含一水合氧化鋁的鋁土礦堿處理所得鋁酸鈉溶液中除鐵的方法技術

從拜耳法一水合物鋁土礦堿處理所得過飽和鋁酸鈉溶液中除鐵的方法，包括：在等分量分解液存在下的研磨及必要時的脫硅，在高于２００℃（通常為２４０－２７０℃）的溫度下用分解液的剩余部分對經過磨碎及必要時脫硅的鋁土進行堿處理，使水含氧化鋁成為可溶并在堿處理工序結束時形成不溶性礦渣即紅泥在過飽和鋁酸鈉溶液中的懸浮液。該懸浮液經冷卻及稀釋工序后在傾析工序從過飽和溶液分離出紅泥即不溶性礦渣，該過飽和溶液經過濾后將在晶種存在下的分解工序中分解。上述除鈦法的特征在于，在堿處理結束時，當借助降低反應器里的壓力以冷卻懸浮液期間，在高于１４０℃的溫度下向該懸浮液注入少量含鈣的混合物。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?含一水合氧化鋁的鋁土礦堿處理所得鋁酸鈉溶液中除鐵的方法本專利技術涉及過飽和鋁酸鈉溶液中除鐵的方法，該溶液是從含一水合氧化鋁的鋁土礦中經過拜耳法堿分解得到的。在專業文獻中多方面描述的拜耳結構成了用來制造氧化鋁的主要生產技術，該氧化鋁可用強熱電解法使之轉化成金屬鋁，或者以水合物的形態，如過渡態氧化鋁、焦化氧化鋁、燒結或熔融氧化鋁，供許多涉及氧化鋁的
使用。按照該方法，鋁土礦在加熱情況下用一種合適濃度的氫氧化鈉水溶液即“處理液”進行處理，從而使氧化鋁溶解而得到一種鋁酸鈉過飽和溶液。在分離出含有未受影響的礦渣(紅泥)這一固相以后，把三水合氧化鋁晶種加到鋁酸鈉過飽和溶液中，促使氧化鋁以其三水合物的形態沉淀出來。此時，含氧化鋁很少的鋁酸鈉溶液，叫做“分解液”，經濃縮或必要時重新補充氫氧化鈉制成新的處理液之后在處理液工序中再循環。為本領域的普通技術人員所知的是，處理條件必須隨氧化鋁的水合度、晶體結構以及鋁土礦中雜質的品種及含量的變化而變化。這就是為什么含有呈一水合物狀態氧化鋁的鋁土礦(勃姆石、水鋁石)的處理溫度高于200℃，通常在220℃到300℃之間，溶性氧化鋁的提取率超過95％。使用一種含通常在130到180克Na2O/升之間高濃度氫氧化鈉的處理液，使溶性氧化鋁迅速溶解在少量處理液中。這意味著過飽和溶液的高生產率，也就是說，用晶種沉淀并冷卻后的生產能力為至少80千克氧化鋁/米3過飽和溶液。通常，生產率的度量標準是C×△Rp，式中C是氫氧化鈉濃度，以Na2O克/升為單位；△Rp是分解開始的Rp與分解結束的Rp之比的變化量。前者優選是1＜Rp＜1.25，后者優選是-->0.5＜Rp＜0.7。Rp＝以克/升表示的可溶性Al2O3濃度/Na2O(克/升)。因此，那些比較苛刻的條件使某些雜質成為可溶，尤其是以氧化狀態存在于鋁土礦中的鐵諸如赤鐵礦、針鐵礦甚至磁鐵礦和鈦鐵礦。這種鐵沿著未解釋的途徑通過形成溶性絡合物諸如高鐵酸鹽離子Fe(OH)4-成為部分可溶，但也可呈膠體狀態沉淀成極細的氫氧化物粒子(0.1-3微米)，該粒子不能被過濾法阻擋住，從而污染了過飽和鋁酸鈉溶液以及在溶液分解時沉淀出的三水合氧化鋁。在已知的從拜耳液除鐵的方法中，解決鋁土礦中鐵污染氧化鋁問題的好辦法不多，當要求呈三水合氧化鋁狀態氧化鋁中的鐵含量低于0.01％時，尤為如此。這對現代大多數氧化鋁的應用尤其是工業純氧化鋁來說認為是最高的允許含量。在本領域普通技術人員的實踐方面，這意味著超飽和鋁酸鈉溶液的鐵含量應當低于10毫克Fe/升。第一類方法是在更加特定的分解反應以前，采用過飽和溶液的過濾法，但這類方法對工業實施來說幾乎是做不到的，諸如據美國專利3792542及美國專利3728432所說的在砂床或鋁土床上過濾，或者據美國專利4446177所說的在特制的紙濾器上過濾。