CN1321064C - 拜尔法种分母液铝酸钡苛化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了拜尔法种分母液铝酸钡苛化工艺。该工艺将从热交换工序来的种分母液，送到铝酸钡苛化槽中进行苛化，化学反应后生成碳酸钡沉淀物和铝酸钠溶液；碳酸钡配入少量氢氧化铝送入回转窑或隧道窑焙烧，合成铝酸钡，铝酸钡过滤机过滤后的滤液，一部分进入苛化沉降槽，其余部分与苛化沉降槽溢流一起送到蒸发工序。本发明可大幅度降低循环母液中的碳酸钠含量，提高蒸发器产能，降低蒸发汽耗，避免碳酸钠在蒸发及溶出工序设备及管道上析出。

Description

拜尔法种分母液铝酸钡苛化工艺

技术领域：

本发明涉及一种氧化铝生产工艺，特别是一种蒸发工序中的拜尔法种分母液苛化工艺。

背景技术：

在拜尔法氧化铝厂，排盐及苛化是氧化铝生产过程中的重要生产工序之一，它的作用是将蒸发母液中的碳酸钠从溶液中析出，并将碳酸钠用石灰苛化的方法转化为苛性钠，苛化后的溶液返回流程中循环使用。

流程中的碳酸钠主要是由以下4个途径带入的：

(1)、石灰中带入CO₂：用一水硬铝石生产氧化铝，在原料磨工序要配入7～10％的石灰，由于石灰中通常含有3～4％的CO₂，CO₂随石灰进入流程。

(2)、铝土矿带入CO₂：铝土矿中通常含有少量的白云石及其它含CO₂的矿物，矿石加进原料磨中磨矿，矿石中CO₂的随之进入流程中。

(3)、补碱中带入CO₂：氧化铝生产过滤中需要不断向流程内补充碱，无论是补液体苛性碱还是补工业碱粉，都要向流程中带进CO₂，液体碱中含CO₂少，故带进流程中的CO₂少些，而工业碱粉以Na₂CO₃为主，则带进的CO₂较多。

(4)、空气中含有CO₂，空气的CO₂长期与铝酸钠溶液接触，会将铝酸钠溶液中的少部分NaOH转变成Na₂CO₃，从而使空气中CO₂进入流程。

通过以上四个途径带进流程中的CO₂，均以碳酸钠的形式在流程中积累，造成流程中碳酸钠偏高，给对氧化铝生产带来不利影响。

从工艺上来说，苛性钠转变为Na₂CO₃对氧化铝生产是不利的。碳酸钠是一种无效碱，它在流程中循环积累，对氧化铝生产造成很多不良影响，如使铝酸钠溶液粘度增加，对生产砂状氧化铝产品不利；在溶出、蒸发过程中析出形成碳酸钠结疤，堵塞管道、阀门；粘附在换热器表面使其传热系数降低，影响换热器正常运行等。因此，在氧化铝生产中均需要设置排盐苛化工序。

目前我国氧化铝生产均采用蒸发过程中排盐，其原理是Na₂CO₃在铝酸钠溶液中随碱浓度增高而其溶解度降低，使其在排盐结晶器或闪蒸器中结晶析出，析出的碳酸钠再进行苛化处理，将其转变为苛性钠。蒸发设排盐苛化有许多缺点，如：使工艺流程变复杂、排盐结晶器的运行使蒸发器的汽耗大幅度上升、碳酸钠在蒸发过程中析出使换热面形成结疤、堵塞管道及阀门，影响蒸发器正常运行。

发明内容：

本发明的目的在于：提出一种新的排盐苛化工艺，可大幅度降低循环母液中的碳酸钠含量，提高蒸发器产能，降低蒸发汽耗，同时也可避免碳酸钠在蒸发及溶出工序设备及管道上析出，以利于溶出、蒸发工序的正常生产。

本发明是这样实现的：从热交换工序来的种分母液，送到铝酸钡苛化槽中进行苛化，铝酸钡苛化主要技术条件为：苛化温度85～90℃，苛化时间15～30min，铝酸钡添加量60～80％，苛化效率60～80％，铝酸钡与种分母液中Na₂CO₃的化学反应式如下：

BaO·Al₂O₃+Na₂CO₃＝BaCO₃↓+Na₂O·Al₂O₃

化学反应后生成碳酸钡沉淀物，种分母液中碳酸钠转化为铝酸钠溶液；

苛化得到的BaCO₃，配入少量氢氧化铝采用回转窑或隧道窑焙烧，合成稳定的铝酸钡，高温合成铝酸钡的主要技术条件为：合成温度1100～1300℃，合成时间60～180min，铝与钡的配比Al₂O₃/BaO为1.1～1.3，铝酸钡的再生化学反应式如下：

