[发明专利]一种铝酸钠溶液与碳酸氢钠液相法碳分制备一水软铝石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝生产技术领域，特别是关于利用铝酸钠溶液与碳酸氢钠液相法碳分制备一水软铝石的新方法。

技术背景

作为生产金属铝的基本原料，氧化铝生产在铝工业中占据着极其重要的位置。目前国内外氧化铝生产的方法主要有拜耳法、烧结法和联合法。联合法是拜耳法和烧结法的组合。拜耳法能耗低，但对铝土矿的品质要求较高，烧结法能处理低品位铝土矿，不足之处是耗能偏高。

拜耳法分解铝酸钠溶液采用的种分过程，由于受溶液Na₂O-Al₂O₃-H₂O三相平衡的限制，实际生产中拜耳法晶种分解的分解率只能在50%左右，且种分时间长达40～70小时，生产效率低。烧结法分解铝酸钠溶液所采用的是CO₂碳分法，分解率高—约在90%以上，且碳分时间短—约4～5小时左右，但存在产品质量差、增加了制备CO₂工序、气体利用率低、大量CO₂排入大气污染环境等问题。拜耳法及烧结法铝酸钠溶液分解过程主要反应可用式（1）和式（2）表示：

Al(OH)^-_4(aq)→βAl(OH)_3(s)+OH^-_(aq)        （1）

Al(OH)^-_4(aq)+CO₂→βAl(OH)_3(s)+CO₃^2-_(aq)     （2）

Al(OH)^-_4(aq)→γAlOOH_(s)+OH^-_(aq)+H₂O       （3）

理论上铝酸钠溶液可以分解出各种氢氧化铝、一水氧化铝甚至氧化铝相，如三水铝石βAl(OH)₃和一水软铝石γAlOOH，或者其混合体。目前无论是种分还是碳分，铝酸钠溶液分解产物都是三水铝石，每产出1摩尔氧化铝，需要170千焦的热量。若在分解工序以一水软铝石的析出（反应3）代替三水铝石，则焙烧能耗可降低60%，因为一水软铝石在490℃下脱水，每产出1摩尔氧化铝，仅需要72千焦的热量。因此从生产能耗的角度来看，在分解工序直接析出一水软铝石是非常有益的。

从过饱和铝酸钠溶液中直接析出一水软铝石的工艺早有报导，1986年Misra和Siva.kumar提出一种“改进拜耳法”，即在115～145℃的温度下，添加大量一水软铝石晶种，直接从铝酸钠溶液中析出一水软铝石。1993年希腊Filippou和Paspaliaris也提出了“晶种分解”析出一水软铝石的想法。但目前研究表明从铝酸钠溶液中析出一水软铝石存在分解速率慢、分解率低、产物粒度小、分解温度高（100～150℃）等问题。分解速率慢意味着氧化铝生产中分解工序长和晶种循环量提高，这对氧化铝的生产是致命的，拜耳法的瓶颈就在晶种分解。产物粒度小意味着难以满足电解铝对砂状氧化铝的粒度要求，分解温度高则对氧化铝生产中的节能降耗不利。