[发明专利]一种利用KOH溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝土矿的处理领域，特别涉及一种利用KOH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

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。 

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℃、3.5～6.0Mpa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%)。 

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

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KOH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。 

在KOH溶出介质体系内，一水硬铝石型铝土矿溶出的主反应为： 

AlOOH+KOH(l)=KAlO₂(l)+H₂O(l) 

本发明的方法是通过以下技术方案实现的： 

本发明提供一种利用KOH溶液处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，包括如下步骤： 

1）将铝土矿加入氢氧化钾溶液中进行溶出反应，KOH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℃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SiO₂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℃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。 

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。 

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。 

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。 

本发明所述步骤1）的溶出反应的温度为180～230℃，溶出反应的压力为0.4～1.3Mpa。 

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。 

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： 

（1）本发明在处理一水硬铝石型铝土矿时，溶出温度为180～230℃，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。 

（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； 

（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。 

（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。 

（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；