本發(fā)明涉及鋁冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法。

背景技術(shù)：

鋁灰是鋁電解和鋁熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，主要成分為α-Al₂O₃，還有鋁、氮化鋁、硅、鋁硅、鋁鈦合金以及氯化鹽、氟化鹽等，是一種成分復(fù)雜、難處理的固廢。國(guó)內(nèi)外的鋁灰產(chǎn)量大，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大，是公認(rèn)的危廢。我國(guó)鋁電解和鋁加工的產(chǎn)量大，鋁灰產(chǎn)量大，堆存量大，因而急需開(kāi)發(fā)安全、高效、清潔的鋁灰綜合利用新技術(shù)。

鋁灰由于來(lái)源多、成分復(fù)雜、粒度分布寬，與水接觸，放出氨氣、氫氣等，且有氯化物和氟化物進(jìn)入水中，因而可導(dǎo)致水、氣和土壤污染。目前，旨在回收利用其中鋁組分，國(guó)內(nèi)提出了許多鋁灰處理方法。主要有：熔融回收鋁灰中的鋁；預(yù)處理后鋁組分返回鋁電解過(guò)程，用作電解原料；生產(chǎn)剛玉；用于金屬冶煉的造渣劑；生產(chǎn)（聚合）硫酸鋁、（聚合）氯化鋁；制備特種氧化鋁粉（如超細(xì)氫氧化鋁、高純氧化鋁、納米氧化鋁等）；上述方法可回收部分（或全部）鋁組分，但沒(méi)有解決有害元素（氟、氯、硅、氫等）安全處理問(wèn)題，難以大規(guī)模應(yīng)用。

基于鋁灰中鋁元素含量高，硅含量較低的情況，國(guó)內(nèi)研究者就堿法回收鋁組分提出了較多生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法。其中，中國(guó)專利CN105347361.A公開(kāi)了一種鋁灰利用的方法，通過(guò)鋁灰與水、催化劑反應(yīng)，生成氨氣；氨氣經(jīng)吸收得氨水或鹽水，含全部鋁組分的剩余固體與堿（氫氧化鈉、鋁酸鈉或碳酸鈉）混和，混和物在300~900℃燒結(jié)，燒結(jié)料經(jīng)水浸出得鋁酸鈉溶液；該專利中沒(méi)有提出氮、氯、氟和氫氣的處理方法。

專利CN104261445A中公開(kāi)了一種鋁灰處理方法，即：鋁灰在650~900℃重熔，回收其中金屬鋁，殘?jiān)ǘ武X灰）在經(jīng)0.1g/L~10g/L堿洗，得堿洗渣，堿洗渣與堿性物質(zhì)混和，混和物在750~1200℃燒結(jié)，得燒結(jié)料，燒結(jié)料在堿濃度10g/L~50g/L堿液中浸出，得鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液經(jīng)碳酸化分解和焙燒，得砂狀氧化鋁；該專利中沒(méi)有說(shuō)明堿洗液處理方法，也沒(méi)有說(shuō)明其他有害雜質(zhì)的反應(yīng)結(jié)果，且工藝復(fù)雜、能耗高。

專利CN105271327A中，鋁灰經(jīng)水洗，脫氮和氯后，得水洗渣，回收氯化鈉；含全部鋁組分的水洗渣經(jīng)焙燒脫氟，得脫氟渣；脫氟渣與堿（氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉氧化鈣等）配料，再熔融燒結(jié)，得熟料；熟料水浸出后，得鋁酸鈉溶液，該溶液用于生產(chǎn)砂狀氧化鋁的原料。該專利中公開(kāi)了有害元素的最終處理方法，只是提出鋁灰脫雜質(zhì)的方法中，有害雜質(zhì)不能除盡，必然在燒結(jié)過(guò)程中有逸出，而沒(méi)有提出進(jìn)一步的處理方法；且工藝復(fù)雜，鋁酸鈉溶液濃度低，沒(méi)有綜合利用鋁灰中各元素，也沒(méi)報(bào)道通過(guò)何種方法生產(chǎn)砂狀氧化鋁。

專利CN200610049387.5公開(kāi)了一種利用鋁灰制得氫氧化鋁的方法，鋁灰與碳酸鈉混和，在900~1500℃熔融燒結(jié)，熔融物在水中浸出，得鋁酸鈉溶液；用硫酸中和鋁酸鈉溶液，得氫氧化鋁，該方法中沒(méi)有涉及有害元素的處理方法；中和制得氫氧化鋁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的高鹽廢水；且燒結(jié)溫度高，有害雜質(zhì)進(jìn)入尾氣量大，不能滿足環(huán)保要求。

