CN101100306A - 一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法 - Google Patents
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Abstract
一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法，涉及一种利用铝土矿生产氧化铝的工艺方法。其特征在于溶出原矿浆中所配加的含钙化合物在预脱硅前后分两次配入；在原矿浆预脱硅前第一次配钙控制矿浆[C/S]为0.10～1.20，预脱硅后第二次配钙量控制矿浆[C/S]为0.50～2.00。本发明的方法，保证了预脱硅效果，又提高了溶出过程Ca2+的反应活性，可消除钛矿物对一水硬铝石溶出的影响，降低溶出赤泥A/S和N/S。由于Ca2+的反应活性强，能降低了原矿浆的[C/S]，减少生产原料的消耗和降低赤泥产出率，有利于生产成本的降低。同时，本发明能够降低溶液中SiO2的浓度，提高溶液的硅量指数，减少溶出预热设备和蒸发器的结疤，提高其产能，并延长其运行周期，有利于拜耳法生产。
Description
技术领域
一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法，涉及一种利用铝土矿生产氧化铝的工艺方法，尤其是一水硬铝石型铝土矿拜耳法生产氧化铝过程中溶出原矿浆调配时的配钙方法。
背景技术
采用拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿时，进行溶出原矿浆调配，要按预定的矿浆固含(单位体积矿浆中固体物含量)、钙硅比[C/S]、以及苛性碱Nk浓度的要求，将矿石、含钙化合物、拜耳法循环碱液按一定的比例进行调配。
溶出原矿浆调配时添加含钙化合物的作用是：消除铝土矿中TiO2的不良影响、提高铝土矿中Al2O3的溶出速度和溶出率、促进针铁矿转变为赤铁矿、降低生产碱耗等。含钙化合物(以CaO计)的加入量是根据SiO2含量进行调整的，钙硅比[C/S]就是指矿浆固相中CaO与SiO2的分子比。
铝土矿中的硅矿物随着温度的升高会析出SiO2，在换热设备表面形成大量的硅渣结疤，影响了换热效果，从而缩短设备运行周期。在原矿浆进行高压溶出前，一般要加热原矿浆进行8～12h的预脱硅，目的是避免或减少矿浆在预热过程中以高岭石形式存在的硅矿物析出。为保证预脱硅效果，必须要配加循环碱液，从而使矿浆苛性碱浓度在100g/l以上。
衡量铝土矿溶出效果的主要指标是溶出赤泥A/S(即赤泥中Al2O3与SiO2的质量比值)和赤泥N/S(即Na2O与SiO2的质量比值)。一水硬铝石型铝土矿经过高压溶出后，赤泥中含SiO2的矿物成分主要是水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O和水合铝硅酸钠Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O。
水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O中的x为SiO2的饱和系数，由其化学分子式可以看出，x值越大，水化石榴石中的A/S就越小。同样，可以计算出水合铝硅酸钠Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O的A/S等于1，但是水合铝硅酸钠Na2O与SiO2的比值N/S高达0.608，会造成碱的损失。因此，生产上希望所得到的溶出赤泥中是高饱和系数的水化石榴石越多越好。
杨重愚所著《氧化铝生产工艺》P259指出，往铝酸钠溶液中加入石灰，将生成水合铝酸钙，并进而生成水化石榴石。在生成这一化合物时，在Ca(OH)2颗粒上出现两个反应产物，外面的一层是水化石榴石，中间的一层是水合铝酸钙，核心是Ca(OH)2。这是因为溶液中Al2O3的浓度远远大于SiO2，水合铝酸钙先于水化石榴石生成。
