[发明专利]高活性氢氧化铝晶体、低锌氢氧化铝及其制备方法、氧化铝

说明书

本发明公开了一种高活性氢氧化铝晶体、低锌氢氧化铝及其制备方法、氧化铝，所述高活性氢氧化铝晶体的制备方法为：将氢氧化铝晶种添加入铝酸钠溶液中进行簇聚反应，以获得高活性氢氧化铝晶体，所述氢氧化铝晶种的加入质量为1g/L～100g/L铝酸钠溶液，所述氢氧化铝晶种的氢氧化铝粒度D₅₀为1μm～60μm；所述铝酸钠溶液满足如下条件：Na₂O_k质量浓度为100g/L～200g/L，苛性比α_k为1.2～2.0；所述簇聚反应温度为65℃～90℃。使用高活性氢氧化铝晶体吸附铝酸钠溶液中的锌，后分解反应获得低锌氢氧化铝。用高活性氢氧化铝晶体作为脱锌剂不引入新的杂质，环保、成本低、效率高，脱锌渣能得到高值化利用。

技术领域

本发明涉及氧化铝生产技术领域，特别涉及一种低锌氢氧化铝及其制备方法、氧化铝。

背景技术

杂质是影响氧化铝产品质量的重要因素之一。锌是铝土矿中的一种杂质，经高温高压溶出进入氧化铝生产流程中，在分解过程随产品析出进入氢氧化铝中，进而污染氧化铝产品。锌的标准电极电位为-0.762V，铝的标准电极电位为-1.66V，由于锌的电位高于铝，在铝电解过程中被还原成金属单质，污染铝锭，影响铝锭纯度。氧化铝产品中锌含量超标会影响铝电解电流效率、铝锭纯度及材料性能。电解槽电解质中锌含量每增加0.01％，电流效率下降0.13％，而且影响材料机械性能，锌含量高的铝型材脆性大，延展性差。国家标准(GB/T1196-2017)中规定铝锭中锌含量不得超过0.03％，要满足上述指标，氧化铝产品中锌含量需低于0.01％。而我国广西地区铝土矿中锌含量高，造成该地区氧化铝企业中氧化铝中锌含量处于较高水平(0.015％)，而且氧化铝产品中锌含量超标已成为影响氧化铝企业产品质量“卡脖子”的问题，严重影响下游铝电解企业技术经济指标和铝锭质量，也已成为提升氧化铝企业产品品质和企业核心竞争力面临的主要瓶颈之一。

目前，公知的氧化铝脱锌方法可分为化学方法和物理方法。化学方法通过加入无机或有机脱锌剂，与锌生成难溶化合物或者络合物进行脱除，主要有硫化钠法、黄铁矿法、高硫铝土矿法、二硫代氨基甲酸盐法等；物理方法是通过物理吸附作用将铝酸钠溶液中的锌除去。

专利申请US2885261A公开了在铝酸钠溶液中加硫化钠脱锌的方法。先以单质硫为原料加入溶出矿浆中，但150℃仅有38％的S转化成硫化钠，脱锌率较低而且造成系统污染。又在沉降槽中加入硫化钠进行脱锌，同样效果并不理想。

专利申请US4282191A公开了通过增大ZnS晶种的活度，使Na₂S和ZnS晶种的添加量都大幅减少，铝酸钠溶液中锌脱除效果较好，但这种方法成本较高，利用Na₂S脱锌周期较长，影响企业生产效率。上述脱锌方法会引入新的杂质(硫)，而且系统中S2-保持较高水平时，系统中锌的净化效果才显著，且硫化钠价格较为昂贵，脱锌成本高，特别是硫化钠过量，会带来管道腐蚀、产品铁超标等问题。而且当硫酸盐含量超过8g/L时，会使生产系统出现跑混、结疤等问题，而且Na₂S与拜耳液中的Zn²⁺杂质生成的ZnS沉淀物，粒度小易形成胶体，难以过滤除去。

专利申请US4414115A公开了一种物理吸附脱锌的方法，其原理是Fe₂O₃对锌等杂质金属有吸附作用，基于此原理设计了一套装有Fe₂O₃颗粒的柱状过滤设备，通过调整Fe₂O₃颗粒大小以及过滤介质高度，可以获得良好的脱锌效果，即可将铝酸钠溶液中锌的含量由24mg/L降低至5～9mg/L。物理法脱锌工艺尽管可以避免过量硫和有机物对生产系统造成的影响，但由于过滤层需要定期清洗和更换，而且在清洗过程中设备易受酸碱腐蚀，过滤装置寿命受到严重影响，难以进行大规模产业化应用。