上述方法中均提出了以水浸出熟料（熔融物）從鋁灰中回收氧化鋁的方法，沒(méi)有考慮得到的鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性差、易水解，也沒(méi)有提出如何綜合利用氨氣和氫氣，更沒(méi)有就氯化物、氟化物的最終安全處理提出經(jīng)濟(jì)的方法，同時(shí)水浸出熟料時(shí)溶液中氧化鋁濃度低、也沒(méi)有硅元素的處理方法，導(dǎo)致工藝長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量差、成本高。

同時(shí)，我國(guó)拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的量占氧化鋁總產(chǎn)量的90%以上。而鋁土礦中的大部分有機(jī)物在溶出過(guò)程中進(jìn)入鋁酸鈉溶液中，且各種有機(jī)添加劑也會(huì)在鋁酸鈉溶液中有殘留，這些有機(jī)物在氧化鋁生產(chǎn)中發(fā)生轉(zhuǎn)化，并在母液循環(huán)過(guò)程中積累，導(dǎo)致鋁酸鈉溶液中有機(jī)物種類多、濃度高，已導(dǎo)致脫硅難、漿液分離難、分解率低、產(chǎn)品中雜質(zhì)含量高、產(chǎn)品物理指標(biāo)差等，嚴(yán)重影響氧化鋁的正常運(yùn)行，急需降低鋁酸鈉溶液中有機(jī)物濃度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述問(wèn)題，本發(fā)明嫁接現(xiàn)有拜耳法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的生產(chǎn)流程，提供了一種既能妥善處理鋁灰中氟、氯、氫、硅等有害元素，綜合利用鋁灰處理過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣和氨氣，又能降低拜耳法鋁酸鈉溶液中有機(jī)物的量的一種低成本、高效率鋁灰生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法。

結(jié)合發(fā)明人對(duì)鋁灰中氧化鋁（剛玉）、鋁、硅、氮化鋁、鋁硅、鋁鈦合金，以及氯化鈉和氟化物等反應(yīng)規(guī)律的深入研究，發(fā)現(xiàn)了鋁、硅和氮化鋁以細(xì)粒嵌布、包裹等形式共存，氯化物以單獨(dú)顆粒相存在；堿液中鋁、硅反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于氮化鋁的反應(yīng)速率，鋁灰在堿液反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于在水中的反應(yīng)速率；鋁灰與堿液反應(yīng)后氫氣體積遠(yuǎn)大于氨氣的體積；有機(jī)碳在非還原性氣氛下燒結(jié)完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳；鋁酸鈉溶液中氯可進(jìn)入鈉硅渣、氟可以生成氟化鈣，從而氯、氟均可隨赤泥排出體系等。在上述研究結(jié)果基礎(chǔ)上，旨在簡(jiǎn)化工藝流程、無(wú)害化處理鋁灰，安全和綜合利用鋁灰處理過(guò)程中的有害元素，減少拜耳法鋁酸鈉溶液中有機(jī)物的量，嫁接現(xiàn)有拜耳法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的生產(chǎn)流程，高效、經(jīng)濟(jì)地制備砂狀氧化鋁。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

1）活性鋁溶出：向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，所述鋁灰與所述鋁酸鈉溶液反應(yīng)后固液分離得到一段溶出液和鋁灰渣；

2）生料漿配制：向所述鋁灰渣中加入堿與添加劑得到生料漿，所述添加劑固化所述鋁灰渣中的氟、氯元素；

3）熟料燒結(jié)：將所述生料漿進(jìn)行燒結(jié)得到熟料；

4）熟料溶出：將所述熟料加入至調(diào)整液中溶出得到二段溶出漿液；

5）砂狀氧化鋁制得：將所述一段溶出液、所述二段溶出漿液一并進(jìn)入拜耳法溶出漿液稀釋系統(tǒng)，并隨拜耳法系統(tǒng)生產(chǎn)砂狀氧化鋁。

較佳的，在所述步驟1）中，所述鋁酸鈉溶液為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中的鋁酸鈉溶液或?yàn)榕渲频玫降匿X酸鈉溶液。

較佳的，在所述步驟1）中，所述鋁酸鈉溶液組成為：所述鋁酸鈉溶液中所述鋁酸鈉溶液中苛性鈉（Na₂O_k）濃度為 60 g/L -170g/L、氧化鋁（Al₂O₃）濃度小于170g/L，苛性比（a_k）大于1.6。

