CN100591780C - 用铝土矿生产高铝矾土熟精粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用铝土矿生产高铝矾土熟精粉的方法，包括：①破碎洗泥工序，除去铝土矿的泥沙，提高铝硅比；②联合精选工序，通过细磨和筛分除杂，在二级高梯度强磁选机中除去钛铁杂矿，再浮选得到精料；③成形煅烧工序，将铝土矿精粉煅烧成高铝矾土熟精料，并进行冷却；④磨粉工序，将熟精料磨细成高铝矾土熟精粉。本方法可以用优质铝土矿、也可以用劣质铝土矿作原料生产钛、铁、硅杂质含量低、高质量的高铝矾土熟精粉，与现有技术比较，可以降低生产能耗、提高产率、减小成本；中间产品铝土矿湿精粉用于生产工业氧化铝，经过中温煅烧制得的熟精粉用来生产石油压裂支撑剂，经过高温煅烧制得的熟精粉用来生产氧化铝陶瓷和刚玉材料。

Description

用铝土矿生产高铝矾土熟精粉的方法

技术领域

本发明涉及冶炼原料的预处理，具体而言，涉及铝土矿的预处理；进一步来说，涉及用铝土矿生产高铝矾土熟精粉的方法。

技术背景

高铝矾土熟粉是生产石油压裂支撑剂、氧化铝陶瓷、刚玉、高铝耐火材料等产品的中间原料。高铝矾土熟粉是由高铝矾土熟料粉碎、磨细制成的，而高铝矾土熟料通常是用铝土矿为原料，经人工拣选后在竖式窑内在1400℃以上的高温煅烧而得到的。高铝矾土熟料的矿物主要是刚玉、莫来石和玻璃相(徐平坤，董应榜编著.刚玉耐火材料[M].北京：冶金工业出版社，1999：11)。高温煅烧所生产的高铝矾土熟料主要矿物之一的刚玉，硬度很高，其“功指数”(即从粒度很大的粉碎到粒度为100μm时，每单位重量物料所消耗的能)高达58.18，是所有矿物中最高的，是铝土矿的6.16倍(王淀佐，卢孝慈，等.矿物加工学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003：82-83)。可见用传统方法生产的高铝矾土熟料很难磨细成粉。

铝土矿的铝硅比是衡量其质量的重要指标，一般来说，铝硅比越高，说明其中氧化铝含量越多，其质量越好。用铝土矿作原料，根据生产目的产品的不同，对铝土矿的铝硅比要求也不同。但提高铝土矿的铝硅比是各工艺共同的要求，为此，人们通常采取对铝土矿进行人工拣选、洗去泥沙和浮选等措施以提高铝硅比。但这些措施不能除去铝土矿中的钛、铁等杂质，而它们又是对生产石油压裂支撑剂等产品质量有害的杂质。

中国专利申请件93111983.9号“铝矾土高强度支撑剂的制造方法”公开了一种油气井压裂工艺用的铝矾土高强度支撑剂的制造方法，该方法采用传统的生产工艺，仍然存在铝矾土熟料难以磨细、不能除去钛、铁杂质的缺点。迄今为止，还没有以铝土矿为原料制成的高铝矾土熟精粉问世。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用铝土矿生产高铝矾土熟精粉的方法，本方法不仅能用优质铝土矿作原料，还能用劣质铝土矿作原料，而且可以降低生产能耗、提高产率、减小成本，制成高质量的熟精粉。

发明人在长期研究和实践中，认识到：由于成矿条件不同，使用不同产地的铝土矿生产高铝矾土熟精粉的工艺条件应当不尽相同。因此，对于铝土矿的预处理，应先进行工艺矿物学研究，对矿床进行科学的综合评价，对矿石和矿物的物理、化学性质进行研究，为选择和确定最佳的预处理方案提供可靠的依据。

