CN101434403A - 一种新型干法碱石灰烧结氧化铝的加工方法 - Google Patents
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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
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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20090520 |