[发明专利]处理富含氧化铝一水合物铝土矿的改进方法

说明书

本发明涉及按Bayer法碱性消化来处理氧化铝一水合物铝土矿或勃姆石，其中包括添加氧化铝三水合物或三水铝矿。

现有技术中对Bayer法有过很多的介绍，该法主要是有待通过火成电解被转变成铝的氧化铝生产工艺，或有待在工业氧化铝领域的许多应用中以水合物状态或过渡、煅烧、烧结或熔融状态使用的氧化铝的生产工艺。

根据该方法，当借助于适当浓度的氢氧化钠水溶液加热时，对铝土矿进行消化，由此使氧化铝溶解，获得一种由未消化残渣颗粒(泥浆)和称为“铝酸盐溶液”的铝酸钠溶液组成的浆料。

然后，通常要稀释该浆料，以便通过沉降从铝酸盐溶液中分离出泥浆。一旦“清洗掉”该溶液中的泥浆，便将它们冷却到极度过饱和不稳定状态的温度下。在该状态下，将它们称为“过饱和液”。然后引晶氧化铝三水合物颗粒，以便使过饱和液开始“结晶”，换句话说，即沉淀出呈氧化铝三水合物形式的氧化铝。最后，将由于沉淀已除去氧化铝并且也称为“废液”的铝酸钠溶液经蒸发浓缩后再循环到消化步骤中，和必要时加入氢氧化钠，使其成为溶液，称作“消化溶液”，其浓度适合于消化矿物。

本领域技术人员都知道处理条件必须与铝土矿中所含氧化铝水合作用的程度和晶体结构、其中所含杂质的性质和含量相适应。

含一水合物状态氧化铝的铝土矿(勃姆矿、水铝矿)的消化过程比三水合物铝土矿更难以进行，按照Bayer法，要在高于200℃，通常为220-300℃的温度下进行处理。而含三水合物状态氧化铝的铝土矿(三水铝矿)则在低于200℃，通常为100-170℃的温度下进行处理。

消化产率由溶解在消化溶液中的氧化铝量和矿物中所含氧化铝总量之间的比例来确定。目前，用二氧化硅含量在2-3％之间的一水合物铝土矿所达到的消化产率一般约为90％。

影响铝土矿消化产率的主要因素是温度和“游离”氢氧化钠或苛性苏打的浓度，即能溶解氧化铝的浓度。苛性苏打通常用碱基Na₂O表示，其浓度按每升所占的Na₂O(克)计(g Na₂O/l)。

另外，溶液的饱和度或稳定性状态的特征是重量比：

考虑到富含一水合物的铝土矿，溶解动力学明显地随着溶解过程的进行而减慢直至在经济适用的处理条件下，提取氧化铝的量明显地少于用相同量苛性苏打消化氧化铝一水合物所得到的数量。因此，用一水合物铝土矿获得的最大A/C值约为1.20，而用三水合物铝土矿获得的比为1.40。

表征在Bayer循环溶液中溶解氧化铝饱和状态的A/C重量比可以确定了在结晶期间溶液的产率。产率由结晶过饱和液后，相对于指定体积的过饱和液，回收氧化铝三水合物形式的氧化铝的量来确定。生产率用每立方米溶液中氧化铝的千克量(Kg Al₂O₃/m³)表示，并通过用结晶前后的A/C变化值乘以过饱和液的苛性钠浓度获得。欧洲型Bayer法的浓度通常比美国型Bayer法的高，这就是为什么当美国型Bayer法超过70Kg Al₂O₃/m³，而当欧洲型Bayer法超过80Kg Al₂O₃/m³时才认为过饱和液结晶产率良好的原因。

在一水合物铝土矿的情况下，如果能提高溶解氧化铝的含量并由此提高A/C重量比，那么将会提高结晶产率，例如在分离出红泥(未消化残余物)前，通过在溶液的冷却期间添加氧化铝三水合物并进行溶解来实现。事实上，三水合物溶解度在高达约100℃时，在碱性介质中较高，至少在开始时，这种操作将使溶解氧化铝的量提高到A/C重量比达到1.25，甚至达到1.30的程度。

我们已经考虑到在50年代研制的并称为“脱硫”的液体过饱和模式难以在工业上大规模开发。事实上，已知(YAMADA-日本研究所，《轻金属》杂志，第31卷，第43-48页，1981年1月)在这些极限过饱和条件下，在分离出红泥之前或期间，部分氧化铝不合时宜地再沉淀出来并与红泥一起被除去：这种逆转是特别令人讨厌的现象，应该避免，因为它降低了氧化铝的提取率。