一种利用高碳酸盐铝土矿生产氧化铝的方法与流程

本发明属于氧化铝生产领域，具体涉及的是一种利用高碳酸盐铝土矿生产氧化铝的方法。

背景技术：

随着我国氧化铝工业的快速发展，国内铝土矿品位下降，矿石中的脉石矿物种类及含量逐渐升高，其中碳酸盐类矿物含量的增加尤为明显。

氧化铝生产流程中，铝土矿中的碳酸盐经过矿浆制备、预脱硅过程及高压溶出等过程，与碱溶液发生反苛化作用，生成碳酸钠进入到生产系统中，不仅增加了碱耗，更重要的是给生产带来一系列困难。比如，碳碱升高，造成溶出矿浆闪蒸过程中碳碱析出后出料不畅，为保证生产连续运行，许多企业采用在后几级闪蒸注水或洗液，虽然生产过得去，但溶出过程的热平衡打破，溶出汽耗增加；碳碱升高后，氧化铝生产体系中浆体或碱液的粘度增大，输送浆体物料及碱液的电耗增加；浆体物料的过滤性能恶化，立盘、平盘的产能及清洗次数增加，蒸发汽耗增加；铝酸钠溶液粘度增加后，导致分解率下降，氧化铝产量下降；蒸发过程，由于碳碱含量升高，强制效排盐压力增加，不仅造成蒸发汽耗升高，且强制效由于碳碱结晶析出，蒸发能力衰减迅速，清洗周期大大缩短。

从生产系统中常见的排除碳碱方式有四种，第一种方式是高浓度蒸发结晶排盐，通过蒸发器将种分母液蒸发至高浓度，使得碳酸钠达到过饱和状态结晶析出，是目前各氧化铝厂普遍采用的方法，该方法效果较显著，但其运行成本较高，严重影响蒸发产能，不利于长时间运行，如果排出的盐苛化不彻底，会再返流程；第二种方式是赤泥洗液苛化法排盐，即采用合适的洗液在适宜条件下进行苛化反应，使尽可能多的碳酸钠生成氢氧化钠，该方法有工艺流程简单、运行费用低等优点，但降低拜耳流程溶液中碳酸钠含量见效缓慢，且在追求苛化率的同时氧化铝损失率会相应升高，应用该方法很难在短期内达到预期效果，需要与其他排除碳碱工艺相结合使用；第三种方式是赤泥苛化法排盐，该方法在苛化反应时需补充一定的水对赤泥进行稀释，在赤泥综合利用方面不失为一个赤泥脱碱的好方法，但在降低拜耳流程溶液中碳酸钠含量方面得不偿失；此外，还有钡盐苛化法排盐，该方法利用钡的大多数盐难溶于铝酸钠溶液的特点进行苛化排盐，不过ba(oh)2、bao价格高，使用成本较高，如用重晶石煅烧或将苛化生成的baco3、baso4再生回收，不仅建设投资高、生产成本高，而且在煅烧过程中产生有害人体健康的气体和粉尘，污染环境。因此，如何使用高碳酸盐铝土矿更加高效的生产氧化铝，显得十分重要和迫切。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效消除矿石中的碳酸盐对氧化铝生产工艺的不利影响，利用高碳酸盐铝土矿生产氧化铝的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种利用高碳酸盐铝土矿生产氧化铝的方法，其工艺过程的步骤如下：