生产应用证明，溶出原矿浆调配时添加的石灰，经过原矿浆调配和预脱硅过程后，与溶液中的Al2O3和SiO2结合生成低饱和系数的水化石榴石。同时，这些低饱和系数的水化石榴石，经过长时间的预脱硅过程其晶体结构逐步完善，再加上拜耳法溶液中有机物在其表面形成覆盖膜，在溶出过程中不易迅速完全分解，不能使所有的Ca2+充分发挥作用，进而不能有效地消除钛矿物的影响，致使铝土矿中一水硬铝石的溶出率降低。即使加大矿浆的配钙量，即原矿浆[C/S]＞2.0，也不能得到好的溶出效果，往往溶出赤泥A/S在1.60以上，N/S在0.40以上。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提供一种能使所有的Ca2+充分发挥作用，有效地消除钛矿物的影响，提高溶出率的拜耳法生产氧化铝的配钙方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法，其特征在于溶出原矿浆中所配加的含钙化合物在预脱硅前后分两次配入；在原矿浆预脱硅前第一次配钙控制矿浆[C/S]为0.10～1.20，预脱硅后第二次配钙量控制矿浆[C/S]为0.50～2.00。
本发明的一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法，其特征在于所配加的含钙化合物是石灰粉或水化石灰乳。
本发明的一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法，其特征在于石灰乳是采用蒸发原液、或蒸发母液、或氢氧化铝洗液、或一次赤泥洗液、或二次赤泥洗液、或三次赤泥洗液溶液消化石灰得到的石灰乳。
本发明的一种氧化铝生产中溶出原矿浆的配钙方法，即在矿浆预脱硅前后进行两次配钙，预脱硅前第一次配钙量控制矿浆[C/S]为0.10～1.20，预脱硅后第二次配钙量控制矿浆[C/S]为0.50～2.00。在预脱硅过程由于矿石硅矿物中SiO2的析出，一部分SiO2生成了水合铝硅酸钠；在预脱硅前配入了一定量的Ca2+，可使另一部分由硅矿物析出的SiO2生成了低饱和系数的水化石榴石，降低矿浆中SiO2的含量，保证了预脱硅效果。
预脱硅过程完成后水合铝酸钠和水化石榴石保持一定的平衡，因为水合铝硅酸钠在铝酸钠溶液中的溶解度较小，在溶出高温下，水合铝硅酸钠发生相变，由方钠石转变为钙霞石，其晶型趋于完善和稳定，在溶出后期对溶液的脱硅能够起到晶种的作用，降低溶液中SiO2的含量，从而提高溶液的硅量指数A/S。
在预脱硅过程完成后第二次所添加的含钙化合物，未经过长时间的预脱硅，和溶出原矿浆反应的时间短，所以这部分Ca2+保持较高的反应活性，在一水硬铝石型铝土矿溶出时，能够迅速和钛矿物反应，加速一水硬铝石的溶出，高反应活性的Ca2+可以结合溶液中更多的SiO2生成高饱和系数的水化石榴石，从而降低溶出赤泥A/S。同时，因为Ca2+的反应活性强，可以减少钙的配入总量，即降低原矿浆的[C/S]，这样可减少生产原料的消耗和降低赤泥产出率，有利于生产成本的降低。
本发明工艺可使溶出赤泥中的水化石榴石和水合铝硅酸钠保持了一定比例的平衡，在降低赤泥A/S和N/S的同时，能够降低溶液SiO2的浓度，溶液的硅量指数A/S＞160。由于溶液硅量指数的提高，可减少溶出预热设备和蒸发器的结疤，提高其产能，并延长其运行周期，有利于拜耳法生产。
另外，由于在预脱硅前后进行两次溶出配钙，生产调控手段得以加强，较一般的拜耳法溶出配钙更为精确。
具体实施方式
一种氧化铝生产中溶出原矿浆的配钙方法，在矿浆预脱硅前后进行两次配钙，预脱硅前第一次配钙量控制矿浆[C/S]为0.10～1.20，预脱硅后第二次配钙量控制矿浆[C/S]为0.50～2.00。在预脱硅过程由于矿石硅矿物中SiO2的析出，一部分SiO2生成了水合铝硅酸钠；在预脱硅前配入了一定量的Ca2+，可使另一部分由硅矿物析出的SiO2生成了低饱和系数的水化石榴石，降低矿浆中SiO2的含量，保证了预脱硅效果。
实施例1