为达到上述发明目的，发明人提供的用铝土矿生产高铝矾土熟精粉的方法是一种原则流程，该方法包括以下的工序：

1.破碎洗泥

此工序的作用是除去铝土矿中的泥沙，提高铝硅比。具体做法是将铝土矿粗碎至粒径在100mm以下，然后在洗泥机中用水洗去泥沙，再用清水清洗干净；接着采用人工拣选除杂，细碎至粒径10mm以下。

本工序应对洗涤水进行处理，实现封闭循环，减少污染。

发明人指出：是否需要洗泥，要根据铝土矿的性质来决定。

2.联合精选

此工序的作用是通过细磨和筛分，在二级高梯度强磁选机中除去含钛铁的杂质矿物(谢广元主编.选矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001：363页)，提高矿物质量，得到精料。具体做法是将去泥沙后的粒径10mm以下的铝土矿，在一次球磨机中湿法磨至150目左右，然后经分级机分级，分出的粗矿返回球磨机循环再磨，细粒料则与水配成矿浆，通过第一级高梯度强磁选机(王建纲，等.铁矿石精选技术与经济[M].北京：冶金工业出版社，1992：226-235)，大部分含钛含铁的矿物被选出，成为含钛铁的尾矿；除去钛铁的矿浆经过连续设置的第一级和第二级细孔筛分机进行选别，选得细粒料；筛余的粗粒料进入再磨机，磨至-200目，然后进入连续设置的第三级和第四级细孔筛分机进行选别，得到细粒料；由于含硅矿物的粒径大于纯氧化铝矿物的粒径，因此筛面物即为硅质尾矿。合并各级筛出的约90％-325目的细粒料，送入第二级高梯度强磁选机，进一步除去含钛含铁的矿物杂质，这些杂质并入含钛铁的尾矿。所得到的湿精料经脱水、过滤得到铝土矿湿精粉；烘干即得到铝土矿精粉。

如果将二级高梯度强磁选机选得的湿精料送去浮选工段，可进一步除去含硅、含铁、含钛的矿物，经脱水、过滤，可制得高纯度铝土矿湿精粉，进而可制成高纯度铝土矿熟精粉。

本工序脱水、过滤的滤液返至一次球磨机中用作添加水或用来配矿浆，以减少清水用量。

发明人指出：本工序湿精料经脱水、过滤得到的高纯度铝土矿湿精粉无需烘干即可包装，用作生产工业氧化铝的原料，具有比直接用优质铝土矿作原料生产工业氧化铝省能、降低碱耗、提高产率的优点。

3.成形煅烧

此工序的作用是将铝土矿精粉煅烧成高铝矾土精料。具体做法是将上工序制得的铝土矿精粉制成球或压成块在回转窑中进行煅烧，即得到熟精料。煅烧温度可根据熟精料的加工目标产品来确定。如果熟精料用于生产石油压裂支撑剂，则采用不高于800℃的中温煅烧，而且应当使用回转窑，因为立式窑在中温煅烧条件下粉末会堵塞气道使工况严重恶化；中温煅烧制得的熟精料α-Al₂O₃晶体保持在刚玉假相状态，其莫氏硬度约7.5；这种熟精料在生产支撑剂时，配料后的均化细磨较莫氏硬度为9的刚玉α-Al₂O₃容易，且省能；中温煅烧的能耗也低。如果熟精料用于生产氧化铝陶瓷，则采用1420～1450℃的高温煅烧，得到的熟精料α-Al₂O₃会全部转化成刚玉，其中也会有莫来石和低熔点矿物的液相存在，冷却后会有球粉共存。煅烧后的物料进入冷气机用空气对热的熟精料进行冷却，冷却至工艺要求的温度。冷却机出口的热空气用来烧煤气或煤粉，既冷却了熟精料，又回收了热量，可提高燃气温度、减少煤气或煤粉的消耗量。

用于煅烧的燃料可以是重油、天然气、焦炉煤气、水煤气或发生炉煤气中的一种，也可以是煤粉。其中，发生炉煤气热值低，仅适用于中温煅烧；其它燃料可用于高温煅烧，但煤粉燃烧后灰分会增加熟精料中的杂质。比较好的燃料是水煤气，其燃烧温度最高，也容易调整。