較佳的，在所述步驟1）中，所述鋁灰的加入量每次小于40g/L，鋁灰總加入量小于500g/L，所述鋁灰與所述鋁酸鈉溶液的反應(yīng)溫度為25℃-100℃、反應(yīng)時(shí)間為10min-15h。

較佳的，在所述步驟1）中產(chǎn)生的氣體經(jīng)水吸收分離得到氨水和氫氣，所述氨水用于鍋爐窯氣脫硫，所述氫氣用作回轉(zhuǎn)窯、鍋爐燃料。

較佳的，在所述步驟2）中，所述生料漿中氧化鈉物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為0.95:1-1.05:1;所述堿為富含有機(jī)物的堿，所述富含有機(jī)物的堿為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中的循環(huán)母液、蒸發(fā)析鹽、碳酸鈉中的一種或幾種的混合物。

較佳的，在所述步驟2）中，所述添加劑為含鈣化合物、鋁土礦和種分結(jié)疤中的一種或多種；所述含鈣化合物（以氧化鈣計(jì)量）的加入量小于所述鋁灰渣添加量的5%，所述含鈣化合物為石灰、石灰石、鋁酸鈣或鈣硅渣中的一種或多種；所述鋁土礦和/或所述種分結(jié)疤的加入量為所述鋁灰渣量的10%-200%。

較佳的，所述步驟3）中，所述生料漿的燒結(jié)溫度為750℃-1050℃、燒結(jié)時(shí)間為0.5 h -3h。

較佳的，在所述步驟4）中，所述熟料加入量為60 g/L-300 g/L，所述熟料溶出溫度為40℃-95℃、溶出時(shí)間為10min-180min。

較佳的，在所述步驟4）中，所述調(diào)整液為鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液中苛性鈉（Na₂O_k）濃度為60-140g/L，氧化鋁（Al₂O₃）濃度為0-140g/L，苛性比（a_k）大于1.4。

本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法具體如下步驟：

1）活性鋁溶出：向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，鋁灰的加入量小于500 g/L，鋁灰中的單質(zhì)鋁、硅、以及鋁硅合金等與堿反應(yīng)生成氫氣，鋁灰中的氮化鋁與堿反應(yīng)生成氨氣，因?yàn)闅錃馀c氨氣生成速度較快，為了收集氫氣與氨氣，往鋁酸鈉溶液多次添加鋁灰，鋁灰每次的添加量應(yīng)小于40g/L。收集的氣體經(jīng)水洗分離得到氨水和氫氣，氫氣用作燃料以提供能量，氨水用作窯氣脫硫。鋁灰與鋁酸鈉溶液的反應(yīng)時(shí)間為10min-15h,反應(yīng)溫度為25℃-100℃。上述鋁酸鈉溶液可采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁中產(chǎn)生的鋁酸鈉溶液，該鋁酸鈉溶液可以為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁中洗液、母液、濃縮母液（循環(huán)母液）等或?yàn)橹苯优渲频玫降母呖列员蠕X酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液滿足苛性鈉（Na₂O_k）濃度為 60 g/L -170g/L、氧化鋁（Al₂O₃）濃度小于170g/L，苛性比（a_k）大于1.6三個(gè)條件；

2）生料漿配制：鋁灰與鋁酸鈉反應(yīng)完畢后，對(duì)溶液進(jìn)行固液分離，得到一段溶出液（含大量鋁酸鈉）與鋁灰渣（含有大量Al₂O₃），向鋁灰渣中加入富含有機(jī)物的堿，所述富含有機(jī)物的堿為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中的濃縮母液（循環(huán)母液）、蒸發(fā)析鹽（蒸發(fā)析鹽含有碳酸鈉）、碳酸鈉中的一種或幾種的混合物。然后再向鋁灰渣中加入添加劑制得生料漿，生料漿中氧化鈉（Na₂O_K）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為0.95:1-1.05：1，添加劑為含鈣化合物、鋁土礦和種分結(jié)疤中的一種或多種；所述含鈣化合物（以氧化鈣計(jì)量）的加入量小于所述鋁灰渣添加量的5%，所述含鈣化合物為石灰、石灰石、鋁酸鈣或鈣硅渣中的一種或多種；所述鋁土礦和/或所述種分結(jié)疤的加入量為所述鋁灰渣添加量的10%-200%；

