专利名称：酸盐联合法生产氧化铝工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用含铝硅酸盐矿物(煤矸石、粘土、高岭土)生产氧化铝的方法。
目前，全世界绝大多数氧化铝是用铝土矿碱法生产的。随着铝土矿资源的减少及开采难度的加大，铝的生产将受到影响。寻求非铝土矿原料，研究酸法及盐法生产氧化铝的工业方法，一直是科学工作者潜心研究的课题。
我国煤矸石，粘土、高岭土等储量丰富，酸法和盐法处理这些含铝硅酸盐矿物，原则上较碱法合理，因为酸法和盐法可以在工艺初期将氧化硅排除。但酸法存在一系列缺点铝盐溶液除铁困难;需防酸设备;酸的再生困难等。由于上述缺点，酸法一直没有在工业化生产中得到应用。
酸碱联合法即先用酸法处理原料，得到含铁氢氧化铝，再以拜耳法处理得到合格氢氧化铝，再煅烧为氧化铝。该法副产大量硫酸铵，且工艺流程长，至今也没有工业化生产的先例。
酸式硫酸铵法是先将硫酸铵在380℃热解，生成硫酸氢铵并放出氨气。氨气用水吸收作为中和硫酸盐溶液用。硫酸氢铵在加压下，在200℃左右与焙烧过的粘土矿反应。该工艺热解温度高，且硫酸铵不与矿物直接烧结，而造成铵和硫的损失。
美国矿物局的硫酸铵法是一个不从气体中再生硫酸的闭路循环法。但该法存在一些缺点粘土矿不经予先焙烧，直接与硫酸铵进行烧结，需在600℃左右才能使AL2O3转化率提高到75%左右。我国吴锦教授对粘土和硫酸铵进行烧结也证明了这一点。由于硫酸氢铵在烧结过程中分解，造成氨和硫的损失;二、该法烧结后直接溶出，氧化铝转化率低;三、进入蒸发系统的水消耗大量热能;四、氨水处理矾时，得到的氢氧化铝夹杂碱性硫酸盐，造成氢氧化铝不纯，在煅烧时造成硫的损失;五、该法在工艺过程中还需预先将三价铁还原为二价铁，增加成本。
针对美国矿物局硫酸铵闭路循环法存在的上述缺点，我们研究成功了酸盐联合法生产氧化铝新工艺。
本工艺对美国矿物局硫酸铵闭路循环法改进要点为一、粘土，高岭土预先焙烧脱水，然后在300-320℃左右与循环中的硫酸铵进行烧结，有效地防止了铵和硫的损失。
二、硫酸铵烧结后的熟料，再加25-30%稀硫酸溶液浸取，可提高氧化铝的转化率。
三、离心分离的废液分含铁废水与不含铁废水，分别作浸取和重结晶用液，降低了水的蒸发量，并防止了铝、硫、铵的损失。
四、矾溶液与氨气并流中和，可防止碱式硫酸铝的生成。
五、本工艺不必加任何还原剂即可达到除铁目的。
酸盐联合法基于以下化学原理
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(1)、(2)式为原料中氧化铝在加热的条件下，与硫酸铵反应，放出氨气的过程。(3)式为铝铵矾与氨气中和，析出氢氧化铝的过程。若硫酸铵焙烧温度超过硫酸分解温度，则硫酸氨铵发生自氧化还原反应
或造成氨和硫的损失。酸盐联合法采用降低(1)、(2)的温度，使氧化铝与硫酸铵在300-320℃下进行焙烧后使氧化铝转化率达75%左右，其余未反应的氧化铝再加酸浸出。其反应为
酸盐联合法的工艺流程为A、粘土矿在600-800℃下焙烧脱水。
B、硫酸铵焙烧焙烧脱水后的粘土矿与流程中循环的硫酸铵均匀混合，在300-320℃下进行烧结。
C、稀酸浸出用浓度为25-30%的硫酸溶液，在100℃左右将熟料浸取约2个小时。
D、热过滤，冷却结晶得铵明矾。
E、铵明矾重结晶。
F、中和铵明矾溶解后与硫酸铵烧结时产生的氨气在80℃左右热水中中和，PH值恒定在7-8。
G、氢氧化铝的漂洗与干燥。
H、氢氧化铝经煅烧得氧化铝。
I、中和铵明矾得到的硫酸铵母液经蒸发浓缩后循环使用。
实例1已焙烧脱水的粘土矿58g与116g硫酸铵均匀混合，在320℃下进行烧结。烧结分解出的氨气中和已经制取的矾150g，中和温度75℃，PH7-8。硫酸铵烧结后的熟料加硫酸16ml，水70ml，在110℃下浸取。热过滤得矾213g。中和铵明矾得氢氧化铝，将氢氧化铝煅烧成氧化铝17.2g。蒸发硫酸铵溶液得硫酸铵结晶92g。
实例2已焙烧脱水的粘土矿58g与132g硫酸铵均匀混合在300-320℃下进行烧结。烧结时产生的氨气中和铵明矾200g，中和析出的氢氧化铝煅烧得氧化铝23.3g。烧结熟料加硫酸12ml，水60ml在105℃下浸取2小时，热过滤得铵明矾185g。母液加氨水20ml中和，共得硫酸铵122g。
氧化铝经分析SiO20.02%，Fe2O30.01%，Al2O399.03%，水份0.45%，优于国标一级品。
权利要求
1.一种利用煤矸石，高岭土、粘土生产氧化铝的工艺方法，其特征在于将含铝硅酸盐矿物焙烧脱水，再加入循环中的硫酸铵进行烧结，烧结后的熟料再加入稀硫酸浸取，浸取料热过滤得铵明矾，铵明矾重结晶除杂质后溶解与硫酸铵烧结段分解出的氨气并流中和析出氢氧化铝，母液经蒸发浓缩后循环使用。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于预先将矿物原料在600-800℃下进行焙烧脱水后，再与循环中的硫酸铵在300℃-320℃下进行烧结。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于硫酸铵烧结后的熟料再加入20-30%的稀硫酸进行浸取。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于铵明矾重结晶除杂质后用热水溶解，再与硫酸铵烧结段分解出的氨气在70°-80℃，PH为7-8的条件下并流中和，析出氢氧化铝。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于铵明矾重结晶产生的含杂质废液作为浸取硫酸铵烧结熟料用液。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于漂洗产生的母液作为铵明矾重结晶用液。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于铵明矾重结晶除铁不必将三价铁还原为二价铁。
全文摘要
本发明是一种利用粘土、煤矸石、高岭土等含铝硅酸盐原料生产氧化铝的新工艺。将原料在预先焙烧脱水后与硫酸铵烧结、有效防止了铵和硫的损失。烧结后的熟料进行稀硫酸浸取。水的循环使用降低了水的流通量和铝、硫、铵的损失。将矾溶液与氨气并流中和，有效地防止了碱式硫酸铝的生成，不必加任何还原剂除铁。氧化铝转化率达90—92％，质量稳定。其含Fe
文档编号C01F7/26GK1061762SQ91111359
公开日1992年6月10日 申请日期1991年12月6日 优先权日1991年12月6日
发明者王海舟, 盛英汉, 吴集贵, 张根林, 蔡成良, 邹良成, 马娴贤, 姚卡玲 申请人:兰州工业资源技术研究所