CN100582009C - 一种石灰烧结-拜耳法联合生产氢氧化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种石灰烧结—拜耳法联合生产氢氧化铝的方法,涉及铝工业行业中用铝土矿为原料生产氢氧化铝的生产工艺方法,这种新的石灰烧结—拜耳联合法是将石灰烧结法的溶出液用拜耳法赤泥进行脱硅处理,使石灰烧结法的溶出液获得很好的脱硅效果,硅指数达500以上。同时可将拜耳法赤泥中的氧化铝和碱获得80%的提取回收,使拜耳法赤泥中的碱降至1%以下,从而使拜耳法赤泥可以作为水泥生产原料而加以充分利用,本发明不仅解决了低品位铝土矿的利用,而且解决了拜耳废渣赤泥的回收使用问题,使氧化铝生产工业成为无废渣排放的环保型生产工业。

Description

一种石灰烧结-拜耳法联合生产氢氧化铝的方法
技术领域:本发明涉及一种生产氢氧化铝的生产方法,涉及铝工业行业中 用铝土矿为原料生产氢氧化铝的生产工艺方法。
背景技术:目前工业上以铝土矿为原料生产氧化铝的生产方法,主要有拜 耳法、碱石灰烧结法和碱石灰烧结-拜耳联合法。这些已有技术在文献1《氧化
铝生产工艺学》(中南工业大学杨重愚主编,冶金工业出版社1982年1月出版) 中已全面论述。目前世界上生产的氧化铝绝大部分是以拜耳法生产的。所谓拜 耳法是用烧碱(NaOH)溶液在一定的高温高压下处理铝土矿,以溶出其中的氧 化铝而获得铝酸钠溶液,然后将铝酸钠溶液稀释降温,加入氢氧化铝晶种,使 溶液中的氧化铝成为氢氧化铝结晶析出,母液经蒸发浓縮后返回用于溶出铝土 矿,循环进行,这就是所谓的拜耳法循环生产氧化铝的方法。拜耳法生产流程 短,能耗低,产品质量好,适于处理高品位铝土矿, 一般要求铝硅比(A/S,矿 石中八1203含量与Si02含量的质量比)在8以上。拜耳法的缺点是不适于处理 .铝硅比低的铝土矿,因为用苛性钠溶解铝土矿时,碱要与含硅矿物反应并进一 歩与"203反应生成含水铝硅酸钠而析出,成为钠硅渣进入赤泥,这样造成碱和 氧化铝的大量损失。同时拜耳法赤泥中由于含碱高,目前还未开发出对它大量 综合利用的可行可靠方法,使得拜耳法赤泥碱性渣不得不大量丢弃,不但大量 占用土地,而且还丢弃了宝贵的铝和碱资源,并严重污染环境。如何将损失到 拜耳法赤泥中的碱和氧化铝回收出来,并将赤泥得到大量开发利用,这是当今 氧化铝工业急待解决的重大课题。
文献2《一种生产氢氧化铝的新方法》(发明专利号:ZL 90 1 10019.6)的生 产方法是将石灰(或石灰石)和铝土矿按CaO与A1203的分子比为1: 1配料后, 粉磨细度至150目以上,加水制成砖块状料块,放在隧道窑中于1250〜145(TC下 烧结,烧结料经破碎粉磨后用150g/L碳酸钠溶液溶出,氧化铝以NaAlCb形式 进入溶液,经过滤后,溶出液用C02进行碳酸化分解而析出氢氧化铝(Al(OH)3),母液又变为碳酸钠溶液得到再生,循环使用。文献2技术优势是氧化铝生产流 程短,设备简单,建厂投资大幅度减少,对铝土矿的氧化铝提取率高,对铝土 矿的铝硅比适用范'围也较宽,高品位和低品位都可适应,碱耗低,同时产生的 赤泥渣含碱少,而且主要是以附着碱形式存在,化学碱含量少,该渣经一定洗 涤后,总碱含量可降到1%以下,可以作为水泥生产的基本原料。这种方法可以 将氧化铝生产作到无废渣排放的环保型和循环经济型的工业生产。
用文献2技术生产冶金级的氧化铝还必须将用碳酸钠溶出后得到的铝酸钠 溶液经过脱硅后才能得到冶金级的氧化铝。文献2中报道的脱硅技术是按已有 的常压二次脱硅方法处理。但是常压二次脱硅存在问题是需二次脱硅,更主要 存在问题是脱硅过程要损失相当数量的氧化铝和碱,影响了氧化铝总提取率和 碱的消耗,从而制约了文献2的推广应用。
发明内容:本发明的目的是为了克服文献2现有技术存在的脱硅流程中氧 化铝和碱损失的问题,同时将二次脱硅变为一次脱硅,也为解决文献1中碱和 氧化铝的回收利用,并使拜耳法赤泥通过脱碱后而得到大量开发利用,使整个 .氧化铝生产工业成为无废渣排放的环保型和循环经济型的工业。
