[发明专利]一种利用拜耳法种分母液制备一水软铝石的方法

说明书

技术领域

本发明属化工产品制备领域，具体涉及一种利用拜耳法种分母液制备一水软铝石的方法，更进一步说是从氧化铝工业生产的中间溶液制备一水软铝石的方法。

背景技术

氧化铝是生产有色金属铝的主要原料，90％以上的氧化铝用于电解炼铝，这部分氧化铝被称为冶金级氧化铝，电解炼铝以外使用的氧化铝称为非冶金级氧化铝或多品种氧化铝或化学品氧化铝。冶金级氧化铝的生产方法主要包括拜耳法和烧结法，其中拜耳法为氧化铝生产的主流工艺，目前，全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90％以上是采用拜耳法生产。拜耳法的两大过程即分解与溶出。

铝酸钠溶液的晶种分解过程是分子比较低的(约1.6左右)铝酸钠溶液在常温下，添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的Al₂O₃便以氢氧化铝形式慢慢析出，同时溶液的分子比不断增大。溶出过程是指析出大部分氢氧化铝后的溶液(称之为分解母液)，在加热时又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。交替使用以上两个过程就可以一批批地处理铝土矿，得到纯的氢氧化铝产品，构成所谓拜耳法循环。拜耳法的实质就是反应(1)在不同条件下的交替进行。

拜耳法的特点是适合高A/S矿石，A/S＞7；该法流程简单，成本低；产品质量好，纯度高。铝酸钠溶液晶种分解是拜耳法生产冶金级氧化铝的关键工序，其特征为分解时间长(40～70小时)、分解效率低(50％左右)，使得50％左右氧化铝在母液循环中无谓的消耗能源，占用设备产能，是氧化铝生产中能耗高、成本高的重要原因，晶种分解成为拜耳法生产氧化铝工业技术发展的瓶颈。因此，种分一直是我国和世界氧化铝工业研究的重点和难点。若能合理运用拜耳法种分母液，提高铝酸钠溶液分解率，则能大幅度提高氧化铝生产效率，显著节能降耗，大幅度降低成本，必将能给我国和世界氧化铝工业带来重大而深远的影响。

一水软铝石，分子式Al₂O₃·H₂O，是制备γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃等晶型氧化铝的重要前驱体，可作为非冶金级氧化铝广泛应用于催化剂载体、阻燃剂、耐火材料、涂层材料、吸附剂、粘结剂等多领域。传统拜耳法生产氧化铝采用三水铝石晶种分解过饱和铝酸钠溶液，在1000～1200℃焙烧分解产物三水铝石制得氧化铝，如(2)所示。

Al₂O₃·3H₂O_(s)→Al₂O_3(s)+3H₂O  ΔH＝170KJ/mol (2)

焙烧分解产物消耗的能耗相当于目前氧化铝生产总能耗的四分之一，若在铝酸钠溶液分解过程中直接析出一水软铝石，则可节省焙烧能耗的60％，即(3)

Al₂O₃·H₂O_(s)→Al₂O_3(s)+H₂O  ΔH＝72KJ/mol (3)