专利名称：对制备三水氧化铝的拜耳法的改进,该方法包括在分解前高温过滤过饱和液体的步骤的制作方法
对制备三水氧化铝的拜耳法的改进，该方法包括在分解前 高温过滤过饱和液体的步骤本发明涉及一种根据拜耳法碱性侵蚀铝土矿制备三水氧化铝的方法，包括粉碎， 接着通过使所述粉碎的铝土矿与铝酸钠液体接触对其进行侵蚀，所述侵蚀形成一种悬液， 处理所述悬液以从铝酸钠液体中分离出不溶性残余物，然后将以此方式得到的铝酸盐液体 分解，并在与分解过程中沉淀的三水氧化铝分离后作为侵蚀液再循环。本发明更具体地涉 及一种能够在所述液体分解过程中提高其产量的方法。拜耳法已广泛地描述于专业文献中，其为用于制备有待火法电解Qletrolyse ignee)转化为铝的氧化铝的基本技术。根据该方法，用适当浓度的铝酸钠液体(侵蚀液) 侵蚀热铝土矿矿石，使氧化铝溶于所述铝酸盐液体中，得到由未在侵蚀过程中溶解的矿石 颗粒(未侵蚀残余物或“红泥”)在所述铝酸钠液体中构成的悬液。一般而言，稀释所述悬液并通过滗析(c^cantation)从铝酸盐液体中分离所述 泥。一旦分离出这种泥后，将所述液体冷却至这样的温度，即所述液体在该温度下处于高度 不平衡的过饱和状态。在此阶段，其被称为“过饱和液体”。然后添加三水氧化铝颗粒晶种 (ensemencer)以使所述过饱和液体“分解”，即使氧化铝以三水氧化铝形式沉淀。最后，通 过蒸发浓缩以及通过可能的添加氢氧化钠后，将铝酸钠液体(由于沉淀耗尽氧化铝，被称 为“分解的液体”)再循环至所述铝土矿侵蚀步骤。众所周知处理条件必须适合铝土矿中包含的氧化铝的水合度和晶体结构，还要适 合其包含的杂质的性质和含量。包含一水合物态氧化铝的铝土矿(软水铝石、硬水铝石) 比包含三水合物态氧化铝的铝土矿更难侵蚀，并根据拜耳法在高于200°C、一般在220至 300°C范围内的温度下处理。在低于200°C、一般在100至170°C范围内的温度下处理包含 三水合物态氧化铝的铝土矿(三水铝石、三水铝矿)。无论铝土矿是一水合物或三水合物， 均在一般高于大气压力的压力下进行侵蚀，由粉碎的矿石和铝酸盐液体的混合物形成的悬 液通过例如一连串高压釜或管式换热器。在下文中常提及的压力以实际中的通用单位—— 即大气压或巴——表示，其各自相当于100，000帕斯卡或100，000牛顿/平方米。另外表 示为绝对值例如，2巴的压力比大气压多约1巴的压力，大气压本身接近1巴。影响铝土矿侵蚀产率的主要因素是温度和氢氧化钠或游离“苛性钠”——即可能 溶解氧化铝——的浓度。苛性钠常表示为碱性基团Na20，且苛性钠的浓度以每升中Na20的 克数(g Na20/1)给出。另外，液体的饱和态或稳定性以如下重量比表征
权利要求
1.一种通过碱性侵蚀铝土矿制备三水氧化铝的方法，其按照拜耳法的一般步骤a)获得铝土矿(10)；b)用适当浓度的铝酸钠液体(侵蚀液)侵蚀(A)所述热矿石，从而使氧化铝溶于所述 铝酸钠液体中，并且得到一种包含所述富含溶解的氧化铝和未在侵蚀过程中溶解的矿石颗 粒(“红泥”)的液体的悬液(S2)；c)将所述铝酸钠液体与所述红泥分离——通常通过滗析；d)使所述铝酸钠液体处手高度不平衡的过饱和状态(过饱和液体)——通常通过冷却 和稀释；e)向所述过饱和液体中加入三水氧化铝颗粒以引起所述过饱和液体分解(DC)，S卩，使 氧化铝以三水氧化铝形式沉淀；f)分解后，浓缩——通常通过蒸发(E)和可能的添加氢氧化钠——由于沉淀耗尽氧化 铝的铝酸钠液体(“分解的液体”)；和g)使所述液体再循环至所述铝土矿侵蚀步骤b)，在所述方法中，在步骤c)和步骤d)之间，对铝酸盐液体(L’ 3)进行被称为安全过滤 的过滤(F)，以使得在离开所述过滤步骤时，其包含少于10mg/l的不溶性颗粒(干物质含量)，所述方法的特征在于，在所述安全过滤步骤中，使用的过滤设备包括这样一个区域，其 中在使所述液体通过所述过滤介质后，在所述区域中将其置于大于2巴、优选大于3巴的压 力下。
