赤泥洗液制备高纯氧化铝研究及应用研究进展

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1、赤泥洗液制备高纯氧化铝研究及应用研究进展摘要：高纯氧化铝具有独特的特性，这使得它广泛应用在各种现代设备上，如在磁、光子、电子、传感设备等。改良拜耳法是将赤泥洗液经过除硅、铁等杂质的铝酸钠溶液，通过控制铝酸钠溶液的分解条件，使结晶过程中氢氧化铝向种子析出的速度极为缓慢，抑制异常晶核的形成，减少氢氧化铝中Na、Si等杂质的夹杂，然后使用净化剂洗涤，得到高纯水合氧化铝，煨烧后得到高纯氧化铝。关键词：赤泥洗液；高纯氧化铝；改良拜耳法前言：赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，赤泥洗液是综合处理利用赤泥的产物，是含氧化铝50-80g/L的铝酸钠溶液。我国是氧化铝生产大国，2012年生产氧化铝42

2、14万吨，约占世界总产量的44%,产生的赤泥近6000万吨。2010年工信部调查我国赤泥综合利用率不足4%,累积堆存量达到2亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。为此国家发改委、工信部相继出台“十二五”期间《大宗固体废物综合利用实施方案》、《赤泥综合利用指导意见》等重要文件，专门针对我国赤泥综合处理或利用做出明确的规定和相关扶持政策,由此可见，赤泥的综合利用已经与我国铝工业可持续发展及环境保护密切相关，并上升到了国家关注的层面，突显

3、赤泥综合利用的重要性和紧迫性。高纯氧化铝是指纯度大于99.99%、粒度均匀的超细粉体材料。高纯水合氧化铝是高纯氧化铝的前驱。高纯氧化铝由于具有无比优越的物理、热学、光学、力学性能，是制作集成电路陶瓷基片、绿色照明用三基色荧光粉、汽车传感器、磁带添加剂、催化剂载体涂层、半导体及液晶显示器、透明高压钠灯管、精密仪表及航空光学器件等的重要基础材料，也是21世纪新材料中产量大、产值最高、用途最广的尖端材料之一近年来，高纯氧化铝在喷墨打印机用纸涂层、显示器材料、能源、汽车、半导体及电脑领域得到拓展应用，尤其是全球LED快速发展以及国家照明工程的实施，其需求量激增，产量迅速增长。据资料显示，全球每年髙纯

4、水合氧化铝需求量约为7500tm,产地主要集中在日本及欧美地区。改良拜耳法⑷，是将铝酸钠溶液通过深度脱硅、除铁等净化工序得到高纯铝酸钠溶液，通过控制铝酸钠溶液的分解条件，使结晶过程中氢氧化铝向种子析出的速度极为缓慢，抑制异常品核的形成，减少氢氧化铝屮Na、Si等杂质的夹杂，得到高纯水合氧化铝，再经锻烧、研磨等工序制得高纯氧化铝。改良拜耳法中净化铝酸钠溶液是影响产品最终杂质含量的关键步骤。唐海红等⑷采用领盐作为净化剂除去溶液中Si、Fe、P、Ti、V和有机物等杂质。但是，溶液屮的残余锁离子即使用碳酸钠脱除含量依然较高，在分解过程中伴随氢氧化铝析出，造成氢氧化铝中顿含量偏高。改良拜耳法最关键的工

5、序是钠离子的脱除，在氢氧化铝水热转相过程中添加兴浩新材研发的脱钠剂且在焙烧过程中加入矿化剂脱钠，脱钠效果良好，能达到生产高纯氧化铝的要求。原料來源广，成本低，过程无污染。1实验部分1.1赤泥洗液除杂赤泥洗液里而含杂质Si、悬浮物、有机物较多，除杂第一步分析赤泥洗液屮的杂质含根据杂质含量加石灰乳（添加量是理论值得1.2倍）脱硅，在80-90°C搅拌反应2小时，然后经板框式压滤机过滤，第二步加絮凝剂除悬浮物，在70-80°C搅拌1小时，经叶滤机过滤，第三步将第二步滤液加铝酸顿深度除杂，，B渲与溶液中的S0广，CO/,SiO/等离子生成难溶的顿盐沉淀，同时这些沉淀能吸附溶液中的Fe、P、Ti、V和

6、有机物等,而且它们易于分离，使溶液得到净化，然后经加有超细孔径的滤布的叶滤机过滤，第四步将第三步的滤液加入草酸脱钙脱锁，在40-50°C搅拌反应1.5小时，口然沉淀取上层清液，得到高纯铝酸钠溶液。Ca(0H)2+Na2SiO3=CaSiOj+NaOHBa2++SO产=BaSOi^Ca(OH)2+H2C2O1二C2C2O1J+2II2OBa(OH)2+H2C2O4=BaC2O4+2H20赤泥洗液」反应后过遽」滤液)絮凝剂过滤、fl虑可铝酸顿过滤〉「滤液「高纯铝酸钠溶液赤泥洗液除杂流程图1・2生成氢氧化铝拜耳法是工业生产氧化铝的主流方法,但由于没能有效净化铝酸钠屮的杂质而导致产出的氧化铝纯度较低

7、C改良拜耳法在传统工艺的基础上，对净化铝酸钠以及对结晶后获得的氧化铝脱钠进行改良。通过控制结晶温度、搅拌速度等条件，控制氢氧化铝结晶析出的速度,避免异常晶核的形成同时减少杂质以夹杂的形式进入氢氧化铝内。氢氧化铝经焙烧转型后获得纯度较高的氧化铝。将高纯铝酸钠溶液浓缩到氧化铝含量达到120-200g/L,加入氢氧化铝晶种，控制温度在80-95°C范围内，搅拌速度控制在150-400转每分钟。控制单一变量进行试验，