3）熟料燒結(jié)：經(jīng)上述步驟得到生料漿，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750℃-1000℃，燒結(jié)時(shí)間為0.5h-3h，得到熟料。鋁灰渣經(jīng)過(guò)燒結(jié)，其中大量的氟、氯元素被含鈣化合物等添加劑固定、有機(jī)物被分解成二氧化碳。生料漿燒結(jié)時(shí)，回轉(zhuǎn)窯的尾氣中氟氯濃度小于0.1mg/L；

4）熟料溶出：將熟料加入至調(diào)整液中，開(kāi)始加熱調(diào)整液至40℃-95℃，攪拌調(diào)整液10min-180min后得到二段溶出漿液，其中，熟料的加入量為60-300g/L，調(diào)整液為鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液中苛性鈉濃度為60-140g/L，氧化鋁濃度為0-140g/L，苛性比大于1.4；

5）砂狀氧化鋁制得：將一段溶出液與二段溶出漿液與拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中的溶出漿液在稀釋系統(tǒng)中合并；也可將一段溶出液與二段溶出漿液進(jìn)行單獨(dú)脫硅，單獨(dú)脫硅工序條件為溫度大于90℃,晶種大于50g/L，時(shí)間大于2h,脫硅后溶液再與拜耳法生產(chǎn)砂狀氧化鋁過(guò)程中的溶出漿液合并，合并后的溶液隨拜耳法系統(tǒng)生產(chǎn)砂狀氧化鋁；

發(fā)明人基于鋁灰需安全高效綜合利用和減少拜耳法鋁酸鈉溶液中有機(jī)物量?jī)煞矫娴目紤]，由此提出了以拜耳法富含有機(jī)物的母液(或鹽)處理鋁灰，有機(jī)物燃燒后生成二氧化碳，鋁灰中鋁生成可溶性鋁酸鈉，從而達(dá)到“以廢治廢”的目的。從鋁灰的利用方面，首先要調(diào)控鋁灰中活潑的鋁、硅、氮化鋁等反應(yīng)行為，控制氫氣、氨氣的釋放速率，便于綜合利用；同時(shí)調(diào)控氯化物、氟化物的反應(yīng)行為，不會(huì)大量進(jìn)入尾氣中或污水中。其次，要調(diào)控溶液中氧化鋁濃度，再次調(diào)控雜質(zhì)元素的反應(yīng)行為，減少對(duì)拜耳系統(tǒng)的干擾，從而有利于生產(chǎn)高消納量的砂狀氧化鋁。從綜合利用鋁灰方面，結(jié)合拜耳法流程，簡(jiǎn)化鋁灰綜合利用流程，達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)和安全的目的；

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.基于鋁灰中鋁組分反應(yīng)活性不同，提出了兩段處理鋁灰工藝。鋁灰中活性高的含鋁組分（單質(zhì)鋁、單質(zhì)硅、氮化鋁等）在常壓下用鋁酸鈉溶液直接浸出，燒結(jié)法處理鋁灰中惰性含鋁組分；兩段處理鋁灰降低了燒結(jié)法鋁灰的處理量（減少了50%以上），經(jīng)濟(jì)性明顯提高。

2.綜合利用了氫氣和氨水，氫氣用作回轉(zhuǎn)窯、鍋爐燃料，氨氣用于鍋爐窯氣脫硫，有利于環(huán)保和安全，降低了砂狀氧化鋁的生產(chǎn)成本。

3.生料漿中加入了添加劑，在燒結(jié)時(shí)添加劑固化了氟、氯元素，減少回轉(zhuǎn)窯中尾氣中的氟化物與氯化物的量，有利于環(huán)境保護(hù)。

4.提出了較低溫度下進(jìn)行熟料燒結(jié)的方法，一方面有利于降低能耗，另一方面有利于抑制氟化物、氯化物進(jìn)入尾氣中，有利于環(huán)境保護(hù)和提高經(jīng)濟(jì)性。

5.嫁接了現(xiàn)有拜耳法生產(chǎn)砂狀氧化鋁流程，兩段溶出得到鋁酸鈉溶液并入拜耳法系統(tǒng)中，極大地簡(jiǎn)化了鋁灰生產(chǎn)砂狀氧化鋁流程，工藝簡(jiǎn)單、成本低，有利于工業(yè)化應(yīng)用。

6.利用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁中的母液、濃縮母液或洗液作為鋁酸鈉溶液處理鋁灰以溶出一段溶出溶液，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)使用，降低了砂狀氧化鋁的生產(chǎn)成本，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

7.熟料燒結(jié)時(shí)分解了拜耳法系統(tǒng)中的有機(jī)物，高效地減少了現(xiàn)有拜耳法系統(tǒng)溶液中有機(jī)物量，凈化了溶液、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備運(yùn)行效率，從而提高砂狀氧化鋁的生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中拜耳法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1-5的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法的工藝流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例6-8的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，如果不沖突，本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

結(jié)合圖1，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中拜耳法生產(chǎn)砂狀氧化鋁進(jìn)行說(shuō)明：

a鋁土礦的溶出：將鋁土礦破碎后濕磨，再往濕磨后的鋁土礦加入循環(huán)母液、補(bǔ)充苛性鈉以得到原礦漿，高溫溶出后得溶出漿液，對(duì)溶出漿液進(jìn)行稀釋并沉降分離（固液分離）得到粗液與赤泥漿（底流）；在對(duì)赤泥漿進(jìn)行洗滌（熱水洗滌），得到含有鋁酸鈉的洗液和赤泥，赤泥排放至堆場(chǎng),洗液可用來(lái)稀釋溶出漿液；

b氫氧化鋁的制備：對(duì)粗液進(jìn)行過(guò)濾（葉濾機(jī)過(guò)濾，葉濾）得到精液，精液冷卻后，在精液中加入晶種，進(jìn)行晶種分解[NaAl(OH)₄分解成Al(OH)₃]得到氫氧化鋁漿液，分級(jí)后，得砂狀化氫氧化鋁產(chǎn)品和晶種，過(guò)濾、洗滌產(chǎn)品，得砂狀化氫氧化鋁、洗液和母液，晶種返回繼續(xù)加入至冷卻的精液以析出氫氧化鋁；

c砂狀氧化鋁氧化鋁的制?。簩?duì)砂狀化氫氧化鋁進(jìn)行煅燒得到砂狀氧化鋁。

其中，母液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮得到濃縮母液（調(diào)配得循環(huán)母液）和含碳酸鈉的蒸發(fā)析鹽。在純拜耳法中，加水溶解蒸發(fā)析鹽，加入石灰進(jìn)行苛化得到苛性鈉以循環(huán)利用。循環(huán)母液可用作溶出鋁土礦的溶液。

實(shí)施例1

參照?qǐng)D1、圖2，本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，具體步驟如下：

1）取100mL鋁酸鈉溶液（Na₂O_k=160g/L，Al₂O₃=90.8g/L，a_k=2.90），向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，每次每隔5min加入鋁灰，每次加入量為10 g/L，鋁灰總加入量為150 g/L，在25℃下攪拌10h，過(guò)濾后得到一段溶出液（Na₂O_k =165.7g/L，Al₂O₃=166.2g/L，a_k=1.64，SiO₂ 1.7g/L）和鋁灰渣，收集氫氣22.5L，氨水濃度4.5%；

2）向上述過(guò)濾后鋁灰渣（含有液體）中加入拜耳法中的蒸發(fā)析鹽，再向其中加入鋁灰渣質(zhì)量3%的石灰作為添加劑，混合均勻得到生料漿,生料漿中氧化鈉（Na₂O_k）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為1；將生料漿放入回轉(zhuǎn)窯中于1000℃下燒結(jié)40min，得到含鋁酸鈉、不含有機(jī)碳的熟料，回轉(zhuǎn)窯排出的尾氣中氟、氯濃度小于0.1mg/m³;

3）將150g熟料加入至100mL調(diào)整液（Na₂O_k=60g/L，Al₂O₃=34.0g/L，a_k=2.90）中于70℃下攪拌60min得到二段溶出漿液（Na₂O_k=157g/L，Al₂O₃=160.0g/L，a_k=1.61，SiO₂ =1.3g/L）；

4）將一段溶出液與二段溶出漿液并入拜耳法制備砂狀氧化鋁中的溶出漿液稀釋系統(tǒng)中得到混合溶液，混合溶液依照拜耳法系統(tǒng)制得砂狀氧化鋁。

實(shí)施例2

參照?qǐng)D1、圖2，本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，具體步驟如下：

1）取100mL鋁酸鈉溶液（Na₂O_k=130g/L，Al₂O₃=71g/L，a_k=3.00），向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，每隔3min加一次鋁灰，每次加入量為30 g/L，鋁灰總加入量為130 g/L，在90℃下攪拌10h，過(guò)濾后得到一段溶出液（Na₂O_k =141.1g/L，Al₂O₃=158.2g/L，a_k=1.47，SiO₂=1.4g/L）和鋁灰渣，收集氫氣14.8L，氨水濃度7.8%；

