CN101811710B - 一种抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氧化铝生产工艺领域，具体的说是一种抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法。所述方法是将三组分烧结法所得的熟料与二组分烧结法所得熟料按照重量份数比为8-2.5∶2-7.5的比例混合后溶出，进而抑制并降低氧化铝熟料溶出过程中二次反应SiO2的溶出率。通过本发明可降低生产每吨氧化铝所需熟料量及生成赤泥量，达到节能减排，提高效益的目的。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铝生产工艺领域，具体的说是一种抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法。
背景技术
氧化铝的生产方法包括拜耳法和烧结法，烧结法就是铝土矿按比例配入碱粉和石灰，经烧结得到含有NaAlO2和2CaO·SiO2的熟料，熟料溶出时NaAlO2进入溶液，而2CaO·SiO2留在赤泥中。但在实际生产中会发生2CaO·SiO2的分解反应，即二次反应，发生二次反应时，2CaO·SiO2分解，SiO2进入溶液，当溶液中的SiO2达到饱和时，会有Na2O·Al2O3·1.7SiO2及3CaO·Al2O3·xSiO2析出进入赤泥，同时溶出液也会有较高的SiO2含量，这些都会造成Na2O及Al2O3的损失，从而会大大劣化烧结法的溶出指标。
为抑制二次反应，提出过多种工艺或方法，包括采用低ak高Na2OC二段磨溶出工艺，溶出时添加二次反应抑制剂等等。其中低ak高Na2OC二段磨溶出工艺应用于生产几十年，显著抑制了二次反应，大大提高了熟料的溶出率。但是目前二次反应还是明显存在，还需要采取措施进一步抑制二次反应，从而提高烧结法的经济性。
前面提到的熟料，即常规的烧结法熟料，是配了Na2O和CaO的熟料，也称为三组分熟料(包括了Al2O3、Na2O和CaO三个组分)。二组分烧成是一种烧结法新工艺，即铝土矿只配Na2O，而不配CaO烧结，由于不配石灰，生产每吨氧化铝所需要的熟料量就会大大减少，从而明显降低烧结法的能耗，提高烧结法的经济性，同时每吨氧化铝所产生的赤泥量也会明显降低，达到节能减排的目的。二组分熟料溶出时，由于不含2CaO·SiO2相，SiO2会迅速溶出，溶出率很高，而且溶出液中的SiO2也会达到很高的含量。由于溶出的SiO2一直没有找到理想的利用方法，所以二组分烧成一直未能应用于工业生产。
发明内容
本发明目的之一在于提供一种降低熟料用量的抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法：将三组分烧结法所得的熟料与二组分烧结法所得熟料按照重量份数比为8-2.5∶2-7.5的比例混合后溶出，进而抑制并降低氧化铝熟料溶出过程中二次反应SiO2的溶出率。
所述混合后溶出是将三组分烧结法所得的熟料与二组分烧结法所得熟料混合后一起溶出；或按照上比例准备三组分烧结法所得的熟料与二组分烧结法所得熟料，而后先将二组分烧结法熟料溶出，再将其溶出浆液与三组分烧结法所得的熟料混合，进而将三组分烧结法所得的熟料溶出。
所述三组分烧结法所得的熟料成分中碱比，即Na2O的摩尔数与Al2O3的摩尔数及Fe2O3的摩尔数之和的比例为0.9-1.1；钙比，即CaO的摩尔数与SiO2的摩尔数之比为1.8-2.1；熟料Al2O3的含量为35-40％。
所述二组分烧结法所得熟料成分中碱比即Na2O的摩尔数比上Al2O3的摩尔数与Fe2O3的摩尔数之和为1.0-1.2，钙比，即CaO的摩尔数与SiO2的摩尔数之比为小于0.5，熟料Al2O3含量40-45％。
所述按比例混合后溶出的成分为浓度为130-140g/l的Al2O3，苛性化系数ak1.2-1.3。所述苛性化系数ak为1.2-1.25。
通过本发明提供的方法，可降低生产每吨氧化铝所需熟料量及生成赤泥量。
具体实施方式
实施例1
三组分熟料碱比为1.08，钙比为1.85，是配了Na2O和CaO的熟料，即三组份熟料包括Al2O3、Na2O和CaO三个组分。
二组分熟料是按照专利申请号为200410023999.8提出的两组份烧结法氧化铝制备工艺的方法烧结而得二组分熟料，Na2O的摩尔数比上Al2O3的摩尔数与Fe2O3的摩尔数之和为1.14，钙比，即CaO的摩尔数与SiO2的摩尔数之比为0.39。
将上述三组分熟料与二组分熟料按不同重量比例掺配混合后按照典型的低苛性比高碳酸碱溶出工艺溶出，二组分熟料中的SiO2迅速溶出，并达到比较高的浓度，在一定程度上抑制了三组分熟料的二次反应；进而抑制并降低氧化铝熟料溶出过程中二次反应SiO2的溶出率；同时溶出的溶液及固体结果参见表1、表2和表3，并且溶出的Al2O3浓度为130-140g/l，苛性化系数ak为1.2-1.25。