本工序煅烧窑的出口烟气用作上工序烘干铝土矿湿精粉的热源，以降低能耗；铝土矿湿精粉烘干时产生的烟气须通过除尘和收尘装置，既回收铝土矿精粉，又降低烟尘的排放量。

4.磨粉

此工序的作用是将上工序得到的熟精料磨细成高铝矾土熟精粉。具体做法是将上工序制得的冷却后的熟精料送入干磨机，用刚玉球进行球磨，得到-325目的高铝矾土熟精粉。

上述各工序中的煅烧窑、烘干机、冷却机排出的气体均通过除尘和收尘装置，既减少粉尘污染，又增加高铝矾土熟精粉产量。

采用本发明的用铝土矿生产高铝矾土熟精粉的方法，与已有技术相比，本方法可以用优质铝土矿、也可以用劣质铝土矿作原料生产含钛、含铁、含硅杂质低的高纯度的高铝矾土熟精粉，可以降低生产能耗、提高产率、减小成本；经过中温煅烧制得的熟精粉用来生产石油压裂支撑剂，具有易磨、省能、成本低的优点；经过高温煅烧制得的熟精粉用来生产氧化铝陶瓷和刚玉材料，可用来代替工业氧化铝直接参与配料。

附图说明

附图为铝土矿精选的原则流程示意图。

具体实施方式

实施例1 通过以下工序生产用作石油压裂支撑剂原料的高铝矾土熟精粉：

①破碎洗泥工序：将优质铝土矿用颚式破碎机粗碎至粒径在100mm以下，然后在螺旋洗泥机中用水洗去泥沙，再用清水清洗干净；接着采用人工拣选除杂，用反击式破碎机细碎至粒径10mm以下；

②联合精选工序：将去泥沙后的粒径10mm以下的铝土矿，在用2-3仓的一次球磨机中湿法磨至150目左右，然后经水力螺旋分级机分级，分出的粗矿返回一次球磨机循环再磨，细粒料则与水配成矿浆，通过第一级GTC-1型高梯度强磁选机，选出的含钛含铁的矿物为含钛铁的尾矿；除去钛铁的矿浆经过连续设置的第一级和第二级GPS型高频细孔筛分机进行选别，该细筛筛孔直径为0.1mm，分离粒径44μm，选得细粒料；筛面的粗粒料进入3-4仓的再磨机，磨至-200目，然后进入连续设置的第三级和第四级GPS型高频细筛进行选别，得到细粒料；筛面物即为硅质尾矿；合并各级筛出的约90％-325目的细粒料，送入第二级GTC-1型高梯度强磁选机，进一步除去含钛含铁的矿物杂质；再通过浮选，得到的湿精料经脱水、过滤得到铝土矿湿精粉，用烘干机烘干即得到铝土矿精粉；

③成形煅烧工序：将上工序制得的铝土矿精粉用成球盘制成φ5～10mm的小球，之后在φ2m×40m的回转窑中采用不高于800℃的中温煅烧得到熟精料；接着将熟精料送入冷却机，用空气对热的熟精料进行冷却，冷却后的熟精料送入包装机，就得到高铝矾土熟精粉。

④磨粉工序：由于中温煅烧后的物料中没有熔融物，不会有坚硬的球体，故物料无需磨粉。对于供应生产支撑剂作原料的熟精料，在其后的配料精磨工序中，即可达到工艺要求。

实施例2 通过以下工序生产用作氧化铝陶瓷原料的高铝矾土熟精粉：

①破碎洗泥工序：将劣质铝土矿用颚式破碎机粗碎至粒径在100mm以下，然后在螺旋洗泥机中用水冲洗除去泥沙，再用清水清洗干净；接着采用人工拣选除杂，用反击式破碎机细碎至粒径10mm以下；

②联合精选工序：同实施例1；

③成形煅烧工序：将上工序制得的铝土矿精粉压成块在φ2m×60m的回转窑中采用1420～1450℃的高温煅烧得到熟精料，接着将熟精料送入冷却机，用空气对热的熟精料进行冷却；