2）向上述過(guò)濾后鋁灰渣（含有液體）中加入拜耳法中的蒸發(fā)析鹽，再向其中加入鋁灰渣質(zhì)量5%的石灰、鋁酸鈣與鈣硅渣混合物作為添加劑混合均勻得到生料漿，生料漿中氧化鈉（Na₂O_k）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為0.95；將生料漿放入回轉(zhuǎn)窯中于750℃下燒結(jié)3h，得到含鋁酸鈉、不含有機(jī)碳的熟料，回轉(zhuǎn)窯排出的尾氣中氟、氯濃度小于0.05mg/m³;

3）將60g熟料加入至100mL調(diào)整液（Na₂O_k=120g/L，Al₂O₃=110.0g/L，a_k=1.80）中于95℃下攪拌10min得到二段溶出漿液（Na₂O_k=127.5g/L，Al₂O₃=131.0g/L，a_k=1.60，SiO₂ =0.6g/L）；

4）將一段溶出液與二段溶出漿液并入拜耳法制備砂狀氧化鋁中的溶出漿液稀釋系統(tǒng)中得到混合溶液，混合溶液依照拜耳法系統(tǒng)制得砂狀氧化鋁。

實(shí)施例3

參照?qǐng)D1、圖2，本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，具體步驟如下：

1）取150mL鋁酸鈉溶液（Na₂O_k=60g/L，Al₂O₃=5g/L，a_k=19.7），向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，每次加入量為10 g/L（每次加入鋁灰的間隔時(shí)間為1min），鋁灰總加入量為100 g/L，在30℃下攪拌15h，過(guò)濾后得到一段溶出液（Na₂O_k =61.7g/L，Al₂O₃=27.9g/L，a_k=3.64，SiO₂=1.3g/L）和鋁灰渣，收集氫氣13.9L，氨水濃度4.5%；

2）向上述過(guò)濾后鋁灰渣（含有液體）中加入拜耳法中的濃縮母液（總堿Na₂O_T =290.9g/L，Na₂O_K =267.8g/L，Al₂O₃=189.7g/L，總有機(jī)碳TOC=6.7 g/L），再向其中加入鋁灰渣質(zhì)量3%的鋁酸鈣和鈣硅渣作為添加劑混合均勻得到生料漿，生料漿中氧化鈉（Na₂O_k）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為1.05；將生料漿放入回轉(zhuǎn)窯中于1050℃下燒結(jié)0.5h，得到含鋁酸鈉、不含有機(jī)碳的熟料，回轉(zhuǎn)窯排出的尾氣中氟、氯濃度小于0.1mg/m³;

3）將180g熟料加入至100mL調(diào)整液（Na₂O_k=59g/L，Al₂O₃=67.9g/L，a_k=1.4）中于40℃下攪拌180min得到二段溶出漿液（Na₂O_k=157.9g/L，Al₂O₃=186.9g/L，a_k=1.39，SiO₂ =1.9g/L）；

4）將一段溶出液與二段溶出漿液并入拜耳法制備砂狀氧化鋁中的溶出漿液稀釋系統(tǒng)中得到混合溶液，混合溶液依照拜耳法系統(tǒng)制得砂狀氧化鋁。

實(shí)施例4

參照?qǐng)D1、圖2，本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，具體步驟如下：

1）取150mL鋁酸鈉溶液（Na₂O_k=160g/L，Al₂O₃=10g/L，a_k=26.3），向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，每次加入量為20 g/L（每次加入鋁灰的間隔時(shí)間為10min），鋁灰總加入量為400 g/L，在70℃下攪拌6h，過(guò)濾后得到一段溶出液（Na₂O_k =172.4g/L，Al₂O₃=187.7g/L，a_k=1.65，SiO₂=2.3g/L）和鋁灰渣，收集氫氣53.9L，氨水濃度4.5%；

2）將蒸發(fā)析鹽和碳酸鈉加入至鋁灰渣中，再向鋁灰渣中加入鋁灰渣量10%的種分結(jié)疤（主要成分為氫氧化鋁），再向其中加入鋁灰渣質(zhì)量3%的石灰作為添加劑混合均勻得到生料漿，生料漿中氧化鈉（Na₂O_k）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為0.95；將生料漿放入回轉(zhuǎn)窯中于950℃下燒結(jié)1h，得到含鋁酸鈉、不含有機(jī)碳的熟料，回轉(zhuǎn)窯排出的尾氣中氟、氯濃度小于0.05mg/m³;

3）將60g熟料加入至100mL調(diào)整液（Na₂O_k=140.7g/L，Al₂O₃=116.2g/L，a_k=1.99）中于95℃下攪拌10min得到二段溶出漿液（Na₂O_k=154.8g/L，Al₂O₃=142.1g/L，a_k=1.79，SiO₂ =0.7g/L）；