表1溶液结果
表2固体结果
表3每吨氧化铝所需熟料量及生成赤泥产出率
表3中赤泥产出率是每吨熟料产出的赤泥量，为熟料Fe2O3含量与赤泥Fe2O3含量之比。生产每吨氧化铝需熟料量的计算公式：1000/(1000×熟料氧化铝含量×80％)，即熟料中氧化铝的回收率按80％计，其是一个生产中回收率的数据。由表中可以看出，随着二组分熟料加量的增加，赤泥产出率下降，需要的熟料量也下降。
另从表2固体结果中，理论溶出率是指混合熟料中两种熟料分别按各自单独溶出时的溶出率计算的总的SiO2的溶出率，即理论溶出率＝(三组分熟料比例×三组分熟料SiO2含量×三组分熟料单独溶出时SiO2溶出率+二组分熟料比例×二组分熟料SiO2含量×二组分熟料单独溶出时SiO2溶出率)/(三组分熟料比例×三组分熟料SiO2含量十二组分熟料比例×二组分熟料SiO2含量)，即根据两种熟料各自单独溶出计算的总的溶出率。实际溶出率＝(熟料SiO2含量-熟料CaO含量/赤泥CaO含量×赤泥SiO2含量)/熟料SiO2含量，差值是实际溶出率与理论溶出率的差，实际溶出率小于理论溶出率，即一部分SiO2的溶出被抑制，实际溶出率低于理论溶出率，其差值即为对SiO2溶出(二次反应)总的抑制效果。
实施例2
与实施例1不同之处在于：按照重量份数比为8-2.5∶2-7.5的比例，准备三组分烧结法所得的熟料与二组分烧结法所得熟料，然后先将上述比例的二组分熟料溶出，随后再将二组分溶出的浆液中加入到上述比例的三组分熟料中在溶出，溶出时按照实施例1中的溶出工艺操作。即用一部分二组份熟料溶出的SiO2替代一部分三组份熟料二次反应溶出的SiO2，进而抑制并降低氧化铝熟料溶出过程中二次反应SiO2的溶出率。
本发明将三组份熟料与二组份熟料混合溶出，或者二组份熟料溶出后再溶出三组份熟料，这时二组份熟料中的SiO2迅速溶出，使SiO2达到比较高的浓度，此时即可在一定程度上抑制三组份熟料中SiO2的分解，也就是可以抑制二次反应。从整体效果上看，就是用一部分二组份熟料替代一部分三组份熟料，用一部分二组份熟料溶出的SiO2替代一部分三组份熟料二次反应溶出的SiO2，为二组份熟料溶出的SiO2找到一个用途，进而可以达到降低生产每吨氧化铝所需熟料量及生成赤泥量，其中赤泥产出率是每吨熟料产出的赤泥量，为熟料Fe2O3含量与赤泥Fe2O3含量之比，通过本发明方法随着二组分熟料加量的增加，赤泥产出率下降，需要的熟料量也会下降，从而达到节能减排，提高效益的目的。
Claims (6)
1.一种抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法，其特征在于：
将三组分烧结法所得的熟料与二组分烧结法所得熟料按照重量份数比为8-2.5∶2-7.5的比例混合后溶出，以抑制氧化铝熟料溶出过程中二次反应2CaO·SiO2的分解，降低SiO2的溶出率。
2.按权利要求1所述抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法，其特征在于：
所述混合后溶出是将三组分烧结法所得的熟料与二组分烧结法所得熟料混合后一起溶出；或三组分烧结法所得的熟料与二组分烧结法熟料溶出的浆液混合后将三组分烧结法所得的熟料溶出。
3.按权利要求1或2所述的抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法，其特征在于：
所述三组分烧结法所得的熟料成分中Na2O的摩尔数比上Al2O3的摩尔数与Fe2O3的摩尔数之和为0.9-1.1；CaO的摩尔数与SiO2的摩尔数之比为1.8-2.1；熟料中Al2O3的含量为35-40％。
4.按权利要求1或2所述的抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法，其特征在于：
所述二组分烧结法所得熟料成分中Na2O的摩尔数与Al2O3的摩尔数及Fe2O3的摩尔数之和的比例为1.0-1.2；CaO的摩尔数与SiO2的摩尔数之比为小于0.5，熟料中Al2O3含量40-45％。
5.按权利要求1或2所述的抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法，其特征在于：
所述按比例混合后溶出的成分为浓度为130-140g/l的Al2O3，苛性化系数αk1.2-1.3。
6.按权利要求5所述的抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程中二次反应的方法，其特征在于：
所述苛性化系数αk为1.2-1.25。
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