[发明专利]冶炼级氧化铝生产方法(实施方式)

说明书

本发明涉及冶金。提出了冶炼级氧化铝生产方法的一些实施方式，提供以下操作：用盐酸提取含铝原料，将形成的氯化物浆料分离成废二氧化硅沉淀物和澄清氯化物溶液，从澄清氯化物溶液中结晶六水合氯化铝，六水合氯化铝热沉淀成氧化铝，然后将其煅烧生产粗氧化铝作为中间产物，用碱性废液浸出粗氧化铝并使所得铝酸盐溶液沉淀，将分离的氢氧化铝水洗然后煅烧，将离开沉淀区的废液和用于洗涤氢氧化铝的水煮浓以产生返回中间氧化铝产物浸出阶段的碱性废液。在这种情况下，约15％的酸性废液进行热水解，粗氧化铝中氯离子浓度保持在0.2～5.0％，碱性废液中的氯离子浓度保持在40～90g/L，将离开沉淀区(总流量的10～40重量％)的废液煮浓，直至分离出要从过程中去除的含氯化合物晶体。废液主要用于浸出含铝原料，仅一部分送去通过热水解去除杂质。技术结果是由低品级原料生产冶炼级氧化铝时氧化铝品质更好，能耗更低。

本发明涉及冶金领域，尤其涉及生产氧化铝的酸性方法，并可用于处理低品级高硅含铝原料，包括诸如煤燃烧产生的粉煤灰等废物。冶炼级氧化铝及其半成品(氢氧化铝)具有广泛的工业应用，主要用于生产铝金属。

世界各地的氧化铝精炼厂主要使用拜耳技术由低硅(拜耳)铝土矿(其中Al₂O₃/SiO₂浓度比(氧化铝与二氧化硅之比)不低于3)生产高品质的冶炼级氧化铝。当氧化铝与二氧化硅的比值在3～7的范围时，必须使用拜耳-烧结组合工艺，这是更耗能的工艺。对于高二氧化硅含铝原料，例如霞石和高岭土，在工业上仅使用烧结法，其能源成本比拜耳法的能源成本高约5倍。

同时，正在开发由高硅含铝原料生产氧化铝的酸性方法。其中，盐酸法目前被认为是最合理的方法。

众所周知，氧化铝可以通过盐酸法由高二氧化硅铝土矿来生产，其包括在高达700℃的温度下煅烧含铝原料，将其用盐酸进行处理，通过用气态氯化氢使澄清的氯化物溶液饱和而使六水合氯化铝(AlCl₃·6H₂O)盐析，煅烧氯化铝以生产氧化铝(alumina)，使废液热水解，以及精馏所吸收的盐酸，包括在酸处理阶段返回氯化氢，以及分别以水溶液和气体形式盐析(Elsner D.,Jenkins D.H.和Sinha H.N.Alumina via hydrochloric acidleaching of high silica bauxites-process development.Light metals,1984,411-426页)。

根据已知的方法，仅将精馏的盐酸送到原料处理区，这消除酸循环中杂质(例如铁、钠、钾、钙等)的循环和积累，并尽可能减少其在六水合氯化铝中的含量。在结晶AlCl₃·6H₂O后，通过对废液进行完全热水解，将杂质作为氧化物去除。尽管如此，最终产物中的磷含量比冶炼级氧化铝的允许限值高1.5倍。

该方法的缺点还应包括非常复杂的设备和工艺流程以及提供盐酸的完全再生的许多昂贵的设备，这就需要高资本支出来建造使用该技术的氧化铝精炼厂。在结晶AlCl₃·6H₂O后实施废液的完全热水解的区域是非常耗能的区域并且燃料成本显著增加了生产成本。

另外，通过煅烧六水合氯化铝生产的氧化铝与传统的冶炼级氧化铝基本不同，其颗粒强度低、易粉化、堆积密度低1.5至3倍，并且流变特性完全不同(流动性非常差)，因此在其运输过程中和在电解生产铝的过程中产生问题。当煅烧这种氧化铝时，几乎不可能同时获得低含量的余氯和α相，这是对冶炼级氧化铝的主要要求之一。如已知方法的创造者所示，如果原料含有任何磷化合物，则几乎其整个体积都将进入最终产物。