一水硬铝石型铝土矿溶出原矿浆预脱硅前，第一次调配时加入的含钙化合物为石灰粉，调控其矿浆[C/S]为0.10，经过10h的预脱硅后进行二次添加石灰粉，控制原矿浆[C/S]为0.50，在溶出温度为260℃，Nk浓度200g/l，时间60min的溶出条件下，得到的溶出赤泥A/S为1.46，N/S为0.38，溶出液A/S为162。
实施例2
一水硬铝石型铝土矿溶出原矿浆预脱硅前，第一次调配时加入的含钙化合物为水消化的石灰乳，调控其矿浆[C/S]为1.20，经过10h的预脱硅后进行二次添加含钙化合物为一次赤泥洗液消化的石灰乳，控制原矿浆[C/S]为2.00，经过同实施例1相同条件的高压溶出，得到的溶出赤泥A/S为1.41，N/S为0.08，溶出液A/S为212。
实施例3
一水硬铝石型铝土矿溶出原矿浆预脱硅前，第一次调配时加入的含钙化合物为氢氧化铝洗液消化的石灰乳，调控其矿浆[C/S]为0.60，经过10h的预脱硅后第二次添加蒸发母液消化石灰得到的石灰乳，原矿浆[C/S]为1.65，经过同实施例1相同条件下的高压溶出，得到的溶出赤泥A/S为1.52，N/S为0.34，溶出液A/S为198。
实施例4
一水硬铝石型铝土矿溶出原矿浆预脱硅前，第一次调配时加入的含钙化合物为一次赤泥洗液消化的石灰乳，调控其矿浆[C/S]为1.20，经过10h的预脱硅后进行第二次添加水化石灰乳，原矿浆[C/S]为1.80，经过同实施例1相同的条件下进行溶出，得到的溶出赤泥A/S为1.49，N/S为0.24，溶出液A/S为230。
实施例5
一水硬铝石型铝土矿溶出原矿浆预脱硅前，第一次调配时加入二次赤泥洗液消化的石灰乳，调控其矿浆[C/S]为0.30，经过10h的预脱硅后进行第二次添加石灰粉，原矿浆[C/S]为1.56，经过同实施例1相同条件的高压溶出，得到的溶出赤泥A/S为1.39，N/S为0.30，溶出液A/S为167。
实施例6
一水硬铝石型铝土矿溶出原矿浆预脱硅前，第一次调配时加入三次赤泥洗液消化的石灰乳，调控其矿浆[C/S]为1.10，经过10h的预脱硅后进行二次添加的含钙化合物为蒸发原液消化的石灰乳，控制原矿浆[C/S]为1.98，经过同实施例1相同条件的高压溶出，得到的溶出赤泥A/S为1.36，N/S为0.16，溶出液A/S为197。
实施例7
一水硬铝石型铝土矿溶出原矿浆预脱硅前，第一次调配时加入氢氧化铝洗液消化的石灰乳，控制矿浆[C/S]为0.86，经过10h的预脱硅后进行进行二次添加的含钙化合物为蒸发母液消化的石灰乳，控制原矿浆[C/S]为1.58，经过同实施例1相同条件的高压溶出，得到的溶出赤泥A/S为1.45，N/S为0.16，溶出液A/S为183。
实施例8
一水硬铝石型铝土矿溶出原矿浆预脱硅前，第一次调配时加入三次赤泥洗液消化的石灰乳，调控其矿浆[C/S]为1.10，经过10h的预脱硅后进行第二次添加的含钙化合物为蒸发原液消化的石灰乳，控制原矿浆[C/S]为1.98，经过同实施例1相同条件的高压溶出，得到的溶出赤泥A/S为1.39，N/S为0.25，溶出液A/S为217。
Claims (3)
1.一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法，其特征在于溶出原矿浆中所配加的含钙化合物在预脱硅前后分两次配入；在原矿浆预脱硅前第一次配钙控制矿浆C/S为0.10～1.20，预脱硅后第二次配钙量控制矿浆C/S为0.50～2.00。
2.根据权利要求1所述的一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法，其特征在于所配加的含钙化合物是石灰粉或水化石灰乳。
3.根据权利要求1所述的一种拜耳法生产氧化铝的配钙方法，其特征在于石灰乳是采用蒸发原液、或蒸发母液、或氢氧化铝洗液、或一次赤泥洗液、或二次赤泥洗液、或三次赤泥洗液溶液消化石灰得到的石灰乳。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |