烧结法氧化铝碳分母液制备固体铝酸钠工艺研究

薛文忠，刘淑清

（中国铝业公司重庆分公司，重庆南川408403）

烧结法氧化铝碳分母液制备固体铝酸钠工艺研究

薛文忠，刘淑清

（中国铝业公司重庆分公司，重庆南川408403）

烧结法氧化铝生产过程碳酸化分解工序，碳酸化分解率根据精液硅量指数和产品氢氧化铝质量要求通常控制在90%，有10%的氧化铝残留在碳分母液中，随蒸发母液的回用周而复始地流经烧结、溶出等工序，这无形增加了氧化铝的生产成本。为更好地利用碳分母液中残留的氧化铝，研究了利用碳分母液生产固体铝酸钠的工艺过程。研究结果表明，碳分母液通过彻底碳酸化分解，回收其中的固体物料，再经过焙烧，可制得固体铝酸钠产品，也即通过此方法可全部回收碳分母液中残留的氧化铝。

氧化铝；碳分母液；碳酸化分解；固体铝酸钠

固体铝酸钠是一种重要的无机化工产品，可作为净水助凝剂应用于水处理领域，可与水玻璃混合用作施工中的堵漏剂，可与硫酸铝混合作为造纸填充剂以及水泥速凝剂，在化学工业领域可用作催化剂原料，在建筑业中可用作阻蚀剂及钢铁表面保护剂等。烧结法氧化铝生产工艺碳酸化分解工序，碳酸化分解率根据精液硅量指数和产品氢氧化铝的质量要求通常控制在90%，因而会有10%的氧化铝残留在碳分母液中，随蒸发母液的回用周而复始地流经烧结、溶出等工序，这无形增加了氧化铝的生产成本［1］。笔者利用碳酸化分解母液生产固体铝酸钠，不但可以开辟固体铝酸钠的新的生产方法，同时可以优化烧结法氧化铝生产工艺。

1 利用碳分母液生产固体铝酸钠

1.1 碳分母液碳酸化分解

取适量氧化铝生产中的碳分母液，继续通入CO2进行彻底碳酸化分解。控制好分解温度和分解时间，当分解液中苛性碱质量浓度ρ（g/L）接近0时，立即停止通气［2］。过滤分离浆液，滤液直接去蒸发系统，将会提高母液的蒸发浓度；将滤饼分成两部分，一部分用热水洗涤，一部分不洗涤，分析洗涤滤饼和未洗涤滤饼的化学成分，对未洗涤滤饼进行X射线衍射分析（XRD），表征其物相。

1.2 碳酸化分解回收物的化学成分和物相分析

碳酸化分解回收物洗涤物料和未洗涤物料的化学成分分析结果见表1。由表1可见，碳酸化分解回收物，无论是未洗涤还是洗涤，其SiO2、Fe2O3等杂质含量均较高，不能作为冶金级氢氧化铝使用。

将未洗涤的碳酸化分解回收物做XRD分析，结果见图1。从图1看出，回收物的物相组成主要包括三水铝石、丝钠铝石（Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O）和一水碳酸钠（Na2CO3·H2O）。由于一水碳酸钠属于水溶性物质，经热水洗涤的回收物只有两个单纯主相三水铝石和丝钠铝石，因此，洗涤后的回收物可以直接用来制备固体铝酸钠。

表1 碳酸化分解回收物化学成分分析结果

1.3 固体铝酸钠的制备

为了寻求制备固体铝酸钠的具体条件，分别从烧成温度以及Na2O与Al2O3物质的量比等方面作了详细研究。据文献查询和回收物的化学成分，初步确定铝酸钠中Na2O与Al2O3物质的量比及烧成温度范围。分别在不同的Na2O与Al2O3物质的量比、配加适宜的添加剂条件下混匀成团焙烧，所得固体铝酸钠化学成分分析结果见表2。

表2 利用碳分母液回收物制备固体铝酸钠化学成分分析结果

从表2看出：用热水洗涤的回收物单独焙烧制得固体铝酸钠化学成分合量接近100%；用未洗涤回收物单独焙烧制得固体铝酸钠化学成分合量只有80%左右；按Na2O与Al2O3物质的量比为1.0～1.1加入适宜添加剂，焙烧后制得固体铝酸钠化学成分合量也接近100%。因此，采用Na2O与Al2O3物质的量比为1.0～1.1配料，焙烧温度控制在900℃，碳酸化分解回收物可完全转化成固体铝酸钠。

2 经济效益分析

碳分母液是烧结法氧化铝生产过程的循环碱液，其中氧化铝质量浓度在10 g/L左右，将其返回配料系统，造成重复无效循环，年耗资600多万元（以年产氧化铝40万t计）。若将碳分母液中的氧化铝转化成固体铝酸钠，可年产固体铝酸钠2万t，产品价值达1 800万元，扣除消耗约1 000万元，可产生经济效益800万元。同时，该工艺可使碳分母液蒸发浓度进一步提高，并减轻蒸发器结疤提高蒸发效率。

3 结语

碳分母液进一步碳酸化分解，其固体回收物的物相组成主要为三水铝石、丝钠铝石（Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O）和一水碳酸钠（Na2CO3·H2O），按照 Na2O与Al2O3物质的量比为1.0～1.1配料，焙烧后可完全转化成固体铝酸钠。用水溶方式提高回收物的纯度，碳分母液中残留的氧化铝均可回收，全部用于生产固体铝酸钠产品［3］。此工艺若应用于工业生产，可优化烧结法氧化铝生产中碳化分解工艺过程，为企业带来可观的经济效益。

［1］李太昌.娄东民.烧结法生产氧化铝碳分母液中氧化铝回收新工艺技术研究［J］.铝镁通讯，1999（1）：3-6.

［2］杨重愚.氧化铝生产工艺学［M］.北京：冶金工业出版，1982.

［3］魏旭华.从碳分母液中回收化工用碳酸铝［J］.轻金属，1996（5）：20-25.

Study on preparation of solid sodium aluminate with carbon liquor from alumina production by sintering process

Xue Wenzhong，Liu Shuqing
（Chongqing Branch of China A luminum Company，Chongqing408403，China）

In carbonation decomposition process of alumina production with sintering process，carbonation decomposition rate according to the fine liquid of silicon content index and product quality of aluminum hydroxide is usually controlled in 90%，and 10%of the alumina residues in the spent carbonated liquor，with the evaporation mother liquor back，go round and begin again through the sintering and dissolution processes.Therefore，the alumina production cost was increased.For the better utilization of carbon residual alumina in carbonated liquor，the preparation of solid sodium aluminate with carbonated liquor was investigated.Research results showed that，solid sodium aluminate products could be prepared through thorough carbonation decomposition，recycling of solid material and sintering，namely，this method can fully recycled residual alumina from spent carbonated liquor.

aluminum oxide；carbonated liquor；carbonation decomposition；solid sodium aluminate

TQ127.16

A

1006-4990（2012）09-0034-02

2012-03-24

薛文忠（1968— ），男，本科，高级工程师，多年从事氧化铝生产工艺研究工作。

联系方式：530804833@qq.com