專利名稱：一種生產(chǎn)氫氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋁生產(chǎn)方法，涉及一種鋁酸鈉溶液分解生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，特別是采用離子膜電解使鋁酸鈉溶液的快速酸化實現(xiàn)氫氧化鋁的結(jié)晶附聚、長大的方法。
背景技術(shù)：
鋁酸鈉溶液分解生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，一般采用拜耳法種分或燒結(jié)法碳分。對于高鋁硅比礦石，高溫高壓溶出后，經(jīng)過稀釋、沉降分離工序除去其中的雜質(zhì)，得到精制后的鋁酸鈉溶液，采用加入氫氧化鋁做晶種，促使氫氧化鋁析出的過程為拜耳法種分；而低鋁硅比礦石經(jīng)過配料燒結(jié)，采用碳酸鈉溶出經(jīng)脫硅、精制后的燒結(jié)法精液，則采用通二氧化碳使溶液酸化的方法，降低溶液的穩(wěn)定性，從而析出氫氧化鋁，此謂燒結(jié)法碳分。
由于鋁酸鈉溶液強烈的過飽和特點，要采用拜耳法晶種分解的方法從其中分解析出氫氧化鋁，必須添加大量的氫氧化鋁作為晶種，并且需要較長時間才能促使其中50％左右的氫氧化鋁分解析出。
采用通二氧化碳的碳酸化分解法，雖然時間可以縮短，分解率可以控制在85％左右，但是由于二氧化碳的通入，使得幾乎全部的苛性堿變?yōu)樘妓釅A，不能直接用于礦石的溶出，需經(jīng)過燒結(jié)或苛化工序后才能變?yōu)榭列詨A。碳酸化分解反應(yīng)可以表示為。必須使用龐大的種分槽，工藝設(shè)備復(fù)雜，分解速率和分解率都不高，影響了分解效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種工藝設(shè)備簡單、分解速率和分解率高、有效提高生產(chǎn)效率的生產(chǎn)氫氧化鋁的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，其特征在于將鋁酸鈉料漿引入以鈦為陽極、鎳或不銹鋼為陽極、以對鈉離子具有選擇性的陽離子膜為離子膜的電解槽中，進(jìn)行溶液電解后，分別將陽極區(qū)的酸化后酸鈉溶液在分解槽進(jìn)行加晶種種分生產(chǎn)氫氧化鋁；將陰極區(qū)苛性比升高的鋁酸鈉溶液用于礦石溶出。
本發(fā)明的一種生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，其特征在于是將拜耳法生產(chǎn)的鋁酸鈉精液連續(xù)引入離子膜電解槽的陽極區(qū)進(jìn)行電解，控制液流速度鋁酸鈉精液在陽極區(qū)停經(jīng)2-4小時，電解的電流密度為1.0A/dm2～10.0A/dm2。
本發(fā)明的一種生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于酸化后的鋁酸鈉溶液種晶種分解時的晶種比為0.1-3.0，分解時間4-12小時。
本發(fā)明的方法，將現(xiàn)有的拜耳法生產(chǎn)流程產(chǎn)生的鋁酸鈉精液，采用具有鈉離子選擇性的離子膜，在電解槽中陽極區(qū)實現(xiàn)鋁酸鈉溶液的快速酸化，在分解槽實現(xiàn)氫氧化鋁的結(jié)晶附聚、長大。在電解槽陽極區(qū)鈉離子的定向遷移使得在電解槽陰極區(qū)獲得高苛性比的溶液，直接用于溶出下一批礦石。
一種生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，其特征在于對鈉離子具有選擇性的陽離子膜為Nafion陽離子交換膜。
本發(fā)明的方法，在電解槽中，離子膜將電解槽分隔成陽極區(qū)和陰極區(qū)，在陽極區(qū)，鈉離子受電場作用，通過離子膜遷移到陰極區(qū)，同時，水失去電子釋放出氧氣，鋁酸鈉溶液實現(xiàn)酸化，類似碳酸化分解；將鋁酸鈉漿液送人種分槽，并添加晶種使氫氧化鋁顆粒附聚、長大，進(jìn)行拜耳法種分操作，縮短了原工藝的分解時間，氧化鋁分解率達(dá)到60％-70％。在陰極區(qū)，鈉離子從陽極區(qū)遷移過來，使分解母液分子比增加，并產(chǎn)出氫氣。
