一种利用koh溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用KOH溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，包括步骤：1）将铝土矿加入氢氧化钾溶液中进行溶出反应，过滤得到含铝酸钾的溶出液和赤泥；2）将步骤1）的含铝酸钾的溶出液进行结晶，过滤得到水合铝酸钾粗晶及其结晶母液；水合铝酸钾粗晶用稀碱液溶解，经脱硅、种分后得到氢氧化铝，煅烧后便制得氧化铝产品；3）将步骤1）的赤泥和石灰混合后加入稀氢氧化钾溶液中进行反应以回收氧化铝和氧化钾，反应料浆经液固分离后，得到滤液和终赤泥；还包括将步骤2）的结晶母液循环用于步骤1）的铝土矿的溶出反应；还包括将步骤3）的滤液循环用于步骤2）中溶解水合铝酸钾粗晶；该方法氧化铝的实际溶出率在90%以上，终赤泥可直接用作制备建筑材料产品的原料。
【专利说明】一种利用KOH溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝土矿的处理领域，特别涉及一种利用Κ0Η溶液处理中低品位的一水 硬铝石型铝土矿生产氧化铝的方法。
【背景技术】
[0002] 铝土矿是炼铝的主要原料。我国98%的铝土矿是难溶的一水硬铝石型，具有高铝、 高硅的特点，以中低品位矿为主。随着我国铝工业的快速发展，国内铝土矿资源缺口越来越 大，从海外进口大量高品位铝土矿，因此，迫切需要开发和完善国内中低品位铝土矿的生产 方法。
[0003] 目前，工业上生产氧化铝的方法主要是碱法工艺，包括拜耳法、烧结法和拜耳-烧 结联合法。烧结法生产工艺复杂，能耗高，成本高，产品质量不稳定；联合法氧化铝回收 率高，碱耗低，但两个系统的平衡和整个生产的均衡稳定存在困难，且投资巨大，整体能耗 高。全世界90%以上的氧化铝是用拜耳法生产的。拜耳法在处理易溶出的三水铝石型铝 土矿时，经济效果突出；但在处理难溶的一水硬铝石型铝土矿时，需要235?280°C、3. 5? 6. OMpa的高温高压操作条件，对设备要求高，投资大。基于处理中低品位铝土矿而开发的改 进拜耳法，包括石灰-拜耳法和选矿-拜耳法。石灰-拜耳法的矿石用量大，石灰添加量大 使得赤泥量大，能耗高，氧化铝的回收率仅为75%左右；选矿-拜耳法需要大量的浮选剂，浮 选剂成分结构复杂，不易回收循环利用，且产生大量浮选尾矿（约占原矿质量的25%)。
[0004] 此外，生产氧化铝排出的赤泥量日益增加，对环境构成极大威胁，存在巨大隐患。 赤泥的有效回收和处理也一直是困扰全球铝工业的难题。
【发明内容】
[0005] 本发明是针对上述已有的处理铝土矿的工艺存在的不足，提出一种适合我国国情 的利用Κ0Η溶液处理中低品位一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝的方法，达到节约能耗和提 高矿产资源综合利用率的目的。
[0006] 在Κ0Η溶出介质体系内，一水硬铝石型铝土矿溶出的主反应为：
[0007] A100H+K0H (1) =KA102 (1) +H20 (1)
[0008] 本发明的方法是通过以下技术方案实现的：
[0009] 本发明提供一种利用Κ0Η溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，包括如下 步骤：
[0010] 1)将铝土矿加入氢氧化钾溶液中进行溶出反应，Κ0Η与铝土矿的重量份配比为 1:1?3:1,溶出反应的时间为0. 5?3小时,使错土矿中的氧化错和氢氧化钾充分反应，溶 出反应完成后保温过滤得到含铝酸钾的溶出液和赤泥；
[0011] 2)将步骤1)得到的含铝酸钾的溶出液在40?60°C下进行结晶，过滤得到水合 铝酸钾粗晶及其结晶母液；水合铝酸钾粗晶用稀碱液溶液溶解，经脱硅、种分后得到氢氧化 铝，煅烧后便制得氧化铝产品；
[0012] 3)将步骤1)得到的赤泥加入10?25wt%氢氧化钾溶液中，加入石灰混合均匀后 进行反应回收氧化铝和氧化钾，石灰加入量以CaO与赤泥中Si0 2摩尔比1. 5:1?2:1计算， 氢氧化钾与赤泥的质量配比为6:1?10:1,在240?280°C温度下，反应1?3小时后，反 应料浆经液固分离，得到滤液和终赤泥，终赤泥可直接用作制备建筑材料产品的原料。
[0013] 该生产方法还包括将步骤2)的结晶母液循环用于步骤1)的铝土矿的溶出反应。
