CN101434403A - 一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法 - Google Patents

一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法，包括以下步骤：(1)原料：铝土矿破碎；石灰石；碳酸钠；煤；送到球磨机中研磨到100#筛上物不大于5％，把生料做成为30－50mm的生料球；(2)熟料烧结：将步骤(1)的生料在立窑中煅烧，温度1150－1250℃，制取熟料；(3)熟料溶出：熟料用拜耳法的洗液溶出，溶液然后进入脱硅槽脱硅；(4)分解：脱硅后的精液并入拜尔法精液，经过叶滤机，然后进入分解槽加晶种分解；(5)焙烧：将氢氧化铝在950－1200℃焙烧成氧化铝。本发明的有益效果是，生料含水降低到10～ 15％，小小的变动却大大的降低了烧结过程中的热损失具体热耗，取得较高的经济效益。

Description

一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法。
背景技术
目前为止，氧化铝生产方法大致分为碱法、酸法、酸碱联合法与热法。但在工业上得到应用的只有碱法。其中碱法又有拜尔法、碱石灰烧结法等。拜耳法的优点是流程简单，缺点是不适合处理低品位铝土矿。碱石灰烧结法的优点是适合处理低品位矿石，缺点是能耗高。碱石灰烧结法的单位产品综合能耗36GJ/tAO左右，拜耳法的单位产品综合能耗13GJ/tAO左右。
在碱石灰烧结法工厂，每生产1t的氧化铝需3.6-4.2t熟料每吨熟料的热耗达到6.2GJ，烧成车间的投资为全厂的1/3，烧成费用为成本的1/2，能量消耗也超过全厂总能耗的一半，因而是关键性的车间。而熟料窑作为反应设备的主要缺点产热效率低，热耗测定计算如表1，熟料烧结的理论热耗(即烧成反应热与水分蒸发热耗之和)为4.62×106kJ/t左右，所以热的利用效率只约50％左右，另外从表中还可以看到，水的蒸发耗热占44％-45％，废气带走的热为12％-13％，这两项合计即占总热量的56％-58％(表中数据水分蒸发耗热量大，与测定时料浆水分偏高有关)。
 
热耗项目 热耗/(GJ/t熟料) 所占百分比％ 热耗项目 热耗/(GJ/t熟料) 所占百分比％
烧成的反应热 0.66 8.7 熟料带走 0.99 13.0
水分蒸发 3.31 43.8 散热损失 0.98 12.9
废气带走 1.0 13.3 其他损失 0.37 4.8
窑灰带走 0.26 3.5 合计 7.57 100
发明内容
本发明一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法，其目的是降低入窑料浆的水分从传统的38％左右降低到10～15％。新型干法碱石灰烧结法和碱石灰烧结法的原料一样，包括铝土矿、石灰、煤和碳酸钠，流程在以前立窑水泥工艺的基础改进而成，具体流程如下：
一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法，包括以下步骤：
(1)原料：
铝土矿破碎：附水0～10％，氧化铝含量30～60％，氧化硅含量0～20％；
石灰石：水分小于5％；
碳酸钠：水分小于20％；
煤：附水0～6％的，灰份小于25％，挥发份小于15％；
其中，铝土矿破碎、石灰石、碳酸钠中有效物质的含量分子量之比应符合下列条件：
Ca/(Si+Ti)＝2，Na/Al＝1；Fe/Al＝0.1；
煤的加入量为铝土矿破碎、石灰石、碳酸钠重量总和的4％～10％；
按比例称取铝土矿破碎、石灰石、碳酸钠煤，送到球磨机中研磨到100#筛上物不大于5％，(如果碳酸钠的粒度本来较细则不用和其他原料一同研磨，而是直接配制高浓度母液和磨来的生料一起混合，)混合后的料水分控制在10～15％，如果水分低于10％则采取在圆盘成球机上喷水的工艺，使成球后的料水份在10～15％，把生料做成为30-50mm的生料球；
(2)熟料烧结：将步骤(1)的生料在立窑中煅烧，温度1150-1250℃，制取主要含铝酸钠、铁酸钠和硅酸二钙的熟料；
(3)熟料溶出：熟料用拜耳法的洗液溶出，具体方式为，用拜尔法的赤泥洗液和烧结熟料按液固比为7混合，再用泵打到高效沉降槽沉降分离，使熟料中的铝酸钠转入溶液，分离和洗涤不溶性残渣；溶液然后进入脱硅槽脱硅；
(4)分解：脱硅后的精液并入拜尔法精液，经过叶滤机，然后进入分解槽加晶种分解；
(5)焙烧：将氢氧化铝在950-1200℃焙烧成氧化铝。
优选的，熟料烧结后的粒度为3-10mm，密度在1.2-1.3kg/1。
优选的，若采用粒度本来较细则碳酸钠时，不用和其他原料一同研磨，而是直接和磨好的其它成分混合。
下表为烧结过程中的热损失具体热耗。
 
热耗项目 热耗/(GJ/t熟料) 所占百分比％ 热耗项目 热耗/(GJ/t熟料) 所占百分比％
烧成的反应热 0.66 12.7 熟料带走 0.99 19
水分蒸发 0.95 18.2 散热损失 0.98 18.8
废气带走 1.0 19.2 其他损失 0.37 7.1
窑灰带走 0.26 0.05 合计 5.21 100
本发明一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法的有益效果是，生料含水降低到10～15％，小小的变动却大大的降低了烧结过程中的热损失具体热耗，取得较高的经济效益。
具体实施方式
1.生料浆制备
我厂配料对各种原料的要求
1.铝土矿：粒度<20mm，水分小于7％
2.石灰：粒度<100mm，含CaO>75％。
3.纯碱：含Na2≮58.5％，水分<2.0％。
4.无烟煤：含Car>50％，Var<25％，Aar<25％，水分小于1％
5.烘干拜尔法赤泥：含Na20T<10g/1，含H20<2％。
将铝土矿、石灰、纯碱、无烟煤、以及碳分母液按比例，Ca/(Si+Ti)＝2，Na/Al＝1，Fe/Al＝0.1，以上为分子量之比，煤为5％，送入原料磨中磨制成生料粉，要求细度100#筛余5％。
2.配料的计算
 
