专利名称：盐酸联碱法生产氧化铝工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产氧化铝的工艺方法，特别是适用于从高铝、高硅、低铁的铝土矿生产氧化铝的方法。
铝土矿是生产氧化铝的主要原料。目前国内外生产氧化铝主要是采用传统的碱法工艺，如拜尔法、烧结法、联合法等。其工艺主要是将矿石加纯碱烧结，然后用氢氧化钠溶出，经高压脱硅、碳化或种分，形成氢氧化铝晶体，再经洗涤、焙烧而得到α氧化铝(α-Al2O3)，即冶炼用氧化铝。
由于现有生产氧化铝的传统工艺方法，其生产过程主要为脱硅过程，铝土矿中含硅量越高(即铝硅比越低)，生产条件将越困难，而且使用价格较贵的纯碱用量越多，使产品成本增高。同时，目前用碱法工艺生产氧化铝所使用的矿石都是高品位的铝土矿，其铝硅比一般都在3.5以上。而自然界中高铝硅比的铝土矿储量是有限的，我国分布很广的含铝矿石大都是低品位铝土矿，即铝硅比低的矿石。
本发明的目的是要提供一种新的生产氧化铝的工艺方法，不但适用于高铝硅比的矿石，而且也适用于低铝硅比的矿石，特别是高铝、高硅、低铁的矿石，并降低产品成本，从而为我国发展炼铝工业提供更充足的原料。
本发明的目的是以如下方式实现的。本发明采用盐酸联碱法生产氧化铝的新工艺，以盐酸为溶出介质，矿石细碎成粉状(120～150目)后，经700～800℃焙烧，在高压搪瓷反应罐中加盐酸HCl反应，生成碱式铝盐Al2(OH)5Cl，经分离脱硅。将碱式铝盐蒸浓焙烧至700～800℃，得γ状氧化铝γ-Al2O3，溶解于氢氧化钠Na(OH)溶液中，形成偏铝酸钠NaAl(OH)2溶液。加氢氧化铝Al(OH)种子，分解得氢氧化铝晶体。经分离、洗涤、脱碱、焙烧至1100℃，即得α状氧化铝α-Al2O3，即冶炼用氧化铝。
传统的生产氧化铝的碱法工艺(烧结法、拜尔法等)，只适宜大型化生产和使用高品位的铝土矿。本发明的工艺方法既适宜于大型化生产，也适宜于小型化生产，特别是适用于高铝、高硅、低铁的矿石，扩大了铝土矿的来源，变废为宝。而且用本发明的工艺方法生产氧化铝，省去了反复的高压脱硅过程，可显著减少投资，降低氧化铝的生产成本，具有较好的经济效益。
下面结合具体实施方案对本发明作进一步的详细描述。
铝土矿在矿山经水洗后，用颚式破碎机粗碎到10～15Cm直径，再用颚式破碎机细碎至2～3Cm直径。然后用雷蒙干磨机细磨至粒度120～150目。
将矿粉在回转窑中进行焙烧，分解出一水硬铝石中的结晶水，改变β-Al2O3矿石晶格，使之易与盐酸反应，降低反应温度，提高反应速度。为避免焙烧时混入杂质和耗能太多，燃料采用一氧化碳。焙烧温度保持在700～800℃，烧成的熟料要求不含结晶水，无灼烧失重。
经过焙烧的熟料，以盐酸为溶出介质，在高压搪瓷反应罐中进行反应，得到赤泥与碱式铝盐溶液混合物料浆。反应所用盐酸为9～10%浓度，要求保持70～90℃温度，反应时间2小时。反应终点时溶液为25～27°Be′，PH＝4～4.2，原料比Al/Cl(摩尔比)＝54/35.5，重量比＝1.5/1，以百分比计Al2O3/HCl＝79.4/20.6%。各种类型矿石中的氧化铝与盐酸反应以碱式铝盐形式转入溶液中
