[发明专利]一种碱金属盐催化硫酸铝碳热还原的方法

说明书

本发明公开一种碱金属盐催化硫酸铝碳热还原的方法，属于矿产资源综合利用和节能降耗技术领域；该方法在添加了碱金属盐后，在温度350℃~450℃下还原无水硫酸铝，将无水硫酸铝的还原率提高至98%以上；该方法还原温度低，硫酸铝还原率高，还原产物反应性好，可为含氧化铝矿物酸法提取物制备氧化铝提供理论依据和技术支撑。

技术领域

本发明公开一种碱金属化合物催化硫酸铝碳热还原的方法，属于矿产资源综合利用和节能降耗技术领域。

背景技术

氧化铝作为一种大宗产品，广泛应用陶瓷、玻璃、电子、航天等多个领域；目前从含氧化铝工业固废中提取氧化铝的方法主要有酸法、碱法、烧结法，碱法由于碱用量大，铝回收率低，残渣量大存在二次污染且资源利用不合理，而烧结法能耗高，是国家规定不宜采用的技术工艺，故从含氧化铝工业固废中提取氧化铝的适宜方法为酸法。我国铝矿的呈多贫少富的特点，加之多年来对富矿无节制的开采，目前富矿几乎消耗殆尽，目前用于氧化铝生产的铝矿基本均需进行浮选，这无疑进一步增加氧化铝企业的生产成本。因此，引进一种在较低温度还原硫酸铝的工艺技术是继酸法、碱法和烧结法之后又一条工艺路线。该法具有低能耗的特点，且对铝矿品位无要求，故应用前景十分广泛。

针对转化率低这一问题，从窑体结构的优化，助熔剂的选择等方面进行研究并取得丰硕的成果，但从化学反应本身入手研究发明一种成本较低，工艺简单，易于实现工业化的方法来解决硫酸铝转化率低的问题，为制备高品质氧化铝奠定基础显得尤为重要。

现将国内关于提高转化率的相关研究归纳如下：

US 4595574A提出一种利用还原剂与碳源，二氧化硅与磷酸盐矿石结合生产磷酸的直接方法。该方法控制窑床的产品气体的燃烧速率，来控制窑炉中的塔顶温度和窑床温度；为了使反应温度保持在较低的范围以防止熔化；窑进料球组分被共磨并精细研磨以降低所需的床温度以使熔化最小化。

CN 101456542涉及一种一氧化碳还原分解磷石膏的方法。其包括预处理磷石膏，制作复合型外加剂，预处理后的磷石膏与复合型外加剂按一定配比混合均匀配料，在温度为750～850℃，N₂气氛下通入CO还原分解磷石膏几个步骤。尾气中SO₂体积百分含量≥10％，直接用作制二转二吸制酸工艺生产硫酸的合格原料气，固体渣料成分为CaO≥70wt％，可作为水泥熟料进行水泥生产，磷石膏分解率≥98wt％，脱硫率≥94wt％。

CN 106466608A涉及一种一氧化碳催化还原氮氧化物的催化剂及其制备方法，主要解决现有技术中存在催化剂在低温条件下活性低或在高温条件下选择性差，不能有效去除一氧化碳和氮氧化物的问题。本发明通过采用溶胶-凝胶法(SOL-GEL法)，将一定量的硅溶胶与含有可溶性铝盐的水溶液或醇溶液混合后，滴加到无机铜盐水溶液中，经过成胶、老化、干燥和焙烧等步骤制得氧化硅和氧化铝负载的铜催化剂，再以VIB、VIIB族金属氧化物修饰的技术方案，较好地解决了该问题。该催化剂用于含有过量一氧化碳的氮氧化物废气中，可使一氧化碳有效还原氮氧化物，去除氮氧化物的同时降低一氧化碳含量，不但具有高的催化活性和较长的使用寿命，而且制备简便，价格较低，适合工业应用。

CN 101636471在通过一氧化碳的还原生产烃的方法中，通过使催化剂在氢气气氛下于 410~470℃的温度下还原4~12小时，然后在一氧化碳的还原中使用所得到的催化剂来持续进行操作而没有反应失控，所述催化剂包含作为活性金属的钴和负载该钴的载体，所述载体包含金属氧化物和负载在该金属氧化物上的锆，和其中全部锆的至少60％存在于该载体的49％体积外表面侧区域中。

综上所述，围绕解决转化率低这一问题，开发了多种方法，各有特色和优势，但在炭或一氧化碳作还原剂的基础上，添加一定的碱金属盐作为“催化剂”用于高品质氧化铝的生产还未见报道。

发明内容