本發(fā)明的生產(chǎn)氫氧化鋁方法，集拜耳法種分和燒結(jié)法碳分的優(yōu)勢，保留了原拜耳法基本工藝特點，可以省去龐大的種分槽，提高了分解速率和分解率。本發(fā)明本身不僅能得氫氧化鋁，還能得到純的氫氣和氧氣，通過氫氧燃料電池進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換，使消耗的電能又可獲得循環(huán)使用，能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益。并且可以使低濃度鋁酸鈉溶液的苛性堿濃度大大提高，省去蒸發(fā)過程，直接用于溶出礦石，實現(xiàn)母液循環(huán)。
本發(fā)明的方法的原理是采用陽離子膜技術(shù)，構(gòu)建陽、陰極區(qū)全分隔的鋁酸鈉溶液的電解槽，通過電解在陽極區(qū)鋁酸鈉溶液產(chǎn)出純氧，實現(xiàn)酸化；類似碳分法，酸化能使鋁酸鈉溶液在分解槽中分解析出Al(OH)3，縮短鋁酸鈉溶液的分解時間。在陰極區(qū)溶液析出氫氣，產(chǎn)生OH-，與陽極區(qū)遷移過來的鈉離子結(jié)合；類似食鹽電解，在陰極區(qū)產(chǎn)生氫氧化鈉，使溶液的分子比(Na2O/Al2O3)增加。
在電解槽的陰極區(qū)實現(xiàn)苛化，陰極區(qū)的反應(yīng)為
在電解槽的陽極區(qū)實現(xiàn)酸化，陽極反應(yīng)為
在陽極區(qū)鋁酸鈉溶液的電離和鈉離子的遷移反應(yīng)為
4Na+(陽極區(qū))→4Na+(陰極區(qū))陽極區(qū)流出的料漿送入分解槽進(jìn)行附聚、長大，生產(chǎn)氫氧化鋁，并中和分解產(chǎn)生的(OH)-，分解反應(yīng)和中和反應(yīng)為
離子膜電解種分總反應(yīng)式為 此發(fā)明方法，在鋁酸鈉溶液硅含量足夠低的情況下，可以使鋁酸鈉溶液的分解率達(dá)到60％-70％，并保證分解析出的氫氧化鋁質(zhì)量符合品質(zhì)要求，遠(yuǎn)大于現(xiàn)行的拜耳法生產(chǎn)。分解母液進(jìn)入陰極區(qū)，從陽極區(qū)遷移來的鈉離子，使得苛性堿濃度升高，溶液αK升高，此溶液可直接用于溶出下一批鋁土礦，從而形成循環(huán)生產(chǎn)。
鋁酸鈉溶液離子膜電解所用的離子膜為均相的允許鈉離子通過的陽離子交換膜。
具體實施例方式
一種生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，將鋁酸鈉料漿引入以鈦為陽極、鎳或不銹鋼為陽極、以對鈉離子具有選擇性的陽離子膜為離子膜的電解槽中，進(jìn)行溶液電解后，分別將陽極區(qū)的酸化后酸鈉溶液在分解槽進(jìn)行加晶種種分生產(chǎn)氫氧化鋁；將陰極區(qū)苛性比升高的鋁酸鈉溶液用于礦石溶出。鋁酸鈉精液在陽極區(qū)停經(jīng)2-4小時，電解的電流密度為1.0A/dm2～10.0A/dm2；酸化后的鋁酸鈉溶液種晶種分解時的晶種比為0.1-3.0，分解時間4-12小時。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
實施例1苛性堿濃度為145g/l，αK為1.50的拜耳法精液，采用的離子膜為杜邦公司生產(chǎn)的Nafion陽離子交換膜進(jìn)行離子膜電解，電流密度為1.0A/dm2，通電2小時后，引入晶種分解槽，在分解槽中加入晶種比為0.1的晶種進(jìn)行拜耳法種分，經(jīng)12小時的分解，其氧化鋁分解率為60％。
實施例2苛性堿濃度為155g/l，αK為2.00的拜耳法精液，采用的離子膜為杜邦公司生產(chǎn)的Nafion陽離子交換膜進(jìn)行離子膜電解，電流密度為10.0A/dm2，通電4小時后，引入晶種分解槽，在分解槽中加入晶種比為3.0的晶種進(jìn)行拜耳法種分，經(jīng)4小時分解，氧化鋁的分解率為70％。