2.权利要求1的方法，其特征在于所述过滤设备还包括这样一个区域，其中在所述区 域中将所述液体置于大于5巴、优选大于6巴、通常接近7巴的压力下，然后使其通过所述 过滤介质。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于在所述安全过滤过程中，所述铝酸盐液体在高于 120°C、优选高于130°C、更优选高于140°C的温度下。
4.权利要求1至3中任一项的方法，其中在所述安全过滤过程中，在所述过滤设备上游 向所述铝酸盐液体(U)中注入一种过滤添加剂(100)。
5.权利要求4的方法，其中所述过滤添加剂选自石灰、铝酸三钙和硅灰石。
6.权利要求1至5中任一项的方法，其中在所述安全过滤过程中，使用的过滤设备包含 这样两个区域，其中在一个区域中将所述液体置于5至9巴、优选6至8巴的压力下，然后 使其通过所述过滤介质；并且其中在另一个区域中，在使所述液体通过所述过滤介质后，将 其置于2至6巴、优选3至5巴的压力下。
7.权利要求1至6中任一项的方法，其中在所述安全过滤过程中，使用的设备包括由选 自下列的材料制成的过滤介质聚酰胺(PA)、特别是芳香族聚酰胺(芳族聚酰胺)，聚偏二 氟乙烯(PVDF)，聚四氟乙烯(PTFE)，和优选的聚亚苯硫醚(PS)。
8.权利要求1至7中任一项的方法，其中在所述安全过滤过程中，使用至少一个下述设 备，所述设备包含一个罐、一种过滤介质和由所述过滤介质分开的至少两个区域，将所述液 体引入第一个区域，然后过滤并在过滤后，使其进入第二个区域，所述设备还包括设计用于 在第一个区域中从过滤介质上剥落滤饼的装置，同时使铝酸钠液体仍保持在大于2巴、优 选至少大于3巴的压力下。
9.权利要求8的方法，其中所述设计用于从过滤介质上剥落滤饼的装置包括一个刮 板，所述刮板与过滤介质表面平行地通过平移或旋转而移动，其能够根据滤饼达到的厚度 不连续地工作，或能够与连续抽吸系统结合连续工作。
10.权利要求8的方法，其中所述设计用于从过滤介质上剥落滤饼的装置包括一种包 括几个位于所述液体的入口管和出口管上的阀的系统，所述阀允许所述过滤设备与所述拜 耳线路分离并且允许所述过滤设备与置于大气压力下的外侧分离，然后使所述分离的线路 中获取的铝酸盐液体循环以清洁所述过滤介质。
11.权利要求10的方法，其中使用一种二级泵使所述铝酸盐液体循环，所述二级泵在 分离过滤设备后启动以输送所述液体逆流通过所述过滤介质，或以剧烈射流形式将其喷射 在所述滤饼表面上。
12.权利要求10的方法，其中使所述滤液通过置于所述过滤设备之上的储存设备，因 此，当分离过滤设备并停止进料泵时，该储存设备中储存的液体通过重力向下流回所述过 滤介质并逆流通过所述过滤介质，剥落并且带走滤饼残余物。
13.权利要求8至12中任一项的方法，其中将从过滤介质上剥落的滤饼碎片从过滤设 备中取出并夹带排入移除管，所述管的一端连接至所述第一个区域，而另一端连接至一个 用于移除来自所述滤饼的泥(111)的设备000)。
14.权利要求13的方法，其中所述移除管带有阀010)，使得能够将所述过滤设备与所 述用于移除来自滤饼的泥的设备(400)分离。
15.权利要求14的方法，其中所述用于移除来自滤饼的泥的设备包括一个移除槽，所 述槽可以间或地在根据槽充满程度而选择的时间与所述过滤设备分离——通过关闭位于 所述移除管上的阀——，以使槽暂时为大气压力，然后通过重力或使用吸取器排空其内容 物。
