CN102583475A - 采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法 - Google Patents

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采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，属于氧化铝生产技术领域。按照以下步骤进行：将低铝硅比含铝资源、石灰石与添加剂混合，然后置于球磨机中，球磨至粒度-200目；将球磨后的物料置于回转窑中，在1200~1450℃烧结0.5~4h制成烧结熟料；将碳酸钠溶液与烧结熟料置于溶出湿磨中进行溶出，溶出后过滤去除赤泥，获得溶出液；在溶出液中加入晶种先进行常压脱硅，再进行中压脱硅获得脱硅液，获得的脱硅液经过一次过滤去除硅渣，再经叶滤、碳分、洗涤、二次过滤去除水分，最后焙烧制成氧化铝。本发明能耗明显降低，矿源选择性广，综合成本低，资源利用率高，无废渣排出。

Description

采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法
技术领域
本发明属于氧化铝生产技术领域，特别涉及一种采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法。
背景技术
近年我国铝土矿资源迅速贫化，储量较大的低品位（A/S 在2~6左右）铝土矿，目前还没有一种很好的工艺方法处理；同时，我国还拥有大量的非铝土矿含铝资源，如粉煤灰，高岭土，霞石，煤矸石等，其铝硅比较低，也是重要的生产氧化铝的潜在资源。
采用传统的拜耳法、石灰拜耳法和选矿拜耳法处理低品位含铝资源时，氧化铝回收率太低，碱耗较高，不仅影响成本，资源利用率也不符合国家要求；传统的碱石灰烧结法、混联法和串联法中，熟料烧结均是湿法喷浆入窑烧结，由于入窑的生料浆中含有38~40%的水分，它的汽化和升温消耗的热量占熟料烧结热耗约40%，且窑尾尾气的热量难于回收，因而烧成能耗很高；此外，用于烧结法生料配料的碳分母液所需蒸发的强度也很大，因而生产总能耗太高。
长期以来，氧化铝科技界试图实现烧结法干法（半干法）喂料技术，但都未获成功。如采用传统的碱石灰烧结法的干法（半干法）入窑试验，碱的挥发和结疤严重；采用石灰烧结法虽然不存在碱挥发的技术难题，但是由于熟料配钙比高，熟料折合比大，熟料中氧化铝溶出率低，仅60~70%，溶出液氧化铝浓度和循环效率均较低，总体节能效果差。本发明克服了上述弊端，能够实现干法（半干法）烧结处理低铝硅比含铝资源。
发明内容
针对上述问题，本发明本发明提供一种采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，采用低铝硅比含铝资源与石灰石干法或半干法混料，然后干法或半干法烧结制成熟料，再进行溶出、脱硅、碳酸化分解和焙烧制得氧化铝。
采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，按照以下步骤进行：
（1）将低铝硅比含铝资源、石灰石与添加剂混合，混合比例按石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的二氧化硅的摩尔比为CaO/SiO2=2，石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的二氧化钛的摩尔比为CaO/TiO2=1，石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的氧化铝的摩尔比为CaO/Al2O3=1.0~1.6，添加剂中的氧化钠与低铝硅比含铝资源中的氧化铝的摩尔比为Na2O/Al2O3=0~0.4，同时保证(CaO+ Na2O) /Al2O3=1.20~1.60，然后置于球磨机中，在转速15~20rpm条件下球磨至粒度-200目；
（2）将球磨后的物料置于回转窑中，在1200~1450℃烧结0.5~4h制成烧结熟料；
（3）将碳酸钠溶液与烧结熟料置于溶出湿磨中进行溶出，溶出温度为70~90℃，溶出时间为30~180min，溶出时碳酸钠溶液与烧结熟料的液固比为3~5 L/kg，碳酸钠溶液的浓度按Na2O计为90~120g/L，溶出后过滤去除赤泥，获得溶出液；
（4）在溶出液中加入晶种先进行常压脱硅，再进行中压脱硅获得脱硅液：常压脱硅时的脱硅温度为90~100℃，时间为4~8h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为40~60g/L溶出液；中压脱硅时的脱硅温度为140~170℃，时间为0.5~2h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为10~30g/L溶出液，
（5）上述方法获得的脱硅液经过一次过滤去除硅渣，再经叶滤、碳分、洗涤、二次过滤去除水分，最后焙烧制成氧化铝。
所述的低铝硅比含铝资源的铝硅比（A/S）为1~6，其中Al2O3 40~60%，SiO2 10~40%，其它为杂质。
所述的添加剂为氧化钠、碳酸钠、硫酸钠、氟化钠或者硝酸钠。
所述的氧化铝的溶出率≥90%。
所述的赤泥中主要成分为原硅酸钙和碳酸钙，作为生产水泥的原料。
所述赤泥中钠的重量含量按Na2O计≤0.5%。
本发明采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，采用石灰石、少量添加剂与低铝硅比含铝资源进行干混，在烧结过程中没有碱挥发的问题，能够实现窑尾旋风预热，干法或半干法喂料、烧结等节能技术；并且配钙比低，熟料溶出率高，突破了传统的石灰烧结法熟料折合比高、溶出率低的问题；本发明干法或半干法烧结系统与湿法系统各自独立，并且流程简单，在中压脱硅过程中能够同时实现水分蒸发，减少后续的蒸发工序的能耗压力，采用上述方法并结合现有技术制备氧化铝能耗最低可达750kg标煤/t氧化铝，能耗明显降低；本发明的方法矿源选择性广，综合成本低，资源利用率高，无废渣排出，不存在现有的传统拜耳法、石灰拜耳法、选矿拜耳法、碱石灰烧结法、联合法对处理资源的局限性，对我国低品位含铝资源的高效利用具有重大意义，应用前景较为广阔。
