專利名稱：冶金氧化鋁的制備方法
技術領域：
本發明屬于氧化鋁生產領域，具體涉及一種冶金氧化鋁的制備方法。
背景技術：
從現有的用途來看，大體可以把氧化鋁分為兩大類一類是用作電解鋁生產的冶金氧化鋁，占氧化鋁產量的大多數；另一類為非冶金氧化鋁，包括非冶金用的氫氧化鋁和氧化鋁，也稱之為多品種氧化鋁或特種氧化鋁，因其作用不同而與冶金氧化鋁有較大的區別，主要表現在純度、化學成分、形貌、形態等方面。目前世界上每年約生產7000萬噸氧化鋁，各氧化鋁廠幾乎全采用鋁土礦為原料。我國是世界上最大的氧化鋁生產國，2008年的氧化鋁產量大約為2100萬噸，約占世界總產量的30%。但我國鋁土礦資源相對貧乏，鋁土礦的儲量僅占世界總儲量的6%左右，礦石品位 較低，礦石類型主要以難處理的一水硬鋁石為主，處理工藝復雜，能耗較高，生產成本也較高，由于我國鋁土礦資源的不足，2008年我國進口鋁土礦礦石約2500萬噸，占國內鋁土礦使用量的50%。礦石資源的不足嚴重影響了我國氧化鋁工業的發展，尋找新的氧化鋁工業原料，研究生產氧化鋁的新的工藝技術成為我國鋁工業發展的當務之急。另外，我國攀枝花地區采用熔融還原法制取硅鈦鐵合金的冶煉過程中，除獲得相應目標合金外，還會產生大量的尾渣，從資源綜合利用的角度出發，利于廢棄物進行氧化鋁生產對環境保護具有重大意義。
發明內容
本發明提供一種冶金氧化鋁的制備方法，該方法以熔融還原法制取硅鈦鐵合金中產生的鋁熔渣為原料，且所得產品符合GB/T4294_2010的國家標準。本發明的技術方案為本發明提供了一種冶金氧化鋁的制備方法，具體步驟為a)在鋁熔渣中添加堿性物質于1000_1250°C下焙燒改性；b)將焙燒改性的鋁熔渣通過拜耳法制得冶金氧化鋁；其中，鋁熔渣與堿性物質重量比為100 5 50 ;所述鋁熔渣為采用熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中產生的渣。優選的，上述鋁熔渣的成分滿足Al2O3 50 60wt%，Ca0 15 30wt%，SiO2 I 7wt%, MgO 3 10wt%, TiO2 含量低于 3wt%。優選的，所述堿性物質為碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石或活性石灰。優選的，所述步驟a中在鋁熔渣中添加堿性物質于1000-1250°C下焙燒改性O. 5-1小時。優選的，所述步驟a中鋁熔渣焙燒改性后鋁熔渣的鋁硅比為25以上。優選的，所述步驟a中的焙燒改性利用熔融還原法制取硅鈦鐵合金中產生鋁熔渣的過程中的熱量。
優選的，所述焙燒改性在化渣爐中進行。所述化渣爐為等離子爐、直流電弧爐、交流電弧爐或電阻爐。優選的，所述b步驟中拜耳法制備冶金氧化鋁過程中，焙燒改性后的鋁熔渣通過堿溶液堿溶得鋁酸鈉溶液；其中，堿溶液的濃度為20(T230g/L，堿溶液與鋁熔渣的液固比為O. 9-1. 2，堿溶時間為lh-3h，堿溶溫度為200-300°C。本發明還提供了熔融還原法制取硅鈦鐵合金中產生的鋁熔渣在制備冶金氧化鋁中的用途。本發明的有益效果本發明利用熔融還原法制取硅鈦鐵合金中產生的鋁熔廢渣來生產冶金氧化鋁，所得產品符合GB/T4294_2010的國家標準，且鋁熔渣提取氧化鋁后的殘渣赤泥可用于生產水泥產品，不再產生尾渣，可以實現鋁熔渣綜合資源化和無害化處理，具有良好的環保效應，符合國家循環經濟的產業政策。另外，該渣產生的過程中具有大量余熱，因而有效的利用該渣節約電耗，具有一定的經濟效益。
具體實施例方式本發明提供了一種冶金氧化鋁的制備方法，具體步驟為a)在鋁熔渣中添加堿性物質于1000_1250°C下焙燒改性；b)將焙燒改性的鋁熔渣通過拜耳法制得冶金氧化鋁；·其中，鋁熔渣與堿性物質重量比為100 5 50 ;所述鋁熔渣為采用熔融還原法制取硅鈦鐵合金的冶煉過程中產生的尾渣，其主要物相為鋁酸鈣和鎂鋁尖晶石。優選的，上述鋁熔渣的成分滿足Al2O3 50 60wt%，Ca0 15 30wt%，SiO2 I 7wt%, MgO 3 10wt%, TiO2 含量低于 3wt%。優選的，所述堿性物質為碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石或活性石灰；活性石灰也叫生石灰，主要成分為CaO,由石灰石(CaCO3)煅燒成的。優選的，所述步驟a鋁熔渣焙燒改性后鋁硅比達25以上；按拜耳法工藝要求，鋁硅比越高越有利于招的溶出。本發明將鋁熔渣通過焙燒改性，使鋁熔渣中的氧化鋁活度提高，再使用拜耳法制得的氧化鋁的溶出率可達85%以上；若鋁熔渣不經過焙燒改性，將其直接使用拜耳法生產氧化鋁時氧化鋁的溶出率不到60%。優選的，所述步驟a中的焙燒改性利用熔融還原法制取硅鈦鐵合金中產生鋁熔渣過程中的熱量；因為鋁熔渣本身溫度較高，利用其自身的溫度直接進行焙燒改性可有效的降低焙燒過程中的能源消耗，同時降低其生產成本。本發明也可將熔融還原法制取硅鈦鐵合金中產生的鋁熔渣冷卻后，在化渣爐中進行焙燒改性；所述化渣爐為等離子爐、直流電弧爐、交流電弧爐或電阻爐。優選的，所述b步驟中拜耳法制備冶金氧化鋁過程中，焙燒改性后的鋁熔渣通過堿溶液堿溶得鋁酸鈉溶液；其中，堿溶液的濃度為20(T230g/L，堿溶液與鋁熔渣的液固比為O. 