(1)首先将高碳酸盐铝土矿、石灰与铝酸钠溶液混合后进行磨矿，进入碳酸盐活化过程；

(2)步骤(1)得到的矿浆经过碳酸盐活化过程后，进行固液分离；

(3)将步骤(2)分离后得到的铝酸钠溶液送往蒸发工序进行排盐，蒸发所得母液对分离后固相进行补碱，蒸发所得碳酸钠经过苛化回收碱；

(4)将步骤(2)分离后得到的固相进行补碱后进行溶出；

(5)溶出矿浆经过沉降分离、洗涤后进行分解，得到氢氧化铝和分解母液，得到的氢氧化铝进行焙烧后得到氧化铝产品，分解母液进行蒸发后得到循环母液。

进一步地，步骤(1)中的高碳酸盐铝土矿中的以菱铁矿、菱镁矿、石灰石和白云石形式存在的碳酸盐，矿石中无机碳含量为0.3-10％；

进一步地，步骤(1)的碳酸盐活化过程中矿浆固含为600-1000g/l，活化温度为90-105℃，时间为6-12h；

进一步地，步骤(1)中的碳酸盐活化过程铝酸钠溶液苛性碱浓度为50-250g/l；

进一步地，步骤(2)中的碳酸盐活化后矿浆的固液分离设备采用立盘过滤机或者压滤机，分离温度为80-105℃；

进一步地，步骤(3)中蒸发所的母液加入分离后固相进行补碱，碱液不足部分由步骤(5)中的循环母液补齐。

进一步地，步骤(4)中溶出液nc/nt比相同条件下拜耳法溶出降低3-6％。

本发明具有以下有益效果：在拜耳法氧化铝生产工序，在矿浆进入溶出系统前尽可能多地排出碳酸钠，大大降低了流程中高含量碳酸盐对溶出等工序生产操作带来的不利影响，流程合理、简单，生产上通过简单技术改造即可实现，可以经济地处理无机碳含量为0.3-10％的高碳酸盐铝土矿，具有较好的经济效益。

附图说明

图1为本发明的方法的工艺流程图。

具体实施方式

一种利用高碳酸盐铝土矿生产氧化铝的方法，其工艺过程的步骤如下：

(1)首先将高碳酸盐铝土矿、石灰与铝酸钠溶液混合后进行磨矿，进入碳酸盐活化过程；

(2)步骤(1)得到的矿浆经过碳酸盐活化过程后，进行固液分离；

(3)上述步骤(2)分离后得到的铝酸钠溶液送往蒸发工序进行排盐，蒸发所得母液对分离后固相进行补碱，蒸发所得碳酸钠经过苛化回收碱；

(4)上述步骤(2)分离后得到的固相进行补碱后进入溶出工序；

(5)溶出矿浆经过沉降分离、洗涤，进入分解工序，得到氢氧化铝和分解母液，得到的氢氧化铝进行焙烧后得到氧化铝产品，分解母液进行蒸发后得到循环母液。

下边结合实例对本发明做进一步的说明。

实施例1

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为0.7％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为245g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为700g/l，在90℃条件下经过12个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在80℃下进行固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为9.80％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为13.25％。

实施例2

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为0.7％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为245g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为1000g/l，在90℃条件下经过12个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在90℃下进行固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为8.86％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为13.25％。

实施例3

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为0.7％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为150g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为700g/l，在90℃条件下经过12个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在80℃下进行固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为8.95％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为13.25％。

实施例4

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为0.7％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为50g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为700g/l，在90℃条件下经过12个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在80℃下进行固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为10.06％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为13.25％。

实施例5

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为3.0％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为245g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为700g/l，在90℃条件下经过12个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在105℃下进行固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为12.04％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为16.25％。

实施例6

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为3.0％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为245g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为1000g/l，在90℃条件下经过12个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在100℃下固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为11.35％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为16.25％。

实施例7

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为3.0％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为150g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为700g/l，在90℃条件下经过12个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在90℃下固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为10.76％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为16.25％。

实施例8

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为10.0％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为245g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为700g/l，在90℃条件下经过12个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在90℃下固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为13.66％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为19.59％。

实施例9

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为0.7％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为245g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为700g/l，在90℃条件下经过6个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在80℃下进行固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为10.26％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为13.25％。

实施例10

高碳酸盐铝土矿中无机碳含量为0.7％，将该铝土矿、石灰与苛性碱浓度为245g/l、αk为3.00、nc/nt为7.00％的铝酸钠溶液混合后进行磨矿，矿浆固含为1000g/l，在90℃条件下经过8个小时的碳酸盐活化反应，将矿浆在90℃下进行固液分离，分离后固相进行补碱后，在265℃条件下溶出60分钟，溶出液的nc/nt为9.85％，相同条件下常规拜耳法溶出液的nc/nt为13.25％。