4）將一段溶出液與二段溶出漿液并入拜耳法溶出漿液稀釋系統(tǒng)中得到混合溶液，然后混合溶液依照拜耳法系統(tǒng)制得砂狀氧化鋁。

實(shí)施例5

參照?qǐng)D1、圖2，本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，具體步驟如下：

1）取150mL鋁酸鈉溶液（Na₂O_k=170g/L，Al₂O₃=150g/L，a_k=1.86），向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，每次加入量為10 g/L（每次加入鋁灰的間隔時(shí)間為15min），鋁灰總加入量為50 g/L，在100℃下攪拌1.5h，過(guò)濾后得到一段溶出液（Na₂O_k =172.1g/L，Al₂O₃=177.1g/L，a_k=1.60，SiO₂=0.3g/L）和鋁灰渣，收集氫氣 1.4L，氨水濃度5%；

2）將蒸發(fā)析鹽按照堿比加入至鋁灰渣中，再向鋁灰渣中加入鋁灰渣量200%的鋁土礦和鋁灰渣量2%的石灰，混合均勻得到生料漿，生料漿中氧化鈉（Na₂O_k）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為0.95；將生料漿放入回轉(zhuǎn)窯中于950℃下燒結(jié)1h，得到含鋁酸鈉、不含有機(jī)碳的熟料，回轉(zhuǎn)窯排出的尾氣中氟、氯濃度小于0.008mg/m³;

3）將300g熟料加入至100mL調(diào)整液（Na₂O_k=60g/L，Al₂O₃=0g/L，a_k=3.11）中于80℃下攪拌30min得到二段溶出漿液（Na₂O_k=130.1g/L，Al₂O₃=127.9g/L，a_k=1.67，SiO₂ =3.4g/L）；

4）將一段溶出液與二段溶出漿液并入拜耳法溶出漿液稀釋系統(tǒng)中得到混合溶液，然后混合溶液依照拜耳法系統(tǒng)制得砂狀氧化鋁。

實(shí)施例6

參照?qǐng)D1、圖3，本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，具體步驟如下：

1）取150mL鋁酸鈉溶液（Na₂O_k=170g/L，Al₂O₃=5g/L，a_k=55.9），向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，每次加入量為40 g/L（每次加入鋁灰的間隔時(shí)間為30min），鋁灰總加入量為490 g/L，在40℃下攪拌15h，過(guò)濾后得到一段溶出液（Na₂O_k =182.8g/L，Al₂O₃=208.4g/L，a_k=1.44，SiO₂=3.6g/L）和鋁灰渣，收集氫氣66.1L，氨水濃度7.5%；

2）將蒸發(fā)析鹽加入至鋁灰渣中，再向鋁灰渣中加入鋁灰渣量10%的鋁土礦，再向其中加入鋁灰渣質(zhì)量3%的石灰作為添加劑混合均勻得到生料漿，生料漿中氧化鈉（Na₂O_k）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為1；將生料漿放入回轉(zhuǎn)窯中于900℃下燒結(jié)1h，得到含鋁酸鈉、不含有機(jī)碳的熟料，回轉(zhuǎn)窯排出的尾氣中氟、氯濃度小于0.03mg/m³;

3）將200g熟料加入至100mL調(diào)整液（Na₂O_k=60g/L，Al₂O₃=31.7g/L，a_k=3.11）中于80℃下攪拌0.5h得到二段溶出漿液（Na₂O_k=152.9g/L，Al₂O₃=176.9g/L，a_k=1.42，SiO₂ =3.0g/L）；

4）將一段溶出液與二段溶出漿液混合一并進(jìn)入脫硅工序，脫硅條件是105℃、鈉硅渣晶種150g/L、攪拌時(shí)間4h，脫硅后溶液鋁硅質(zhì)量比大于170，且溶液中氯濃度減小47%，氟濃度減少14%；脫硅后溶液并入拜耳法制備砂狀氧化鋁中的溶出漿液稀釋系統(tǒng)中得到混合溶液，然后混合溶液依照拜耳法系統(tǒng)制得砂狀氧化鋁。