反应完全的碱式铝盐溶液中含氯(Cl)7.6～8.5%，Al2O317～19%，溶液为23～31°Be′。
在铝土矿中以高岭石、石英石形式存在的氧化硅，也依其矿物形式与盐酸不起反应，故反应物经分离弃去赤泥也是“脱硅”。矿物中除主要含铝、硅外，也含少量的铁、钛、钙、镁等杂质。铁矿物与盐酸反应形成FeCl，但当碱式铝盐反应到终点时铁还原沉淀，故铁不存在于碱式铝盐中。钛矿物质与盐酸不发生反应。钙与镁与盐酸反应生成氯化钙(CaCl)、氯化镁(MgCl)而进入碱式铝盐溶液中。因氯化钙、氯化镁在溶液中的溶解度很大，采用置换反应使之转化成溶解度小的硫酸钙、硫酸镁，在分离过程中离去。此置换反应在碱式铝盐反应终点进行，而后放料，过滤后同赤泥一并离去。
采用酸浸法对赤泥料浆进行分离与洗涤后，便得到纯净的碱式铝盐溶液。将碱式铝盐溶液在搪瓷蒸馏器中进行蒸浓，弃去溶液中多余水份，使碱式铝盐得到含水不大于60%的浓度。而后经澄清槽两次澄清，送分解窑中在700～900℃下焙烧，得γ-Al2O3。分解出的HCl回收循环使用。
用氢氧化钠溶解γ-Al2O3可得到饱合偏铝酸钠溶液NaAl(OH2)。溶解化合过程需在150～180℃下进行，氢氧化钠浓度为20～25%，每升氢氧化钠需投入120～170gγ-Al2O3，工作压力为4～6Atm。
溶出设备采用由几台溶出器串成溶出器组，用高压蒸气直接或间接加热。间接加热的溶出器为内装有立管式或蛇管式加热器，内设机械搅拌装置。运行时保持溶液3～4m/s流速。铝酸钠加种子分解，从过饱合铝酸钠溶液中折出氢氧化铝是不可逆过程。在生产中只有外加氢氧化铝晶种后，铝酸钠溶液才能以工业要求速度分解
实验证明，其分解原液成分Al2O3100～150g/l，初温75～90℃，终温50～60°，种子系数1.0～1.5，连续分解，分解时间30小时，分解率40～50%，产品为砂状氧化铝。加种子分解所用设备为分解槽和平盘过虑机等。
铝酸钠溶液加种子分解所得的氢氧化铝是多晶结合体，通常含有12～14%附着水。将这种氢氧化铝送入带冷却机的回转窑中进行锻烧即可得到冶炼用α-Al2O3。锻烧时将发生附着水蒸发，氢氧化铝结构水的脱去和相变。在氢氧化铝经锻烧脱水到转变为α-Al2O3之前，要经过一系列的中间相，其转变过程与原始氢氧化铝的粒度和加热条件有关
权利要求
1.一种从含铝矿物中生产氧化铝的方法，其特征在于以盐酸为溶出介质，矿石细碎成120～150目粒度后，经700～800℃培烧，在高压搪瓷反应罐中加盐酸反应，生成碱式铝盐，经分离脱硅，蒸浓焙烧至700～800℃，得γ氧化铝，溶解于氢氧化钠溶液中，形成偏铝酸钠溶液，加氢氧化铝种子，分解得氢氧化铝晶体，再经分离、洗涤、脱碱、焙烧至1100℃，即得α氧化铝。
2.根据权利要求1所述的生产氧化铝的方法，其特征在于盐酸为9～10%浓度，保持70～90℃，反应时间2小时。
全文摘要
本发明适用于处理分布很广的高铝、高硅、低铁的矿石生产氧化铝。以盐酸为溶出介质，将经焙烧处理的含铝矿物加盐酸进行反应，得到碱式铝盐Al
文档编号C01F7/22GK1065255SQ91101728
公开日1992年10月14日 申请日期1991年3月23日 优先权日1991年3月23日
发明者李柏勋, 冯振普 申请人:李柏勋