④磨粉工序：冷却后的熟精料送入干磨机，用刚玉球进行球磨，得到-325目的高铝矾土熟精粉。

实施例3 通过以下工序生产用作工业氧化铝原料的铝土矿精粉：

①破碎洗泥工序：同实施例2；

②联合精选工序：将去泥沙后的粒径10mm以下的铝土矿，在用2-3仓的一次球磨机中湿法磨至150目左右，然后经水力螺旋分级机分级，分出的粗矿返回一次球磨机循环再磨，细粒料则与水配成矿浆，通过第一级GTC-1型高梯度强磁选机，选出的含钛含铁的矿物为含钛铁的尾矿；除去钛铁的矿浆经过连续设置的第一级和第二级GPS型高频细孔筛分机进行选别，该细筛筛孔直径为0.1mm，分离粒径44μm，选得细粒料；筛面的粗粒料进入3-4仓的再磨机，磨至-200目，然后进入连续设置的第三级和第四级GPS型高频细筛进行选别，得到细粒料；筛面物即为硅质尾矿；合并各级筛出的约90％-325目的细粒料，送入第二级GTC-1型高梯度强磁选机，进一步除去含钛含铁的矿物杂质；再通过浮选得到的湿精料经脱水、过滤即得到铝土矿湿精粉，包装后直接供工业氧化铝生产作原料。

Claims (6)

1用铝土矿生产高铝矾土熟精粉的方法，该方法除了有传统的破碎洗泥、成形煅烧和冷却磨粉工序而外，其特征在于该方法还增加了联合精选工序，各工序的具体做法是：

①破碎洗泥是将铝土矿粗碎至粒径在100mm以下，然后在洗泥机中用水洗去泥沙，再用清水清洗干净；接着采用人工拣选除杂，细碎至粒径10mm以下；

②联合精选是将去泥沙后的粒径10mm以下的铝土矿，在一次球磨机中湿法磨至150目，然后经分级机分级，分出的粗矿返回一次球磨机循环再磨，细粒料则与水配成矿浆，通过第一级高梯度强磁选机，选出的含钛含铁的矿物为含钛铁的尾矿；除去钛铁的矿浆经过连续设置的第一级和第二级细孔筛分机进行选别，选得细粒料；筛余的粗粒料进入再磨机，磨至-200目，然后进入连续设置的第三级和第四级细孔筛分机进行选别，得到细粒料；筛面物即为硅质尾矿；合并各级筛出的90％-325目的细粒料，送入第二级高梯度强磁选机，进一步除去含钛含铁的矿物杂质；再通过浮选，所得到的湿精料经脱水、过滤得到高纯度铝土矿湿精粉，用烘干机烘干即得到铝土矿精粉；或不烘干直接包装用作生产工业氧化铝的原料；

③成形煅烧是将上工序制得的铝土矿精粉制成球或压成块在煅烧窑中进行煅烧，即得到熟精料；采用低于800℃的中温煅烧，或采用1420～1450℃的高温煅烧，得到的熟精料；接着将熟精料送入冷却机，用空气对热的熟精料进行冷却；

④磨粉是冷却后的熟精料送入干磨机，用刚玉球进行球磨，得到-325目的高铝矾土熟精粉。

2按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的联合精选工序中脱水、过滤的滤液返至一次球磨机中用作添加水或用来配矿浆。

3按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的成形煅烧工序中，如果熟精料用于生产石油压裂支撑剂，则采用低于800℃的中温煅烧；如果熟精料用于生产氧化铝陶瓷，则采用1420～1450℃的高温煅烧。

4按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的成形煅烧工序中用于煅烧的燃料是重油、天然气、焦炉煤气、水煤气或发生炉煤气中的一种，或是煤粉。

5按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的冷却磨粉工序中冷却机出口的热空气用来烧煤气或煤粉。

6按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的烘干机、煅烧窑、冷却机排出的气体均通过除尘和收尘装置。

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