[发明专利]一种提高拜耳法生产氧化铝效率的方法

说明书

本发明涉及一种提高拜耳法生产氧化铝效率的方法，该方法利用氧化铝厂必须补充的片碱与拜耳法种分母液或蒸发母液反应，形成高苛碱、高分子比铝酸钠溶液，毋需经过强制效蒸发等过程即可实现拜耳母液排除碳碱及其苛化；通过实现中间产品水合铝酸钠的高效结晶过程，可以提高溶出介质的循环效率及现有装备下的生产能力。本发明可以在不输入其它物质或能量的前提下，即可同步实现排盐苛化和提高介质循环效率；新增水合铝酸钠结晶过程条件温和，设备投资低，工业操控性强，经济效益明显。本发明生产的氧化铝产品与现有拜耳法的氧化铝产品质量相同，无任何新增废气、废液或固废产生，节能环保。

技术领域

本发明涉及氧化铝生产技术领域，尤其涉及一种提高拜耳法生产氧化铝效率的方法。

背景技术

金属铝和氧化铝工业是国民经济发展的重要基础原材料产业。工业氧化铝总产量的90％以上用于电解生产金属铝，其它则用于电子、耐火材料、石油、化工、陶瓷、环境保护及制药等领域。

2017年，我国氧化铝产量6902万吨，占比世界产量56.2％。目前，氧化铝的工业生产方法基本是碱法，主要包括拜耳法、烧结法和拜耳—烧结联合法。得益于技术及装备的进步、受制于经济性约束，现有冶金级氧化铝基本采用拜耳法工艺进行生产。

K.J.Bayer于1889～1892年间提出拜耳法生产原理，主要可由铝土矿溶出、稀释脱硅、精液种分、介质蒸发四个过程形成的闭路循环进行描述。虽经超过120多年的技术及装备进步，但拜耳法的基本原理仍未改变，即在溶出过程中分子比为3左右的循环介质通过溶解铝土矿中的一水硬铝石、一水软铝石或三水铝石，制得分子比为1.5左右、对氧化铝饱和的铝酸钠溶液，再经精制制得分子比仍为1.5左右、适合种分分解的铝酸钠精液，其次通过种子分解过程得到氢氧化铝中间产品以及分子比为3左右的种分母液，最后种分母液通过蒸发排水及补碱得到分子比为3左右的循环母液，循环母液作为循环介质返回溶出过程溶解铝土矿。

由上述内容可知，现有拜耳法氧化铝生产的关键过程之一即分子比为3左右的循环母液溶解铝土矿制得分子比为1.5左右的铝酸钠饱和溶液。单位溶出介质(即分子比为3左右的循环母液)处理铝土矿的生产能力即介质循环效率主要由分子比的始终态决定。而且，介质初始苛碱浓度及溶出温度确定后，制得的饱和铝酸钠溶液分子比即确定。因此，提高拜耳法介质循环效率的关键之一即为如何提高循环母液的分子比。

烧结法可通过碳酸化分解制备氢氧化铝，分解效率远高于50％，然而采用烧结法制得的氢氧化铝或氧化铝产品不如拜耳法质量好，且由于烧结法综合能耗水平远高于拜耳法，除制备化学品氧化铝外，现有氧化铝生产企业基本不再采用烧结法工艺或拜耳-烧结联合法。

现有拜耳法种分分解过程中，通过优化分解制度提高母液分子比的效果非常有限。应用脂肪醇或烷基酚作为萃取剂萃取铝酸钠溶液中的碱组分，或者通过电解过程分离制得碱组分及高分子比铝酸钠溶液，或者通过引入甲醇等第三组分进行溶析结晶的方法，其存在生产成本高或能耗高、引入与拜耳系统无关的有机组分而难于工业应用等弊端。

因而，现有方法不能经济、有效地提高现有拜耳法氧化铝生产过程介质循环效率。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明利用氧化铝厂必须补充的片碱与种分母液或蒸发母液反应，形成高苛碱、高分子比铝酸钠溶液，毋需经过强制效蒸发等过程即可实现拜耳母液同步排除碳碱及其苛化；通过实现中间产品水合铝酸钠的高效结晶过程，可以提高溶出介质的循环效率及现有装备下的生产能力。本发明可以在不输入其它物质或能量的前提下，即可同步实现排盐苛化和提高介质循环效率；新增水合铝酸钠结晶过程条件温和，设备投资低，工业操控性强，经济效益明显。

为达此目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种提高拜耳法生产氧化铝效率的方法，其包括以下步骤：

(1)用固体NaOH与拜耳系统种分母液或蒸发母液混合、反应，调整苛碱浓度至300g/L以上；