[0014] 本发明所述铝土矿是指铝硅比为2?7的中低品位一水硬铝石型铝土矿。
[0015] 本发明所述氢氧化钾溶液是指浓度为40?60wt%的氢氧化钾溶液。
[0016] 本发明所述步骤1)的溶出反应的温度为180?230°C，溶出反应的压力为0· 4? 1. 3Mpa〇
[0017] 本发明所述溶解水合铝酸钾粗晶的稀碱液溶液为步骤3)的反应料浆经液固分离 后所得的滤液。
[0018] 本发明提供的一种处理中低品位铝土矿的生产方法，具有以下显著优越性：
[0019] (1)本发明在处理一水硬铝石型铝土矿时，溶出温度为180?230°C，溶出压力为 0.4?1.3Mpa，与传统拜耳法的高温高压条件相比，在低温低压下溶出，大幅降低了设备 投资，使得操作过程很容易进行。
[0020] (2)本发明的铝土矿溶出反应过程不需要添加任何辅料，使得到的赤泥量明显减 少；
[0021] (3)本发明利用高浓度碱液作为循环介质溶出铝土矿，大大降低了溶出过程的能 耗，减少了设备投入，降低了生产成本。
[0022] (4)本发明的赤泥中的氧化铝和氧化钾经过一步稀碱液溶出即可回收，使氧化铝 的实际溶出率达90%以上，处理工艺简单，工业实施可操作性强，大幅提高了资源利用率。
[0023] (5)本发明的终赤泥中钾硅比可降低至0. 2以下，可以作为制备建筑材料产品的 原料，实现了赤泥的无害化处理；
【具体实施方式】
[0024] 实施例1 :
[0025] 用本发明的方法处理中低品位一水硬铝石型铝土矿，以河南三门峡某铝土矿为原 料进行氧化铝生产，河南三门峡某铝土矿原料的组成（wt%)如下表 ：
[0026]
【权利要求】
1. 一种利用KOH溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，该生产方法包括如下步 骤： 1) 将错土矿加入氢氧化钾溶液中进行溶出反应，K0H与错土矿的重量份配比为1:1? 3:1，溶出反应的时间为0. 5?3小时，使铝土矿中的氧化铝和氢氧化钾充分反应，溶出反应 完成后保温过滤得到含铝酸钾的溶出液和赤泥； 2) 将步骤1)得到的含铝酸钾的溶出液在40?60°C下进行结晶，过滤得到水合铝酸钾 粗晶及其结晶母液；水合铝酸钾粗晶用稀碱液溶液溶解，经脱硅、种分后得到氢氧化铝，煅 烧后便制得氧化铝产品； 3) 将步骤1)得到的赤泥加入10?25wt%氢氧化钾溶液中，加入石灰混合均匀后进行 反应回收氧化铝和氧化钾，石灰加入量以CaO与赤泥中Si0 2摩尔比1.5:1?2:1计算，氢 氧化钾与赤泥的质量配比为6:1?10:1，在240?280°C温度下，反应1?3小时后，反应 料浆经液固分离，得到滤液和终赤泥，终赤泥可直接用作制备建筑材料产品的原料。
2. 根据权利要求1所述的一种利用K0H溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法， 其特征在于：所述步骤1)中的铝土矿为铝硅比2?7的中低品位一水硬铝石型铝土矿。
3. 根据权利要求1所述的一种利用K0H溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法， 其特征在于：所述步骤1)中的氢氧化钾溶液是指浓度为40?60wt%的氢氧化钾溶液。
4. 根据权利要求1所述的一种利用K0H溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法， 其特征在于：所述步骤1)中的溶出反应的温度为180?230°C，溶出反应的压力为0. 4? 1. 3Mpa〇
5. 根据权利要求1所述的一种利用KOH溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法， 其特征在于：所述步骤2)的结晶母液循环用于步骤1)的铝土矿的溶出反应。
6. 根据权利要求1所述的一种利用K0H溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法， 其特征在于：所述步骤2)的溶解水合铝酸钾粗晶的稀碱液溶液为步骤3)的反应料浆经液 固分离后所得的滤液。
【文档编号】C01F7/06GK104108735SQ201310130769
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2013年4月16日
【发明者】张亦飞, 马青霞, 曹绍涛, 张懿 申请人:中国科学院过程工程研究所