[发明专利]中和铝土矿溶解残留物的方法和生产氢氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及中和含有脱硅产物的铝土矿溶解残留物的方法，该铝土矿溶解残留物是在使用拜耳法生产氢氧化铝的过程中生成的，本发明特别涉及能够在中和后稳定地维持pH值的中和铝土矿溶解残留物的方法，以及使用该方法生产氢氧化铝的方法。

要求2007年12月26日提交的日本专利申请2007-335140的优先权，其内容经此引用并入本文。

背景技术

在由铝土矿作为原材料生产氢氧化铝的拜耳法中，相对于每吨折合质量的氧化铝产物，生成大约860千克铝土矿溶解残留物。由于生成如此大量的铝土矿溶解残留物，需要迅速处理铝土矿溶解残留物以有效生产氢氧化铝。

在拜耳法中，通常用碱性溶液(例如苛性钠或铝酸钠溶液)在高温下溶解和提取铝土矿石中所含的可溶氧化铝组分，并将所得提取过的浆料固-液分离，分离成铝土矿溶解残留物和铝酸钠溶液。

由于该分离的铝土矿溶解残留物表现出强碱性，因此对其施以pH调节之类的处理以便适用于最终弃置法(海洋倾卸、围垦)。该处理过的铝土矿溶解残留物常以浆料态排出该系统。

与铝酸钠溶液分离的铝土矿溶解残留物甚至在洗涤后也表现出大约12至13的pH值。通常，通过添加无机酸，例如硫酸，对铝土矿溶解残留物施以中和处理，并进一步向该铝土矿溶解残留物浆料中加入盐酸。

但是，铝土矿溶解残留物浆料具有如下性质：随着中和后的时间经过，浆料的pH值提高。这是因为铝土矿溶解残留物中所含的方钠石的中和分解速率低，或者因为吸收到方钠石晶体的孔隙中的碱性组分(例如铝酸钠等)洗脱。

例如，即使中和铝土矿溶解残留物浆料以使其pH值为大约7，Na₂O组分也会逐渐从该铝土矿溶解残留物中所含的未反应的方钠石中分离和洗脱，由此提高该铝土矿溶解残留物浆料的pH值。因此，在用酸中和铝土矿溶解残留物浆料的方法中，以比所需pH值低的pH值为目标进行中和。

但是，铝土矿溶解残留物浆料具有如下性质--当pH值变成大约4.5时，该铝土矿溶解残留物浆料在中和时变粘以致胶凝。因此，不能以太低的pH值为目标。

此外，以方钠石形式包含在铝土矿溶解残留物浆料中的Na₂O的量极大地随原材料铝土矿和操作条件而变。例如，方钠石的量通常极大地随着作为原材料的铝土矿中所含的反应性二氧化硅的量而变。换言之，由于该铝土矿溶解残留物浆料中所含的方钠石，通过简单调节pH值，并非总是能控制pH值以使其在所需范围内。

为了解决该问题，下列专利文献1公开了中和铝土矿溶解残留物的方法，其特征在于该中和处理分成至少三个步骤，进行第一中和步骤以使pH值的目标值为7至10。在专利文献1中，据公开，根据此方法，与包含一个步骤的中和法和包含两个步骤的中和法相比，可以避免铝土矿溶解残留物浆料的固化，不必考虑中和设备的材料，并且可以大大降低中和所需的硫酸总量。但是，由于在超过一个步骤中进行中和，该方法需要长时间。

作为解决该问题的方案，下列专利文献2公开了中和铝土矿溶解残留物浆料的方法，包括：使用3N或更低的稀酸中和铝土矿溶解残留物浆料以便不降低其pH值的单步骤，由此防止粘度提高和胶凝。

根据该方法，缩短了添加酸的操作时间。但是，关于该铝土矿溶解残留物中所含的方钠石的中和和分解，使用稀酸时方钠石中所含的Na₂O的分解速率变低。因此，使pH值变稳定也要花费长时间。此外，在该方法中，由于使用稀酸，处理溶液的量提高，中和反应装置变大，由此增加了设备成本。此外，如果考虑如加工后的浆料运输之类的操作，其要求将处理过的液体浓缩。

[专利文献1]日本专利公开59-15719

[专利文献2]日本专利3，663，647

发明内容

考虑到这些情况，本发明的发明人已彻底研究了进行中和的方法，该中和即使在中和处理完成后也能维持铝土矿溶解残留物浆料的高固体含量，并在中和处理完成后的短时间内迅速稳定pH值。结果，他们发现上述问题可以如下解决：以与高浓度铝土矿溶解残留物浆料的量大致相等的量添加硫酸以使该浆料胶凝，此后使铝土矿溶解残留物浆料再成浆，从而完成本发明。

为了实现上述目的，本发明具有下列构成。