氢氧化铝制备氧化铝的尾气回收生产工艺的制作方法

本发明涉及一种氢氧化铝制备氧化铝生产流程，尤其是涉及其废料尾气回收工艺方法。

背景技术：

高纯氧化铝主要用于led人造蓝宝石晶体，高级陶瓷，pdp荧光粉及一些高性能材料。作为蓝宝石晶体原料，根据不同的要求可提供粉体，颗粒，块状或者柱状等类型。利用硫酸铝铵热分解制得氧化铝是传统的生产方法，能制得纳米粉体，优点是原料易得、工艺简单，适合大工业批量生产。但其缺点是在焙烧过程中易出现结块现象，且产生大量氨气、三氧化硫有害气体，造成环境污染。现有硫酸铝铵热解法是将已经精制的硫酸铝和硫酸铵溶液进行充分混合，得到硫酸铝铵溶液，再通过控制硫酸铝铵的结晶过程，使硫酸铝铵的纯度得到提高，最后将硫酸铝铵晶体放在无压多段炉中分别进行脱水、分解、相变，最后得到高纯氧化铝。工艺流程的热分解尾气中主要成分为氨气、三氧化硫、水及部分泄漏空气，浓度分别为20%、40%、20%左右，若存在硫酸铵分解，则尾气中还含有一定量的二氧化硫和氮气。

技术实现要素：

针对以上需求和对现有技术的不足之处进行改进，本发明要解决的技术问题是提供一种氢氧化铝制备氧化铝的尾气回收生产工艺，在宝石级氧化铝生产制备方法和工艺参数上提高氧化铝纯度到99.995%，全循环生产环保达标。

为解决上述技术问题，本发明使得氢氧化铝加硫酸铵和浓硫酸在合成釜反应,经结晶、溶解、热过滤、再结晶，生成高纯硫酸铝铵，再经煅烧制得高纯氧化铝成品，循环生产中补加硫酸铵和浓硫酸。煅烧炉分三段进行尾气回收，并全循环回到合成釜。本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)分段煅烧：硫酸铝铵晶体投入煅烧炉经低、中、高温段煅烧得到高纯氧化铝成品；

(2)水蒸气回收：物料在煅烧炉低温段133℃～250℃进行煅烧，失去24个结晶水，产生的水蒸气经冷凝器制得蒸馏水回用，物料失重47.69%；

(3)氨回收：物料在煅烧炉中温段280℃～514℃进行煅烧分解出氨气,氨气经降温后被步聚（2）制得的蒸馏水吸收生成氨水，物料失重14.57%,

al2(nh4)2(so4)4→al2(so4)3+2nh3+so3+h2o；

(4)三氧化硫回收：物料在煅烧炉高温段770℃～1050℃煅烧分解出三氧化硫,将其通入98.3%浓硫酸中吸收塔中生成发烟硫酸，其残余尾气再由氨水喷淋洗涤，将三氧化硫除尽，物料失重26.49%；

(5)尾气吸氨：根据上述步骤(2)、(3)、(4)生成的浓硫酸经稀释成稀硫酸后喷淋洗涤除去溢出的氨气，喷淋密度在20～25m³／(m²·h)范围内,尾气达标排放。

本发明步骤(3)硫酸铝铵分解尾气中的氨气，经水吸收后和硫酸反应生成硫酸铵，其作为合成硫酸铝铵的原料，没有废弃物产生。

进一步所述步骤(4)硫酸铝铵分解尾气中的三氧化硫，经浓硫酸吸收转化为发烟硫酸，经水稀释后作为合成硫酸铝铵的原料，没有废弃物产生。三氧化硫可以被浓硫酸吸收的原理主要是利用了浓硫酸密度大，对三氧化硫具有较大的压迫作用，可以使液面上水、三氧化硫和硫酸的总蒸气压达到最低，所以吸收效率高。只有在较高的压力下三氧化硫才可以被吸收而形成多种焦硫酸。吸收三氧化硫的浓硫酸的浓度必须达到98.3%，才能对三氧化硫达到几乎100%的吸收。

