[发明专利]一种铝土矿微波氯化制备金属铝的方法

说明书

技术领域

本发明属于铝生产技术领域，特别涉及一种铝土矿微波氯化制备金属铝的方法。

背景技术

我国铝土矿资源较为丰富，截至到2006年保有的资源储量为27.76亿吨，其中储量5.42亿吨，基础储量7.42亿吨，资源量2.35亿吨，且分布比较集中。我国铝土矿类型以高岭石-一水硬铝石型为主，约占总储量的98％以上，而三水铝石型铝土矿仅在海南、广东、福建、台湾等省区有分布，储量不到2％。我国铝土矿各组分平均品位为：Al₂O₃61.69％、SiO₂10.4％、Fe₂O₃7.73％，属高铝、高硅、低铁难溶矿，矿石的平均铝硅比为5.96，铝硅比偏低绝大多数为高铝、高硅、低铁、细粒嵌布一水硬铝石型矿石，这些矿物特性使得制取氧化铝的工艺比较复杂，因而生产能耗高、工艺流程长、建设投资大、生产成本高。

目前利用铝土矿为原料生产氧化铝方法可归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。

碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法以及拜耳-烧结联合法。拜耳法生产氧化铝工艺的缺点为：不能处理铝硅比低的铝土矿，仅适合处理铝硅比大于7的铝土矿，尤其是铝硅比大于10的铝土矿。烧结法生产氧化铝工艺存在的问题如下：由于有烧结工序，单位能耗高；生产流程复杂；碳酸化分解的方法造成氧化铝产品质量差。生产流程中的物料流量就越大，就会造成设备产能越低。烧结法生产氧化铝工艺并不适宜处理铝硅比低于3～3.5的铝土矿。拜耳-烧结联合法生产氧化铝工艺流程的问题在于：同时具有拜耳法和烧结法两种工艺流程，生产流程复杂，设备繁多；两套工艺相互交叉，生产协调非常复杂。

酸法生产氧化铝又有硫酸法、盐酸法和硝酸法之分。酸法生产氧化铝存在一些重大缺点，如需要昂贵的耐酸设备，酸的回收比较复杂，从铝盐溶液中除铁、钛等杂质也较困难等。但酸法用于处理我国分布很广的高硅低铁铝矿在原则上是合理的。一些铝土矿资源缺乏的国家，一直在研究处理非铝土矿原料生产氧化铝的酸法作为技术储备。近年来，酸法的研究取得了进展，但从经济角度上还不能与处理优质铝土矿的碱法相竞争。

酸碱联合先用酸法从高硅铝铁矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，然后再用碱法(拜耳法)处理。其实质是用酸法除硅，碱法除铁。这种方法流程过于复杂，不适于工业应用。

其中中国铝业股份有限公司的陈湘清等人发明的“一种低品位铝土矿的联合脱硅方法，中国专利申请号：200810115455”公开了采用选择性脱泥和正浮选的联合工艺进行脱硅，从而提高原矿的A/S比，达到降低生产成本的目的；贵州大学的马武权等人发明的“一种石灰烧结-拜耳法联合生产氢氧化铝的方法，中国专利申请号：200710077821”公开了将石灰烧结法的溶出液用拜耳法的赤泥进行脱硅处理，在脱硅过程中可回收部分拜耳法赤泥中的氧化铝和碱；中国铝业集团股份有限公司的顾松青等人提出的“一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，中国专利申请号：200710118667”公开了在拜耳法流程中，加入脱铝渣代替石灰作为添加剂，进行拜耳法溶出，溶出后赤泥经反向洗涤后与循环碱液混合，添加石灰进行溶出反应后，浆液分离出赤泥外排，得到的溶液部分反向洗涤拜耳法溶出赤泥后送拜耳法系统补碱，部分添加石灰反应后得到脱铝渣和拜耳法赤泥湿法处理的循环碱液，脱铝渣水合铝酸钙替代石灰添加到拜耳法溶出。上述生产工艺虽然都可以在一定程度上提高氧化铝的回收率以及赤泥的脱碱效率，但很难从根本上改变氧化铝生产过程中废弃物的物相，经上述方法处理后产物中的氧化铝及钠碱含量也很难降至很低的水平。