本发明是这样实现的,按文献2石灰烧结法工艺将石灰石和铝土矿按CaO 与八1203的分子比为0.95〜1: 1配料后,粉磨细度至150目以上,加水制成砖 块状料块,放在块状烧结窑炉中于1250〜145(TC下烧结,烧结料经破碎粉磨后, 用碳酸钠溶液溶出烧结熟料粉,经过滤得到的铝酸钠溶液,本发明的特点是在 过滤得到的铝酸钠溶液中加入拜耳法赤泥,拜耳法赤泥加入量按10〜60g/L加入, 并将溶液加热至沸腾,维持l〜4h,经过滤(精滤)后,溶出液用C02进行碳酸 化分解,而析出氢氧化铝(Al(OH)3),经过滤洗涤后得氢氧化铝产品,母液又 变为碳酸钠溶液得到再生,循环到溶出烧结熟料用。
本发明石灰石和铝土矿配料比按CaO与^203的分子比为1: 1进行配料; 烧结方式为外投燃料制块烧结;烧结窑炉为平顶隧道窑;烧结温度为130(TC。本发明具有以下有益效果-
1. 经本法按发明内容实施后,文献2中用150g/L碳酸钠溶液溶出烧结熟料 粉后,经过滤得溶出液,溶出液中Si02含量为0.5〜1.5g/L, A1203含量为 90〜100g/L,硅指数(溶液中A1203和Si02的质量比)为90~100。按10~30g/L 的量加入拜耳法赤泥,加热至沸腾,维持l〜3h后,经精滤后得到滤液,滤液中 Si02含量为0.1〜0.2g/L,硅指数为500〜1000。硅指数只要达到400以上,就可 以得到冶金1、 2级的氧化铝。本方法实施可从根本上解决了文献2的脱硅问题。
2. 经本法按发明内容实施后,文献1中的拜耳法赤泥中的A1203和Na20得 到有效回收。拜耳法赤泥八1203含量13〜25%, Na20含量2〜5。/"按发明内容实 施后,文献2的溶出液硅指数由100上升至500〜1000,而且溶液的Ai203、 Na20 浓度上升,拜耳法赤泥中的A1203、 Na20溶于溶液中,溶液中的八1203含量由 95〜100g/L提高为99〜104g/L,溶液中Na20浓度由91g/L提高到92g/L。通常情 况下,通过脱硅过程由于生成钠硅渣和钙硅渣, 一般要损失溶液中相当数量的 氧化铝和碱,本发明的有益效果一方面使溶液的硅指数大幅度提高,而且不但 不损失溶液中的氧化铝和碱,反而将拜耳法赤泥中的氧化铝和碱得到80%的溶 出率,使溶液中的氧化铝和碱得到提高。
3. 经本法按发明内容实施后,文献l中的拜耳法赤泥得到大量利用。经本 法按发明内容实施,在使文献1中的拜耳法赤泥中所含的氧化铝和碱得到大幅 度回收的同时,赤泥中的碱含量达到1%以下,从而使赤泥可作为水泥生产的基 本原料,这将从根本上解决拜耳法赤泥的出路,使拜耳法也可以成为无废渣排 放的环保型和循环经济型的工业。
具体实施方式: 实施例1 : 实施原料:
铝土矿:八1203为75.0%, Si。2为6.50/0, Fe20jl.5%,加2为0.3%,烧失 量为17.0%,铝土矿原料采集点为贵州省清镇市。
5石灰石:CaO为54.0%, MgO为0.510/。, SiO^0.55%, Fe2O;^0.22%,
石灰石釆集点为贵州省安顺老罗坡。
拜耳法赤泥:^203为24.0°/。, Si02为8.00/0, Fe2Ojl5%, CaO为27.0%, 1^20为4.0%,烧失量为22.0%,拜耳法赤泥采集点为凯里氧化铝厂。
实施方法:
将铝土矿和石灰石破碎至10mm以下粒度后,按铝土矿中八1203与石灰石中 CaO的分子比为1.00: 0.95进行配料,经混匀后,用球磨机磨至150目,筛余 量小于5%,生粉料加入14%的水,制成60mmxl20mmx240mm的料普通砖块 状物,然后放在平顶隧道窑中,在1300。C下煅烧,烧结熟料经破碎粉磨至120 目后,用150g/L碳酸钠溶液,按固液比为l: 5在95〜10(TC下溶出,溶出时间 为40min至lh。溶出后得到的溶出液Al203含量98g/L, Si02含量1.0g/L,溶出 液经固液分离后,滤液按按每升加拜耳法赤泥干料20克,在搅拌下常压加热至 沸腾维持2h,然后将固液分离,滤液再经精滤后,滤液中Al203含量102g/L, SiO2含量0.2g/L,总碱Na20含量91g/L,将精滤后的滤液送入碳分塔,通入C02 .进行碳酸化分解,而得到氢氧化铝产品,母液中的碳酸钠得到再生,循环使用。
实施结果:
对铝土矿的Al203提取率(总收率)达91%,得到的氢氧化铝产品,A1203 为64.0%, SiO2为0.02。/。, Fe20s为0.02%, Na20为0.5%,符合冶金一级产品。