Al20 Si02 Fe203 Na20 CaO Na2C03 Na2S04 C S Ti02 灰分
铝土矿 0.6329 0.0819 0.1162 0.0039
赤泥 0.246 0.1552 0.1213 0.0525 0.2184 0.0461
碱 0.83 0.148
石灰 0 0.6598
煤 0.0456 0.0528 0.630 0.015 0.3261
由Ca/(Si+Ti)＝2
Na/Al＝1
Fe/Al＝0.1
煤为5％
配得加入比例为：
 
铝土矿％ 赤泥％ 碱％ 石灰％ 煤％
45.84401 0.0332 38.048 11.313 4.7619
3.熟料的烧结
把配好的原料在1150-1250℃中煅烧，矿石中的SiO2与石灰中的CaO反应，生成难溶的原硅酸钙(即2CaO·SiO2)溶出时进入赤泥排出。反应式：
2CaO+SiO2＝＝2CaO·SiO2
矿石中的Al2O3和碱(即Na2CO3)反应生成易溶性的铝酸钠(即Na2O·Al2O3)；
矿石中的Fe2O3和碱(即Na2CO3)反应生成能水解的铁酸钠(即Na2O·Fe2O3)，在熟料溶出时Na2O·Fe2O3水解生成Fe(OH)3沉淀随赤泥排除，最终得到Al2O3。
反应式：Al2O3+Na2CO3＝Na2O·Al2O3+CO2
Fe2O3+Na2CO3＝Na2O·Fe2O3+CO2
熟料溶出时：Na2O·Al2O3+4H2O＝NaAl(OH)4
            Na2O·Fe2O3+4H2O＝2NaOH+2Fe(OH)3
生料加煤的作用是排硫：有碳存在时750-800℃在烧成窑中形成还原性气氛，使得原料中的硫还原成硫化亚铁(即FeS)，在熟料溶出时进入赤泥排出。排硫带来的好处是：1)降低碱耗30千克/吨氧化铝2)强化烧结过程，提高熟料窑的产能3)改善熟料及赤泥的质量、减少二次反应损失，提高湿磨产能、净溶出率可提高。4)减少了蒸发器的结疤。
排硫反应：Fe2O3+2CO＝＝＝2FeO+CO2
Na2SO4+4CO＝＝＝Na2S+4CO2
Na2S+FeO+Al2O3＝＝＝Na2O·Al2O3+FeS↓
烧结后其成分：
 
Al2O SiO2 Fe2O3 Na2O CaO TiO2 Ca/AO S N/R C/S F/A Ca/Na
熟料1#   37.11 6.8 7.67 23.75 11.01 1.62 0.297 2.191 0.93 1.735 0.132 0.464
4.烧结熟料的溶出
把块状熟料在球磨机中磨细，细度控制在100#筛，然后和拜尔法赤泥的洗液按液固比7混合，在温度75-85℃下溶出，用泵打到高效沉降槽沉降分离，溶出后的烧结法粗液去脱硅，然后和拜尔法粗液混合。烧结法赤泥去洗涤沉降槽洗涤；
5.分解
脱硅后的精液并入拜尔法精液，经过叶滤机，然后进入分解槽温度65-57℃下，加晶种分解50h，后用立盘过滤机得到成品氢氧化铝；
6.焙烧
将氢氧化铝在950-1200℃焙烧成氧化铝。

Claims (3)

1、一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)原料：
铝土矿破碎：附水0～10％，氧化铝含量30～60％，氧化硅含量0～20％；
石灰石：水分小于5％；
碳酸钠：水分小于20％；
煤：附水0～6％的，灰份小于25％，挥发份小于15％；
其中，铝土矿破碎、石灰石、碳酸钠中有效物质的含量分子量之比应符合下列条件：
Ca/(Si+Ti)＝2，Na/Al＝1；Fe/Al＝0.1；
煤的加入量为铝土矿破碎、石灰石、碳酸钠重量总和的4％～10％；
按比例称取铝土矿破碎、石灰石、碳酸钠煤，送到球磨机中研磨到100#筛上物不大于5％，混合后的料水分控制在10～15％，如果水分低于10％则采取在圆盘成球机上喷水的工艺，使成球后的料水份在10～15％，把生料做成为30-50mm的生料球；
(2)熟料烧结：将步骤(1)的生料在立窑中煅烧，温度1150-1250℃，制取主要含铝酸钠、铁酸钠和硅酸二钙的熟料；
(3)熟料溶出：熟料用拜耳法的洗液溶出，具体方式为，用拜尔法的赤泥洗液和烧结熟料按液固比为7混合，再用泵打到高效沉降槽沉降分离，使熟料中的铝酸钠转入溶液，分离和洗涤不溶性残渣；溶液然后进入脱硅槽脱硅；
(4)分解：脱硅后的精液并入拜尔法精液，经过叶滤机，然后进入分解槽加晶种分解；
(5)焙烧：将氢氧化铝在950-1200℃焙烧成氧化铝。
2、如权利要求1所述的一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法，其特征在于：熟料烧结后的粒度为3-10mm，密度在1.2-1.3kg/l。
3、如权利要求1所述的一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法，其特征在于：若采用粒度本来较细则碳酸钠时，不用和其他原料一同研磨，而是直接和磨好的其它成分混合。
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