9-1. 2,堿溶時間為lh-3h,堿溶溫度為200-300°C ;其中，堿溶液為氫氧化鈉或碳酸鈉溶液，堿溶指焙燒改性后的鋁熔渣與堿溶液混合攪拌。本發明冶金氧化鋁的制備方法為在鋁熔渣中添加堿性物質于1000-1250°C下焙燒改性；改性后的招熔洛通過堿溶液堿溶得招酸鈉溶液；招酸鈉溶液與殘洛分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經過攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈，并在950 1200°C溫度下煅燒，便得氧化鋁成品；其中，堿溶液為氫氧化鈉或碳酸鈉溶液，堿溶指焙燒改性后的鋁熔渣與堿溶液混合攪拌。本發明方法中析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液，蒸發濃縮后可循環使用；另外，提取氧化鋁的殘渣可用于生產水泥產品。該提取氧化鋁后的殘渣其主要物相為鎂鋁尖晶石，將其用作水泥摻合料可提高其耐火性能、結合性能及抗渣性能等。拜耳法是指用苛性鈉溶液加溫溶出鋁土礦(本發明中是焙燒改性后的鋁熔渣)中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液與殘渣(赤泥)分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經長時間攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈，并在950 1200°C溫度下煅燒，便得氧化鋁成品。為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步說明本發明。·
實施例I熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中，從冶煉爐出來的鋁熔渣的溫度為1754°C，以該鋁熔渣為原料(其主要成分為A1203 55%、CaO 26%、MgO 8. 7%, SiO2 5. 6%、TiO2 I. 8%)，向其中添加占鋁熔渣5 20wt%的碳酸鈉，在等離子爐(爐內溫度保持在1200°C )中焙燒
O.5小時；向焙燒改性后的鋁熔渣中加入200g/L濃度的碳酸鈉溶液并在220°C條件下堿溶2小時，得鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液與殘渣分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經長時間(12小時)攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈，并在950 1200°C溫度下煅燒，便得冶金級氧化鋁；所得氧化鋁符合GB/T4294_2010的國家標準。實施例2熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中，從冶煉爐出來的鋁熔渣的溫度為1654°C，以該鋁熔渣為原料(其主要成分為=Al2O3 56%,CaO 27%、Mg0 8. 5%, SiO2 5. 5%,TiO2 I. 2%)，向其中添加10 30wt%的氫氧化鈉，在電阻爐(爐內溫度保持在1200°C )中焙燒I小時；向焙燒改性后的鋁熔渣中加入200g/L濃度的碳酸鈉溶液并在260°C條件下堿溶
2.5小時，得鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液與殘渣分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經長時間(12小時)攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈，并在950 1200°C溫度下煅燒，便得冶金級氧化鋁(即采用拜耳法制得氧化鋁)；所得氧化鋁符合GB/T4294_2010的國家標準。實施例3 熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中，從冶煉爐出來的鋁熔渣的溫度為1704°C，以該鋁熔渣為原料(其主要成分為=Al2O3 58%,CaO 24%、Mg0 6.7%，SiO2 4. 6%,TiO2 2. 2%)，向其中添加20 50wt%的碳酸鈉，在等離子爐(爐內溫度保持在1200°C )中焙燒O. 6小時；向焙燒改性后的鋁熔渣中加入200g/L濃度的碳酸鈉溶液并在300°C條件下堿溶3小時，得鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液與殘渣分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經長時間(12小時)攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈，并在950 1200°C溫度下煅燒，便得冶金級氧化鋁(即采用拜耳法制得氧化鋁)；所得氧化鋁符合GB/T4294_2010的國家標準。實施例4 熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中，從冶煉爐出來的鋁熔渣的溫度為1688°C，以該鋁熔渣為原料(其主要成分為=Al2O3 56. 8%,CaO 29%、Mg0 8. 5%, SiO2 5. 5%,TiO2 I. 3%),向其中添加30 50wt%的氫氧化鈉，在電阻爐(爐內溫度保持在1200°C )中焙燒I小時；向焙燒改性后的鋁熔渣中加入200g/L濃度的碳酸鈉溶液并在280°C條件下堿溶2小時，得鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液與殘渣分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經長時間(12小時)攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈，并在950 1200°C溫度下煅燒，便得冶金級氧化鋁(即采用拜耳法制得氧化鋁)；所得氧化鋁符合GB/T4294_2010的 家標準。
權利要求
1.冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，制備步驟為 a)在鋁熔渣中添加堿性物質于1000-1250°C下焙燒改性； b)將焙燒改性的鋁熔渣通過拜耳法制得冶金氧化鋁； 其中，鋁熔渣與堿性物質的重量比為100 5 50 ;所述鋁熔渣為采用熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中產生的尾渣。
2.根據權利要求I所述的冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述鋁熔渣的成分滿足A1203 50 60wt%，CaO 15 30wt%，SiO2 I 7wt%，MgO 3 10wt%，TiO2 含量低于3wt%0
3.根據權利要求I或2所述的冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述堿性物質為碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石或活性石灰。
4.根據權利要求I或2所述的冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述步驟a中焙燒改性O. 5-1小時。
5.根據權利要求I或2所述的冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述步驟a中鋁熔渣焙燒改性后鋁熔渣的鋁硅比為25以上。
6.根據權利要求I或2所述的冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的焙燒改性利用熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中產生的尾渣的熱量。
7.根據權利要求I或2所述的冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述焙燒改性在化渣爐中進行。
8.根據權利要求7所述的冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述化渣爐為等離子爐、直流電弧爐、交流電弧爐或電阻爐。
9.根據權利要求I或2所述的冶金氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述b步驟中拜耳法制備冶金氧化招過程中，焙燒改性后的招熔洛通過堿溶液堿溶得招酸鈉溶液；其中，堿溶液的濃度為20(T230g/L，堿溶液與鋁熔渣的液固比為O. 9-1. 2，堿溶時間為lh_3h，堿溶溫度為 200-300°C。
10.熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中產生的鋁熔渣在制備冶金氧化鋁中的用途。
全文摘要
本發明屬于氧化鋁生產領域，具體涉及一種冶金氧化鋁的制備方法。冶金氧化鋁的制備方法，具體制備步驟為a)在鋁熔渣中添加堿性物質于1000-1250℃下焙燒改性；b)將焙燒改性的鋁熔渣通過拜耳法制得冶金氧化鋁；其中，鋁熔渣與堿性物質的重量比為1005～50；所述鋁熔渣為采用熔融還原法制取硅鈦鐵合金過程中產生的尾渣。本發明利用熔融還原法制取硅鈦鐵合金中產生的鋁熔廢渣來生產冶金氧化鋁，所得產品符合GB/T4294 2010的國家標準，且鋁熔渣提取氧化鋁后的殘渣赤泥可用于生產水泥產品，不再產生尾渣，可以實現鋁熔渣無害化處理，具有良好的環保效應。另外，該渣產生的過程中具有大量余熱，因而有效的利用該渣可節約電耗，具有一定的經濟效益。
文檔編號C01F7/02GK102936024SQ20121048280
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者青光紅, 陳濤, 吳勝利, 袁兵, 卓勝, 鄭德明 申請人:攀枝花鋼城集團有限公司