱,和/或沉积,并且通常不在该方法中进一步使用。

系统10还可包含连接第一固-液分离器55的第一液体成分的出口与第二溶出器70的管线57。第二溶出器70以下还被称作脱硫溶出器70。可沿着管线57提供一个或多个加热器60从而提高经由管线57传送的材料的温度。可沿着管线57提供接点65以连接管线57和管线22。在接点65,通过混合第一液体成分和经由管线22供应的第二铝土矿浆料部分来获得第二铝土矿碱性混合物。可向接点65提供搅拌器或其它装置以促进混合第一液体成分和第二铝土矿浆料部分。所述接点65可用于实施以上描述的步骤s600。如果沿着管线57提供几个分开的加热器,可在一个(或多个)加热器60的上游或下游或在加热器60之间提供接点65。供选择地,管线22可与脱硫溶出器70经由脱硫溶出器70的分开的输入口直接连接从而实施步骤s600。在这种情况下,与第一铝土矿碱性混合物的情况类似,在这个情况下可在第二溶出器70内部获得第二铝土矿碱性混合物。

如提到的,系统10包含还被称作脱硫溶出器70的第二溶出器70。脱硫溶出器70可为反应容器并可用于进行以上描述的步骤s700。第二铝土矿碱性混合物通过脱硫溶出器70的通过时间可比第一铝土矿碱性混合物通过差分溶出器50的通过时间更长。脱硫溶出器70中的反应温度可高于差分溶出器50中的反应温度。第二铝土矿碱性混合物通过脱硫溶出器70并从脱硫溶出器70经由其出口排出时,通过脱硫溶出器70产生包含第二液体相和第二固体相的第二反应产物。

系统10还可包含第二固-液分离器80和将脱硫溶出器70的出口与第二固-液分离器80的入口连接的管线71。第二固-液分离器80可用于进行如以上描述的步骤s800。可提供第二固-液分离器80使得供应至第二固-液分离器80的入口的第二反应产物具有高于环境压力(例如大气压力,例如根据iupac的标准压力)的压力,其中压力与反应产物的温度有关。例如,供应至第二固-液分离器80的第二反应产物可具有高于第二反应产物的大气沸点温度(在根据iupac的标准压力[101.325kpa]下的沸点温度)的温度。例如,第二固-液分离器80可被实施为压力过滤器。根据本发明可使用的固-液分离器80的实例例如描述于以上提到的us5833865a。第二固-液分离器80的入口处的压力可等于或高于脱硫溶出器70中的压力。当例如通过引入压缩空气向第二反应产物加压时入口中的压力例如可较高,从而支持第二固-液分离器80中的分离。

可提供与第二固体相的固-液分离器80的出口连接的管线82以传送第二固体相至系统10的外部。第二固体成分可经由管线82从系统10排出用于进一步处理,例如回收碱性物质和/或沉积。

系统10可任选地还包含管线81用于向第二固-液分离器80供应冲洗液例如水或稀释的碱性液体等。管线81可从外部水源(未显示)向固-液分离器80供应水。水可用于冲洗第二固-液分离器80中的第二固体相例如回收碱性物质。另外或作为替代,可在进一步处理或沉积之前将管线81与管线56和/或管线82连接以稀释/冲洗第一固体成分和/或第二固体成分。这可减小第一和第二固体成分中碱性物质的含量。

系统10可包含将第二液体相的第二固-液分离器80的出口与沉淀容器100的入口连接的管线83。可沿着管线83提供一个或多个减小压力和温度的装置90。可使用减小压力和温度的装置90来进行步骤s900。减小压力和温度的装置90例如可被实施为热交换器或闪蒸槽。当减小温度和压力的装置90被实施为闪蒸槽时,除了温度和压力的减小之外可实现第二液体成分的水含量的减小。在图2中,显示具有沿着管线83提供的实施为闪蒸槽的两个减小压力和温度的装置90的系统10的实施方案。然而,没有特别限制沿着管线83提供的减小压力和温度的装置90的数量。在图2中用箭头91示意表示通过闪蒸槽从第二液体成分蒸发为水蒸汽的水。由闪蒸槽产生的水蒸汽可任选用于操作本文描述的各个加热器25、45、60。

进一步参考图2,系统10还可包含沉淀容器100。沉淀容器100可用于进行步骤s1000,其为从第二液体成分沉淀al-化合物从而获得固体al-化合物和al耗尽的液体成分。例如,沉淀容器100可如描述于以上提到的de43977那样构造并可包含一系列具有搅拌器的罐。由于当第二液体成分通过管线83时发生的温度降低,第二液体成分的温度在沉淀容器100中比在脱硫溶出器70或第二固-液分离器80中更低,从第二液体相沉淀铝的热力学驱动力更高,并且因此固体al化合物热力学稳定并沉淀。可将al化合物作为晶核添加至沉淀容器100以促进进一步沉淀(未显示)。

可收集在沉淀容器100中产生的固体al化合物并可经由管线102将其从沉淀容器去除。可随后将al化合物传送至干燥设备(未显示)例如炉从而干燥以去除水而获得氧化铝。干燥设备可实施如以上描述的步骤s1100。例如,在沉淀容器100中产生的大部分的固体al化合物是氢氧化铝。通过将氢氧化铝暴露于热来干燥氢氧化铝产生了氧化铝,其为本文描述的方法的最终产物。

随着越来越多的al化合物沉淀并经由管线102去除,沉淀容器100中的液相变得越来越耗尽铝。可经由管线101将al耗尽的液体成分供应至接点41以产生碱性物质且供应至接点23以产生铝土矿浆料(参见步骤s100)。如图2中示意显示,管线101可分叉从而与接点41和与接点23连接以供应al耗尽的液体成分。

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