附图说明
图1为本发明的采用低铝硅比含铝资源干法或半干法烧结生产氧化铝的工艺流程图。
具体实施方式
下面将通过不同实施例来描述本发明。本发明不局限于这些实施例中，可以在前述化学成分与制造方法范围内加以调整实施。
本发明实施例中采用干法烧结生产氧化铝的低铝硅比含铝资源包括低品位铝土矿、高铝粉煤灰、高岭土以及霞石、煤矸石等。
本发明实施例中采用半干法烧结生产氧化铝的低铝硅比含铝资源包括氧化铝生产赤泥（含水10~40%）、脱硅粉煤灰（含水10~40%）等。
本发明实施例中添加剂为氧化钠、碳酸钠、硫酸钠、氟化钠或者硝酸钠。
实施例1
采用低品位铝土矿，主要化学成分为Al2O3 60%，SiO2 10%，其它为杂质，其铝硅比为6；
将低品位铝土矿、石灰石与碳酸钠干法混合，混合比例按石灰石中的氧化钙与低品位铝土矿中的二氧化硅的摩尔比为CaO/SiO2=2，石灰石中的氧化钙与低品位铝土矿中的二氧化钛的摩尔比为CaO/TiO2=1，石灰石中的氧化钙与低品位铝土矿中的氧化铝的摩尔比为CaO/Al2O3=1.0，碳酸钠与低品位铝土矿的氧化铝的摩尔比为Na2CO3/Al2O3=0.4，然后置于球磨机中，在转速20rpm条件下球磨至粒度-200目。
将球磨后的物料置于回转窑中，在1250±50℃干法烧结4h制成烧结熟料。
将碳酸钠溶液与烧结熟料置于溶出湿磨中进行溶出，溶出温度为70℃，溶出时间为180min，溶出时碳酸钠溶液与烧结熟料的液固比为5 L/kg，碳酸钠溶液的浓度按Na2O计为90g/L，溶出后经过过滤去除赤泥，获得溶出液，氧化铝的溶出率为91%，赤泥中钠的重量含量按Na2O计为0.35%；赤泥作为生产水泥的原料。
在溶出液中加入晶种先进行常压脱硅，再进行中压脱硅获得脱硅液：常压脱硅时的脱硅温度为90℃，时间为8h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为60g/L溶出液；中压脱硅时的脱硅温度为140℃，时间为2h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为10g/L溶出液。
获得的脱硅液经过一次过滤去除硅渣，再经叶滤、碳分、洗涤、二次过滤去除水分，最后焙烧制成氧化铝。
实施例2
采用低品位铝土矿，主要化学成分为Al2O3 50%，SiO2 20%，其它为杂质，其铝硅比为2.5；将低品位铝土矿、石灰石与氧化钠干法混合，混合比例按石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的二氧化硅的摩尔比为CaO/SiO2=2，石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的二氧化钛的摩尔比为CaO/TiO2=1，石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的氧化铝的摩尔比为CaO/Al2O3=1.2，氧化钠与低铝硅比含铝资源中的氧化铝的摩尔比为Na2O/Al2O3=0.2，然后置于球磨机中，在转速20rpm条件下球磨至粒度-200目。
将球磨后的物料置于回转窑中，在1300±50℃干法烧结2h制成烧结熟料。
将碳酸钠溶液与烧结熟料置于溶出湿磨中进行溶出，溶出温度为80℃，溶出时间为60min，溶出时碳酸钠溶液与烧结熟料的液固比为4 L/kg，碳酸钠溶液的浓度按Na2O计为100g/L，溶出后经过过滤去除赤泥，获得溶出液，氧化铝的溶出率为92%，赤泥中钠的重量含量按Na2O计为0.45%；赤泥作为生产水泥的原料。
在溶出液中加入晶种先进行常压脱硅，再进行中压脱硅获得脱硅液：常压脱硅时的脱硅温度为95℃，时间为6h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为50g/L溶出液；中压脱硅时的脱硅温度为155℃，时间为1h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为20g/L溶出液。
获得的脱硅液经过一次过滤去除硅渣，再经叶滤、碳分、洗涤、二次过滤去除水分，最后焙烧制成氧化铝。
实施例3
采用高铝粉煤灰，主要化学成分为Al2O3 40%，SiO2 40%，其它为杂质，其铝硅比为1；将脱硅后的高铝粉煤灰与石灰石半干法混合，混合比例按石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的二氧化硅的摩尔比为CaO/SiO2=2，石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的二氧化钛的摩尔比为CaO/TiO2=1，石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的氧化铝的摩尔比为CaO/Al2O3=1.4，然后置于球磨机中，在转速20rpm条件下球磨至粒度-200目。
将球磨后的物料置于回转窑中，在1400±50℃半干法烧结1h制成烧结熟料。
将碳酸钠溶液与烧结熟料置于溶出湿磨中进行溶出，溶出温度为90℃，溶出时间为30min，溶出时碳酸钠溶液与烧结熟料的液固比为3 L/kg，碳酸钠溶液的浓度按Na2O计为120g/L，溶出后经过过滤去除赤泥，获得溶出液，氧化铝的溶出率为90%，赤泥中钠的重量含量按Na2O计为0.25%；赤泥作为生产水泥的原料。
在溶出液中加入晶种先进行常压脱硅，再进行中压脱硅获得脱硅液：常压脱硅时的脱硅温度为100℃，时间为4h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为40g/L溶出液；中压脱硅时的脱硅温度为170℃，时间为0.5h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为30g/L溶出液。
获得的脱硅液经过一次过滤去除硅渣，再经叶滤、碳分、洗涤、二次过滤去除水分，最后焙烧制成氧化铝。