實施例3苛性堿濃度為165g/l，αK為1.70的拜耳法精液，采用的離子膜為杜邦公司生產(chǎn)的Nafion陽離子交換膜進(jìn)行離子膜電解，電流密度為5.0A/dm2，通電4小時后，引入晶種分解槽，在分解槽中加入晶種比為2.0的晶種進(jìn)行拜耳法種分，經(jīng)8小時分解，其氧化鋁分解率為65％。
實施例4苛性堿濃度為165g/l，αK為1.40的拜耳法精液，采用的離子膜為杜邦公司生產(chǎn)的Nafion陽離子交換膜進(jìn)行離子膜電解，電流密度為10.0A/dm2，通電3小時后，引入晶種分解槽，在分解槽中加入晶種比為1.0的晶種進(jìn)行拜耳法種分，經(jīng)10小時分解，氧化鋁的分解率為70％。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，其特征在于將鋁酸鈉料漿引入以鈦為陽極、鎳或不銹鋼為陽極、以對鈉離子具有選擇性的陽離子膜為離子膜的電解槽中，進(jìn)行溶液電解后，分別將陽極區(qū)的酸化后酸鈉溶液在分解槽進(jìn)行加晶種種分生產(chǎn)氫氧化鋁；將陰極區(qū)苛性比升高的鋁酸鈉溶液用于礦石溶出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，其特征在于是將拜耳法生產(chǎn)的鋁酸鈉精液連續(xù)引入離子膜電解槽的陽極區(qū)進(jìn)行電解，控制液流速度鋁酸鈉精液在阻極區(qū)停經(jīng)2-4小時，電解的電流密度為1.0A/dm2～10.0A/dm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于酸化后的鋁酸鈉溶液種晶種分解時的晶種比為0.1-3.0，分解時間4-12小時。一種生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于采用選擇性的離子膜，在電解槽中陽極區(qū)實現(xiàn)鋁酸鈉溶液的快速酸化，在分解槽實現(xiàn)氫氧化鋁的結(jié)晶附聚、長大；在電解槽陰極區(qū)獲得高苛性比的溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于對鈉離子具有選擇性的陽離子膜為Nafion陽離子交換膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化鋁生產(chǎn)方法，涉及一種鋁酸鈉溶液分解生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，特別是采用離子膜電解使鋁酸鈉溶液的快速酸化實現(xiàn)氫氧化鋁的結(jié)晶附聚、長大的方法。其特征在于將鋁酸鈉料漿引入以鈦為陽極、鎳或不銹鋼為陽極、以鈉離子膜的電解槽中，進(jìn)行溶液電解后，分別將陽極區(qū)的酸化后酸鈉溶液在分解槽進(jìn)行加晶種種分生產(chǎn)氫氧化鋁；將陰極區(qū)苛性比升高的鋁酸鈉溶液用于礦石溶出。本發(fā)明的方法，省去了龐大的種分槽，提高了分解速率和分解率。還能得到純的氫氣和氧氣，通過氫氧燃料電池進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換，使消耗的電能又可獲得循環(huán)使用。并且使低濃度鋁酸鈉溶液的苛性堿濃度大大提高，省去蒸發(fā)過程，直接用于溶出礦石，實現(xiàn)母液循環(huán)。
文檔編號C01F7/00GK1792801SQ20061000063
公開日2006年6月28日 申請日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月10日
發(fā)明者李旺興, 陳啟元, 楊巧芳, 張平民, 趙清杰, 尹周瀾, 黃海波, 譚軍 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司