實(shí)施例7

參照?qǐng)D1、圖3，本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，具體步驟如下：

1）取100mL鋁酸鈉溶液（Na₂O_k=170g/L，Al₂O₃=170g/L，a_k=1.63），向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，每次加入量為30g/L（每次加入鋁灰的間隔時(shí)間為3min），鋁灰總加入量為50 g/L，在30℃下攪拌10min，過(guò)濾后得到一段溶出液（Na₂O_k =171.5g/L，Al₂O₃=189.9g/L，a_k=1.49，SiO₂=0.2g/L）和鋁灰渣，收集氫氣0.8L，氨水濃度1.5%；

2）將蒸發(fā)析鹽、循環(huán)母液加入至鋁灰渣中，再向鋁灰渣中加入鋁灰渣量100%的鋁土礦，再向其中加入鋁灰渣質(zhì)量1%的石灰作為添加劑混合均勻得到生料漿，生料漿中氧化鈉（Na₂O_k）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為0.95；將生料漿放入回轉(zhuǎn)窯中于1000℃下燒結(jié)1h，得到含鋁酸鈉、不含有機(jī)碳的熟料，回轉(zhuǎn)窯排出的尾氣中氟、氯濃度小于0.01mg/m³;

3）將100g熟料加入至100mL調(diào)整液（Na₂O_k=120g/L，Al₂O₃=139.7g/L，a_k=1.40）中于70℃下攪拌30min得到二段溶出漿液（Na₂O_k=143.8g/L，Al₂O₃=180.4g/L，a_k=1.31，SiO₂ =1.7g/L）；

4）將一段溶出液與二段溶出漿液一并進(jìn)入脫硅程序，脫硅條件是100℃、鈉硅渣晶種100g/L下攪拌5小時(shí)，脫硅后溶液中鋁硅質(zhì)量比大于200的脫硅后溶液、且溶液中氯濃度減少45%、氟濃度減少15%，脫硅后溶液并入拜耳法溶出漿液稀釋系統(tǒng)中得到混合溶液，然后混合溶液依照拜耳法系統(tǒng)制得砂狀氧化鋁。

實(shí)施例8

參照?qǐng)D1、圖3，本發(fā)明提供的一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，具體步驟如下：

1）取150mL鋁酸鈉溶液（Na₂O_k=160g/L，Al₂O₃=10g/L，a_k=26.3），向鋁酸鈉溶液中加入鋁灰，每次加入量為10 g/L（每次加入鋁灰的間隔時(shí)間為5min），鋁灰總加入量為400 g/L，在60℃下攪拌7h，過(guò)濾后得到一段溶出液（Na₂O_k =172.4g/L，Al₂O₃=187.7g/L，a_k=1.6449，SiO₂=2.3g/L）和鋁灰渣，收集氫氣53.9L，氨水濃度4.5%；

2）將蒸發(fā)析鹽加入至鋁灰渣中，再向鋁灰渣中加入鋁灰渣量10%的鋁土礦，再向其中加入鋁灰渣質(zhì)量3%的石灰作為添加劑混合均勻得到生料漿，生料漿中氧化鈉（Na₂O_k）物質(zhì)的量與氧化鋁、氧化鐵總物質(zhì)的量之比為1；將生料漿放入回轉(zhuǎn)窯中于950℃下燒結(jié)1h，得到含鋁酸鈉、不含有機(jī)碳的熟料，回轉(zhuǎn)窯排出的尾氣中氟、氯濃度小于0.05mg/m³;

3）將250g熟料加入至100mL調(diào)整液（Na₂O_k=50g/L，Al₂O₃=20.1g/L，a_k=4.1）中于40℃下攪拌120min得到二段溶出漿液（Na₂O_k=162.7g/L，Al₂O₃=189.9g/L，a_k=1.41，SiO₂ =3.9g/L）；

4）將一段溶出液與二段溶出漿液一并進(jìn)入脫硅程序，脫硅條件是110℃、鈉硅渣晶種150g/L下攪拌4h，脫硅后溶液鋁硅質(zhì)量比大于170，且溶液中氯濃度減少47%、氟濃度減少14%，脫硅后溶液并入拜耳法溶出漿液稀釋系統(tǒng)中得到混合溶液，然后混合溶液依照拜耳法系統(tǒng)制得砂狀氧化鋁。

本發(fā)明安全處置了鋁灰中氮、氟、氯和氫等有害元素，減少了拜耳法溶液中有機(jī)物濃度，高效經(jīng)濟(jì)回收其中鋁組分；對(duì)鋁灰而言，具有安全、高效、和低成本等特點(diǎn)；對(duì)拜耳法系統(tǒng)而言，增加了產(chǎn)量，凈化了溶液，顯著提高生產(chǎn)效率。

盡管已描述了本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明實(shí)施例范圍的所有變更和修改。