工業上較易實施的其它方法是使用一類促使膠體鐵及硅膠凝結的添加劑，然后傾析及濾出紅泥。在這類添加劑中有合成絮凝劑諸如高分子量的陰離子聚電解質(通常是聚丙烯酸酯)，優選在傾析工序開始時添加(美國專利3390959、美國專利3681012或美國專利3975396)。人們不能不同樣談及礦物添加劑諸如石灰。此物常常用作一種在鋁土堿處理以前的添加劑，以使鋁土中原來與雜質諸如二氧化硅及鐵、鈦或釩的氧化物化合的少量鈉和氧化鋁的鹽和不溶性復合氧化物成為可溶。石灰也可在鋁土高溫堿處理并降至常壓冷卻到約100℃獲得的懸浮液傾析以前加入。這樣做是為了加快傾析紅泥并促使某些雜質諸如鐵分離。這就是美國專利3796789建議的使鋁酸鈉溶液，尤其是來自鋁土第一次堿處理的碳酸鈉與不溶性礦渣的燒結混合物浸濾所得的鋁酸鈉溶液(燒結法)的鐵含量降低到低于10毫克/升。但是，此文獻并沒有指出石灰在直接來自鋁土堿處理溶液中的“除鐵”性能，這仍是有待解決的主-->要問題。在對上述方法進行實驗期間，申請人認識到，使用上述不同添加劑的方法常常使來自鋁土堿處理過飽常和溶液的鐵含量明顯降低，但上述方法無論如何不能保證使來自任何產地的鋁土礦的鐵含量均被降低到低于10毫克Fe/升。但是，如果對呈膠狀氫氧化物或多少可溶的亞穩絡合物形態存在的雜質諸如鐵，啟用至少一種特定和附加的除去工序時，就能獲得上述結果。因此，美國專利3607140和歐洲專利0231715(相同于美國專利4732742)在分解以前在很少量晶種存在下實行了過飽和溶液的預分解，此時各雜質，尤其是鐵，就與一部分三水合氧化鋁共同沉淀，該氧化鋁就作為一種雜質陷阱而犧牲。上述方法雖然有效，卻由于過飽和溶液生產率稍降和由于分解過程時間花費增多而使生產成本升高。對本領域的普通技術人員來說，在沒有改變生產的經濟條件，尤其是堿處理液生產率和溶性氧化鋁提取率的情況下，獲得一種在分解以前過飽和鋁酸鈉溶液中除鐵達到低于10毫克Fe/升的含量的方法仍應是一件優先考慮的事。本專利技術以下列觀察結果為根據，在鋁土高溫處理結束時，準確地說在逐漸使反應器降壓而使懸浮液冷卻開始時注入石灰，比任何別種添加方式，特別是比降到常壓以后，冷卻懸浮液的處理以前或以后添加石灰，對降低過飽和溶液中的鐵含量更為有效得多。更準確地說，本專利技術涉及一種從過飽和的鋁酸鈉溶液中除鐵的方法，該溶液來自拜耳法一水合物鋁土礦的堿處理過程。本專利技術方法順序包括下列各工序：在等分量的分解液存在下研磨及必要時的脫硅；然后在高于200℃，通常在240-270℃之間的溫度下用分解液的剩余部分堿處理該磨碎及必要時脫硅的鋁土，使水合氧化鋁成為可溶，在堿處理結束時過飽和鋁酸鈉溶液中形成不溶性礦渣即紅泥的懸浮液，在冷卻及稀釋以后從預定要分解的過飽和溶液中傾析分離出紅泥或不溶性礦渣，該分解反應將于過濾以后在晶種存在下進行。上述本專利技術除鐵方法的特征在于，在堿處理結束時，當使反應器降壓而懸浮液得到冷卻期間，在高于140℃的溫度下把少量含鈣混合物注入該懸浮液里。-->注入含鈣混合物期間的懸浮液溫度優選應在170至220℃之間。關于含鈣混合物，除石灰外還應包括鈣鹽諸如碳酸鈣或硫酸鈣以及堿性鋁酸鹽溶液中的石灰消化產物諸如六水合鋁酸三鈣Al2O3·3CaO·6H2O。此以CaO重量表示的少量鈣基混合物占被處理的干鋁土重量的0.5-3％(重量)，優選在1-2％(重量)之間。為了加快鐵的溶解度降低及其沉淀速度，用少部分本工序開始時再循環的傾析紅泥來處理上述磨碎及必要時脫硅的鋁土。