石灰烧结法溶出液Si02为1.0g/L, Al203为98g/L,经用拜耳法赤泥处理脱 硅后,溶液中Si02降为0.2g/L,硅指数由100升至500,溶液中的八1203不但没 有损失,反而由98g/L升至102g/L,溶液中总碱(Na20)也没有损失,反而由 90g/L升至91g/L。拜耳法赤泥的氧化铝和碱得到80%的回收,拜耳法赤泥经本 法处理后的赤泥经洗涤后,总碱降至1%以下,可以作为水泥生产的原料。
实施例2:
实施原料:
铝土矿:八1203为73.5%, Si02为8.00/0, ?6203为2.0%, 丁土〇2为0.2%,烧失量为16.4%,铝土矿原料采集点为贵州凯里炉山。
石灰石:CaO为54.2%, MgO为0.48%, Si02为0.52%, Fe203为0.20%, 石灰石采集点为贵'少H省贵定。
拜耳法赤泥:八1203为29.0%, Si02为7.00/。, Fe2O3A9.0%, CaO为27.0%, 1^20为7.0%,烧失量为21.0%,拜耳法赤泥采集点为贵州平坝曾氏集团氧化铝 厂。
实施方法:
将铝土矿和石灰石破碎至10mm以下粒度后,按铝土矿中八1203与石灰石中 CaO的分子比为1.00: 0.98进行配料,经混匀后,用球磨机磨至150目,筛余 量小于5%,生粉料加入14%的水,制成60 mmxl20mmx240mm的料普通砖块 状物,然后放在平顶隧道窑中,在1200〜135CTC下煅烧,烧结熟料经破碎在粉磨 至120目后,用150g/L碳酸钠溶液,按固液比为l: 5在95〜10(TC下溶出,溶 出时间为40min至lh。溶出后得到的溶出液八1203含量95g/L, Si02含量1.0g/L, 溶出液经固液分离后,滤液按每升加拜耳法赤泥干料30克,在搅拌下常压加热 至沸腾维持lh,然后将固液分离,滤液再经精滤后,滤液中Al203含量99.6g/L, Si02含量0.15g/L,总碱Na20含量91g/L,将精滤后的滤液送入碳分塔,通入 (302进行碳酸化分解,而得到氢氧化铝产品,母液中的碳酸钠得到再生,循环使 用。
实施结果:
对铝土矿的Al203提取率(总收率)达卯.5%,得到的氢氧化铝产品,A1203 为64.0%, Si。2为0.020/0, Fe2。3为0.020/0, Na20为0.5%,符合冶金一级产品。
石灰烧结法溶出液Si02为1.0g/L, Al203为95g/L,经用拜耳法赤泥处理脱 硅后,溶液中Si02降为0.15g/L,硅指数由100升至660,溶液中的八1203不但 没有损失,反而由95g/L升至99.6g/L,溶液中总碱(Na20)也没有损失,反而 由90g/L升至91g/L。拜耳法赤泥的氧化铝和碱得到80%的回收,拜耳法赤泥经 本法处理后的赤泥经洗涤后,总碱降至1%以下,可以作为水泥生产的原料。

Claims (4)

1.一种石灰烧结-拜耳法联合生产氢氧化铝的方法,包括将石灰石和铝土矿按CaO与Al2O3的分子比为0.95~1∶1配料后,粉磨细度至150目以上,加水制成砖块状料块,放在块状烧结窑炉中于1250~1450℃下烧结,烧结料经破碎粉磨后,用碳酸钠溶液溶出烧结熟料粉,经过滤得到铝酸钠溶液,其特征是在过滤得到的铝酸钠溶液中,加入拜耳法赤泥,拜耳法赤泥加入量按10~60g/L加入,并将溶液加热至沸腾,维持1~4h,经过滤后,溶出液用CO2进行碳酸化分解,而析出氢氧化铝Al(OH)3,经过滤洗涤后得氢氧化铝产品,母液又变为碳酸钠溶液得到再生,循环使用。
2. 根据权利要求1所述一种石灰烧结-拜耳法联合生产氢氧化铝的方 法,其特征是石灰石和铝土矿配料比按CaO与A1203的分子比为1: 1迸行 配料;烧结方式为外投燃料制块烧结;烧结窑炉为平顶隧道窑;烧结温度 为1300 。C。
3. 根据权利要求1所述一种石灰烧结-拜耳法联合生产氢氧化铝的方 法,其特征是在过滤得到的铝酸钠溶液中加入拜耳法赤泥的干料量为20〜 30g/L。
4. 根据权利要求1所述一种石灰烧结-拜耳法联合生产氢氧化铝的方 法,其特征是在铝酸钠溶液中加入拜耳法赤泥后的操作条件是在常压下通 过搅拌和加热至沸腾并维持1〜2h。
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