BaCO₃+2Al(OH)₃＝BaO·Al₂O₃+3H₂O+CO₂

铝酸钡过滤机过滤后的滤液，一部分进入苛化沉降槽，其余部分与苛化沉降槽溢流一起送到蒸发工序，苛化液中N_C/N_T≤6～8％。

钡是比钙更活泼的金属，在铝酸钠溶液中，BaCO₃的溶解度较CaCO₃更低，用铝酸钡苛化碳酸钠时，其苛化效率较石灰苛化高得多。钡的氧化物、氢氧化物和铝酸盐均易溶于碱溶液，采用铝酸钡苛化种分母液，苛化反应后得到苛化沉淀物，该沉淀物的回收和铝酸钡的再生利用是该技术是否可行的关键。

采用铝酸钡作为苛化剂进行种分母液苛化，苛化产生的沉淀物经沉降、过滤处理后，BaCO₃中含有一定量的氢氧化铝，BaCO₃与氢氧化铝在1200～1250℃条件下，可合成稳定的铝酸钡，这就实现了铝酸钡的再生循环利用，大大降低铝酸钡消耗，也就降低了苛化成本，同时使铝酸钡苛化工艺过程实现无废渣排放。

本发明采用铝酸钡作为苛化剂，用于苛化种分母液，使种分母液在进蒸发器之前，其碳酸碱指标就降到N_C/N_T≤6～8％的较低比值，使其在蒸发过程中不析出Na₂CO₃，实现蒸发器只蒸水，不排盐，能够提高蒸发效率和大大降低蒸发汽耗。

采用铝酸钡苛化工艺，可取消蒸发排盐工序，原有的石灰苛化被铝酸钡苛化取代。

本发明的有益效果是：大幅度降低循环母液中的碳酸钠含量，提高蒸发器产能，降低蒸发汽耗，同时也避免了碳酸钠在蒸发及溶出工序设备及管道上析出，有利于溶出、蒸发工序的正常生产。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

本发明的实施例：从热交换工序来的种分母液，送到铝酸钡苛化槽中进行苛化，铝酸钡苛化主要技术条件为：苛化温度86～88℃，苛化时间20～25min，铝酸钡添加量65～75％，苛化效率65～75％，铝酸钡与种分母液中Na₂CO₃的化学反应式如下：

BaO·Al₂O₃+Na₂CO₃＝BaCO₃↓+Na₂O·Al₂O₃

苛化后的溶液用泵送往苛化沉降槽进行沉降，沉降槽底流送铝酸钡过滤机进行过滤，滤饼为铝酸钡渣，与氢氧化铝混合配料后，送入回转窑或隧道窑中合成焙烧，制备铝酸钡，高温合成铝酸钡的主要技术条件为：合成温度1150～1250℃，合成时间90～150min，铝与钡的配比Al₂O₃/BaO为1.2，铝酸钡的再生化学反应式如下：

BaCO₃+2Al(OH)₃＝BaO·Al₂O₃+3H₂O+CO₂

焙烧得到的铝酸铝酸钡与适量的种分母液在球磨机内进行湿磨，得到的铝酸钡料浆返回前面的苛化槽中，实现铝酸钡闭路循环；苛化沉降槽溢流与铝酸钡过滤机的滤液是本工序得到的苛化液，苛化液中的N_c/N_T≤6～8％，输送到蒸发工序。

Claims (3)

1.一种拜尔法种分母液铝酸钡苛化工艺，其特征在于：从热交换工序来的种分母液，送到铝酸钡苛化槽中进行苛化，铝酸钡苛化主要技术条件为：苛化温度85～90℃，苛化时间15～30min，铝酸钡添加量60～80％，苛化效率60～80％，铝酸钡与种分母液中Na₂CO₃的化学反应式如下：

BaO·Al₂O₃+Na₂CO₃＝BaCO₃↓+Na₂O·Al₂O₃

化学反应后生成碳酸钡沉淀物，种分母液中碳酸钠转化为铝酸钠溶液；

苛化得到的BaCO₃，配入氢氧化铝采用回转窑或隧道窑焙烧，合成稳定的铝酸钡，高温合成铝酸钡的主要技术条件为：合成温度1100～1300℃，合成时间60～180min，铝与钡的配比Al₂O₃/BaO1.1～1.3，铝酸钡的再生化学反应式如下：

BaCO₃+2Al(OH)₃＝BaO·Al₂O₃+3H₂O+CO₂

铝酸钡过滤机过滤后的滤液，一部分进入苛化沉降槽，其余部分与苛化沉降槽溢流一起送到蒸发工序，苛化液中N_C/N_T≤6～8％。

2.根据权利要求1所述的拜尔法种分母液铝酸钡苛化工艺，其特征在于：铝酸钡苛化主要技术条件为：苛化温度86～88℃，苛化时间20～25min，铝酸钡添加量65～75％，苛化效率65～75％。

3.根据权利要求1所述的拜尔法种分母液铝酸钡苛化工艺，其特征在于：高温合成铝酸钡的主要技术条件为：合成温度1150～1250℃，合成时间90～150min，铝与钡的配比Al₂O₃/BaO为1.2。