再进一步所述回收的水、硫酸铵、硫酸全部成为下次合成反应的原料。回收的水、硫酸铵、硫酸混合溶液中过量硫酸，其吸氨能力强,废气净化后进行排空。

本发明可以解决现有工艺中存在的尾气环境污染问题，实现了尾气的循环利用，清洁生产；可以避免有害废气和废水的排放，实现硫酸根和铵根在系统内循环，减少硫酸采购量。

附图说明

图1是本发明氢氧化铝制备氧化铝的尾气回收生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合图1和实施例,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。

高纯氢氧化铝77公斤/小时和硫酸反应生成硫酸铝，再加入硫酸铵，反应温度120℃,生成硫酸铝铵晶体445公斤/小时。反应式：

3h2so4+2al(oh)3→al2(so4）3+6h2o

al2(so4)3+(nh4)2so4+24h2o→2nh4al(so4)2·12h2o

氢氧化铝的溶解不易，边合成边排液到澄清结晶器中，前期可用简易结晶器，操作有和硫酸接触危险，澄清结晶器需要保温和加温。含重量百分比60%三氧化二铝的氢氧化铝：98%硫酸：水重量配比为1～1.2：1.5～2:0.9～1.5，搅拌速度为50转/分～70转/分，反应釜内蒸汽压力为2.0千克力/厘米²～3千克力/厘米²，反应时间为3小时～4小时。

当氢氧化铝：硫酸：水重量配比为1：1.5：1.3，反应在耐酸搪瓷反应釜中进行，将氢氧化铝和水在打浆池搅拌打成浆，用泥浆泵送入反应釜内，其搅拌速度控制在60转/分，再加入硫酸进行，搅拌均匀，然后随自身进行放热反应，反应过程降温控制110℃～120℃而不是最终降温，釜内的压力逐渐上升，直至2.5千克/厘米²，开始保温，3～4小时后反应结束，釜的夹套内通水冷却至釜内压力降至常压打开底阀放料。

产物经冷却一次结晶，母液返回反应釜从中流出的溶液成酸性,溶液没有经过过滤，内含杂质。加冷凝水加热溶解硫酸铝铵,操作温度100℃，热过滤容易堵塞过滤器，最好过滤器本体能加温，所以采用斜筒式沉降过滤器。然后降温进行第二次重结晶提纯得到硫酸铝铵大的单晶体，五次结晶效果最好。

加入二次结晶的112公斤/小时硫酸铝铵晶体，按4条辊道炉，则112x4=448公斤/小时需分段进行煅烧。加热到133℃～250℃脱去结晶水，加热到280℃～514℃脱去氨气和部分三氧化硫，加热到770℃～1005℃完全脱硫，900℃～1200℃转换（相变）成99.995%高纯氧化铝，即：γ-al2o3→α-al2o3，当12.5公斤/小时氧化铝产出时，45米长辊道炉24小时生产300公斤氧化铝。硫酸铝铵热解尾气经换热降温后，水蒸气尾气212公斤/小时；铵解尾气16.673公斤/小时；硫解尾气157.042公斤/小时。将上述过程所产生的废气三氧化硫和氨气进行吸收、中和，使其作为生产硫酸铝铵的原料（h2so4，(nh4)2so4，h2o），减少有害气体的排放，实现了氧化铝的清洁生产。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种氢氧化铝制备氧化铝的尾气回收生产工艺，氢氧化铝加硫酸铵和浓硫酸在合成釜反应,经多次结晶、溶解、热过滤、再结晶，生成高纯硫酸铝铵，经煅烧制得高纯氧化铝成品。煅烧炉分水蒸气、氨、三氧化硫的三段回收，进行结晶水、铵、硫的分解，对应通过冷凝低温蒸馏水吸收生成氨水，氨水喷淋吸收三氧化硫实现全循环生产，环保达标回到合成釜，从而实现对尾气循环回收利用。

技术研发人员：刘永言
受保护的技术使用者：四川晶蓝宝石科技发展有限公司
技术研发日：2018.11.01
技术公布日：2019.01.08