Claims (6)

1.采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）将低铝硅比含铝资源、石灰石与添加剂混合，混合比例按石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的二氧化硅的摩尔比为CaO/SiO2=2，石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的二氧化钛的摩尔比为CaO/TiO2=1，石灰石中的氧化钙与低铝硅比含铝资源中的氧化铝的摩尔比为CaO/Al2O3=1.0~1.6，添加剂中的氧化钠与低铝硅比含铝资源中的氧化铝的摩尔比为Na2O/Al2O3=0~0.4，同时保证(CaO+ Na2O) /Al2O3=1.20~1.60，然后置于球磨机中，在转速15~20rpm条件下球磨至粒度-200目；
（2）将球磨后的物料置于回转窑中，在1200~1450℃烧结0.5~4h制成烧结熟料；
（3）将碳酸钠溶液与烧结熟料置于溶出湿磨中进行溶出，溶出温度为70~90℃，溶出时间为30~180min，溶出时碳酸钠溶液与烧结熟料的液固比为3~5 L/kg，碳酸钠溶液的浓度按Na2O计为90~120g/L，溶出后过滤去除赤泥，获得溶出液；
（4）在溶出液中加入晶种先进行常压脱硅，再进行中压脱硅获得脱硅液：常压脱硅时的脱硅温度为90~100℃，时间为4~8h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为40~60g/L溶出液；中压脱硅时的脱硅温度为140~170℃，时间为0.5~2h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的加入量为10~30g/L溶出液；
（5）上述方法获得的脱硅液经过一次过滤去除硅渣，再经叶滤、碳分、洗涤、二次过滤去除水分，最后焙烧制成氧化铝。
2.根据权利要求1所述的采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，其特征在于所述的低铝硅比含铝资源的铝硅比（A/S）为1~6，其中Al2O3 40~60%，SiO2 10~40%，其它为杂质。
3.根据权利要求1所述的采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，其特征在于所述的添加剂为氧化钠、碳酸钠、硫酸钠或者硝酸钠。
4.根据权利要求1所述的采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，其特征在于所述的氧化铝的溶出率≥90%。
5.根据权利要求1所述的采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，其特征在于所述的赤泥中主要成分为原硅酸钙和碳酸钙，作为生产水泥的原料。
6.根据权利要求1所述的采用低铝硅比含铝资源干法或半干法生产氧化铝的方法，其特征在于所述赤泥中钠的重量含量按Na2O计≤0.5%。
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