干紅泥與干鋁土的重量比至少是5％，優選在10-18％之間，這樣便確定了這一少部分傾析紅泥的數量。為了提高溶性氧化鋁的提取率，在堿處理以前，優選在研磨工序時把少量石灰加到鋁土里，此少量氧化鈣占干鋁土重量的1％或2％。意想不到的是，當用“加鈣”(通常用石灰)法處理一水合物鋁土時，得到種種結果，特別是涉及鐵溶解度降低及其沉淀。因此，當在堿處理以前，優選在濕磨期間，甚至在脫硅期間，把石灰加到由磨碎的礦石及鋁酸鈉處理液形成的懸浮液里時，可以觀察到溶性氧化鋁提取率的明顯提高。上述處理液的Rp在0.5到0.7之間，氫氧化鈉濃度在130到200克Na2O/升之間。這一提高顯然可用針鐵礦在石灰存在下向赤鐵礦轉變的反應得到活化來解釋，在轉變的同時針鐵礦結晶排列中所含的氧化鋁游離出來。CaO的用量通常占本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從拜耳法一水合物鋁土礦堿處理所得過飽和鋁酸鈉溶液中除鐵的方法，該除鐵法順序包括下列各工序：在等分量分解液存在下的研磨工序及必要時的脫硅工序，然后在高于２００℃（通常為２４０－２７０℃）的溫度下用分解液的剩余部分對上述經磨碎及必要時脫硅的鋁土進行堿處理，使水合氧化鋁成為可溶并在堿處理工序結束時形成一種不溶性殘渣即紅泥在過飽和鋁酸鈉溶液中的懸浮液，該懸浮液經冷卻及稀釋工序后在傾析工序從過飽和溶液分離出紅泥即不溶性礦渣，該過飽和溶液預定經過濾后在晶種存在下的分解工序中分解，該除鐵法的特征在于，在堿處理結束時，當借助降低反應器里的壓力以冷卻懸浮液期間，在高于１４０℃的溫度下向該懸浮液注入少量含鈣的混合物。２．按照權利要求１的方法，其特征在于，含鈣化合物的注入溫度在１７０℃到２２０℃之間。

【技術特征摘要】
FR 1994-12-22 94/157271.一種從拜耳法一水合物鋁土礦堿處理所得過飽和鋁酸鈉溶液中除鐵的方法，該除鐵法順序包括下列各工序：在等分量分解液存在下的研磨工序及必要時的脫硅工序，然后在高于200℃(通常為240-270℃)的溫度下用分解液的剩余部分對上述經磨碎及必要時脫硅的鋁土進行堿處理，使水合氧化鋁成為可溶并在堿處理工序結束時形成一種不溶性殘渣即紅泥在過飽和鋁酸鈉溶液中的懸浮液，該懸浮液經冷卻及稀釋工序后在傾析工序從過飽和溶液分離出紅泥即不溶性礦渣，該過飽和溶液預定經過濾后在晶種存在下的分解工序中分解，該除鐵法的特征在于，在堿處理結束時，當借助降低反應器里的壓力以冷卻懸浮液期間，在高于140℃的溫度下向該懸浮液注入少量含鈣的混合物。2.按照權利要求1的方法，其特征在于，含鈣化合物的注入溫度在170℃到220℃之間。3.按照權利要求1的方法，其特征在于，含鈣化合物是石灰。4.按照權利要求1的方法，其特征在于，含鈣化合物是一種鈣鹽諸如碳酸鈣或硫酸鈣。5.按照權利要求1的方法，其特征在于，含鈣化合物的制法是，在一種堿性鋁酸鹽溶液諸如六水合鋁酸三鈣中使石灰消化。6.按照權利要求1的方法，其特征在于，注入該懸浮液的少量含鈣化合物以CaO重量計占干鋁土重量的0.5％到3％之間，優選在1％到2％之間。7.按照權利要求1的方法，其特征在于，在開始時刻再循環的少部分傾析紅泥存在下對鋁土進行堿處理。8.按照權利要求1的方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J迪韋利，JM拉默雷特，
申請(專利權)人：皮奇尼鋁公司，
類型：發明
國別省市：FR[法國]