16.权利要求13或14的方法，其中所述用于移除来自滤饼的泥的设备包括一个移除 槽，所述槽与间歇或连续工作的吸取设备相连，所述吸取设备通常为具有一个与所述槽相 连的入口区域和一个与外部相连的出口区域的吸取器，密封所述吸取器以使得只要有泥 填充吸取器，则与大气压力没有直接相连，以使所述移除槽内可长久维持足够压力，通常大 于2巴、优选大于3巴。
17.权利要求1至16中任一项的方法，其中在步骤c)中，通过在压力下滗析(DP)使所 述铝酸盐液体与所述红泥分离。
18.权利要求17的方法，其中使用一种加压滗析器，其包括-一个具有延伸的圆柱形壁、密闭顶端和设计用于接收固体颗粒的圆锥形底部的容器；-为沿所述底部的内表面旋转而组装的搅拌器；-在底部下面组装的卸料设备，其包含至少一个开口和一个底流泵以移除所述滗析出 的固体，而在所述装置中没有任何压力损失；-至少一个检测工具，用于检测所述装置中达到的固体水平，而基本不会妨碍所述固体 的沉积；和-一个用于接收加压悬液的来流的进料管，所述进料管具有一个位于所述装置中滗析 出的固体水平之上的开口。
19.权利要求17或18的方法，其中使所述悬液在压力下的滗析设备中于高于120°C、 优选高于130°C、通常在140°C至170°C、优选接近160°C的温度下滗析，并且其中将所述加 压滗析器的溢流送至所述安全过滤设备中。
20.权利要求17至19中任一项的方法，其中所述用于移除来自滤饼的泥的设备包括一 个连接至进料管的移除管，所述进料管可接收所述加压滗析器中加压悬液来流。
21.权利要求17至19中任一项的方法，其中所述用于移除来自滤饼的泥的设备包括一 个连接至所述加压滗析器的除泥线路的移除管，通过所述底流泵移除滗析出的固体，选择 所述除泥线路上的连接点以使得在此水平的压力略低于安全过滤设备的第一个区域中的 压力。
22.权利要求8至21中任一项的方法，其中通过夹带在移除管中将所述滤液从过滤设 备中移出，然后将所述滤液移出并置于大气压力之下，所述移除管的一端连接至所述第一 个区域，而另一端连接至移除设备。
23.权利要求22的方法，其中所述移除管带有阀，使得能够将过滤设备与用于所述滤 液的移除设备分离。
24.权利要求22或23的方法，其中将离开所述过滤设备的铝酸盐液体——同时保持在 压力下——冷却至低于其在大气压力下的沸点的温度、优选低于80°C的温度——通常使用 液/液换热器——，然后例如使用调节阀或使用在所述铝酸盐液体的循环管的壁中制出的 开口降低所述铝酸盐液体压力直至其达到大气压力。
全文摘要
按照拜耳法的一般步骤通过碱性侵蚀铝土矿制备三水氧化铝的方法，在该方法中，在沉降后和分解前，将所述铝酸盐液体进行被称为安全过滤的过滤，以使得在所述过滤结束时，其包含少于10mg/l的不溶性颗粒，其特征在于，在所述安全过滤过程中，使用的过滤设备包括这样一个区域，其中在使所述液体通过所述过滤介质后，在所述区域中将其置于大于2巴、优选大于3巴的压力下。优选地，该设备还包括这样一个区域，在所述区域中将所述液体置于大于5巴、优选大于6巴、通常接近7巴的压力下，然后使其通过所述过滤介质。以此方式，在安全过滤过程中可将所述铝酸盐液体保持在通常高于130℃、优选高于140℃的高温下，并得到通常大于1.25的高过饱和率Rp而没有退减风险。
文档编号C01F7/06GK102119124SQ200980131056
公开日2011年7月6日 申请日期2009年7月29日 优先权日2008年8月6日
发明者E·K·巴萨姆, G·福特, H·托马斯, L·福廷 申请人:力拓艾尔坎国际有限公司