[发明专利]一种用含铁氯化铝溶液生产冶金级氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产氧化铝的工艺，尤其是以含铁氯化铝溶液为原料生产冶金级氧化铝的工艺。

背景技术

冶金级氧化铝是用于电解生产金属铝的重要原料。目前在工业生产中，所有的冶金级氧化铝产品均是从碱体系得到的，即将碱性的偏铝酸钠溶液通过种分或碳分的方法制得氢氧化铝，然后经煅烧制备冶金级氧化铝。经由碱体系制备的氧化铝具有含铁量低，生产工艺相对简单，能耗低，对设备的腐蚀性小等优点，适合大规模工业生产。其生产氧化铝所采用的原料主要为铝土矿。

随着中国氧化铝产能的迅速扩张，铝土矿的需求也大幅增长。根据美国地质调查局(USGS)统计，中国目前铝土矿已探明的储量为7亿吨，按照目前对铝土矿的需求状况，只能维持约20年的生产。另外，中国绝大部分铝土矿开采和冶炼难度大。为了维持氧化铝企业的正常生产，我国每年需要进口大量的铝土矿。

随着铝土矿资源的日益枯竭和氧化铝产能的迅速扩张，采用其它含铝矿物或含铝废渣为原料提取氧化铝，是对氧化铝生产的有益补充。由于这些原料与铝土矿的化学组成和反应活性不同，在提取氧化铝过程中有时采用酸法，即经由酸性的氯化铝或硫酸铝溶液制备氧化铝。

如专利CN200610017139.2公开了“一种制备氧化铝的方法”，采用循环流化床粉煤灰为原料，经盐酸或硫酸溶解，制得氯化铝/硫酸铝溶液，再经浓缩结晶、煅烧、碱溶除铁制备冶金级氧化铝。

专利CN1107807公开了“用煤矸石制备氢氧化铝工艺”，以煤矸石为原料，用盐酸或硫酸浸取得到其中的氧化铝。

专利CN1334240公开了“利用高岭岩(土)生产超纯氧化铝的工艺”，将高岭岩(土)与酸反应生成铝盐溶液，再与碱反应除去铁、钛等杂质。以上这些方法均是以含铝矿物或含铝废渣为原料，经酸法提取氧化铝。酸法具有工艺简单，能耗低，废渣量少等优点。但在酸性溶液中，铁等杂质以非常稳定的离子形式存在，难以去除，因此酸法制备的氧化铝产品中通常含有较多铁等杂质。针对这个问题，通常在碱性溶液中除铁，即将酸法得到的氧化铝碱溶，使之转变为可溶的偏铝酸钠，而铁变为氢氧化铁沉淀，经固液分离将铁除去。如前面述及三个专利中均采用此方法除铁。这种采用先酸后碱的工艺，使生产工艺复杂化，也增加了生产成本。因此，开发一种以含铁的酸性氯化铝溶液为原料直接生产冶金级氧化铝的方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种以氯化铝溶液为原料制备冶金级氧化铝的方法，其中氯化铝溶液含有铁。

本发明所提供的以含铁氯化铝溶液为原料制备冶金级氧化铝的方法，包括以下步骤：

(1)将含铁氯化铝溶液通入树脂柱除铁，制得氯化铝精制液；

(2)对步骤(1)所得精制液进行负压浓缩，浓缩后的液体经冷却、结晶、固液分离后得到结晶氯化铝；

(3)将步骤(2)所得到的结晶氯化铝煅烧得到冶金级氧化铝产品。

本发明所述方法的步骤(1)中：将含铁氯化铝溶液通入大孔型阳离子树脂柱进行深度除铁，制得氯化铝精制液，处理温度为室温～90℃，优选范围为60～80℃；酸浸液流速为1～4倍树脂体积/小时，优选范围为2～3倍树脂体积/小时；处理时酸浸液以下进上出的方式通过树脂柱，溶液在树脂空隙中呈活塞状向上流动。树脂柱可采用单柱或双柱串连的方式。

所述大孔型阳离子树脂可以选用D001、732、742、7020H、7120H、JK008或SPC-1树脂。

当所述大孔型阳离子树脂吸附饱和后，经洗脱和再生使树脂恢复吸附能力，洗脱条件为：洗脱剂采用水或2～10wt％的盐酸，优选范围为3～5wt％；洗脱温度为室温～60℃，洗脱剂用量为1～3倍树脂体积，洗脱剂流速为1～3倍树脂体积/小时，洗脱时洗脱剂以上进下出的方式通过树脂柱；再生时采用2～10wt％的盐酸，优选范围为3～5wt％，温度为室温～60℃，盐酸用量为1～2倍树脂体积，盐酸流速为1～3倍树脂体积/小时，再生时盐酸以上进下出的方式通过树脂柱。

所述步骤(2)中：对步骤(1)所得精制液进行负压浓缩，浓缩压力为-0.03～-0.07MPa，优选范围为-0.04～-0.06MPa；浓缩温度为50～110℃，优选范围为70～80℃；浓缩后的液体冷却析出结晶氯化铝，经固液分离得到结晶氯化铝产品。

所述步骤(2)中，在冷却时，控制析出的晶体重量占氯化铝精制液原重量的40～65％之间，使大部分氯化铝结晶析出，而极少量氯化铁等杂质由于浓度较低，仍留在溶液当中。剩余母液返回精制液重新浓缩结晶。当母液循环到一定次数，杂质含量较高时，需要对母液重新进行树脂除铁处理，或另作它用。