CN102838144A

CN102838144A - 高硫分解母液强化排盐和脱硫方法

Info

Publication number: CN102838144A
Application number: CN2011101723536A
Authority: CN
Inventors: 徐树涛; 李军旗; 金刚; 陈朝轶; 车蓉; 王家伟; 赵平原
Original assignee: Guiyang Aluminum Magnesium Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: Guiyang Aluminum Magnesium Design and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明公开了一种高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法，在高硫分解母液中加入氧化剂将低价硫和有机物氧化，强制循环蒸发后再加入晶种使碳酸盐和硫酸盐结晶析出，固液分离得排盐渣和蒸发强碱液，将排盐渣进行苛化处理，苛化后液用钡盐脱硫剂脱硫，将脱硫后的苛化后液和蒸发强碱液送至循环母液调配工段与蒸发原液、蒸发母液及液碱调配为硫含量＜3g/L的低硫循环碱液用于氧化铝生产，本发明不改变现有拜耳法氧化铝生产的工艺流程，只是在分解母液中加入氧化剂和晶种，并在苛化后液中进行脱硫，即可保证整个生产流程的良性循环，操作简便，成本低廉，能满足工业生产要求，适于处理高硫铝土矿。

Description

高硫分解母液强化排盐和脱硫方法

技术领域

本发明涉及拜耳法生产氧化铝技术领域，特别是涉及一种高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法。

背景技术

当前我国对铝土矿需求量大幅度增加，但高品位铝土矿的储量却日渐减少，所以加快开发和完善利用其它类型铝土矿生产氧化铝的技术显得非常必要。我国一水硬铝石高硫型铝土矿储量在1.5亿吨以上，通常当矿石中硫含量大于0.7%时称为高硫铝土矿，矿石中的硫以黄铁矿等形态存在。目前开采的高硫铝土矿以中高铝、中低硅、高硫、中高铝硅比为主，硫含量几乎均大于1%，高的可达3%。这些高硫铝土矿也可以用于生产氧化铝，但必须面对硫进入溶液后带来的各种问题。硫的存在将破坏氧化铝的溶出和烧结过程，生产流程中硫的积累将使碱耗增加，硫酸钠的结晶析出，使种分分解率下降，硫化物和硫代硫酸盐加剧对钢设备的腐蚀，引起溶液中可溶性铁的浓度增高，氢氧化铝被污染；蒸发过程中产生结疤或堵塞管道，生产流程中硫酸钠积累到一定数量时，使得操作难以进行，甚至无法正常生产。另外，高硫铝土矿中还含有一定量的有机物，有机物对溶液分解率、氢氧化铝结晶和产品质量均带来不利的影响。

近年来，学者们提出了利用包括选矿、烧结、生料加煤排硫等技术，先将高硫铝土矿预处理后再用于拜耳法生产，由于存在排硫效果差、能耗高等原因，均未获得广泛应用，限制了高硫铝土矿的大量应用。采用高硫铝土矿用拜耳法生产，通常情况下矿石中的黄铁矿在拜耳循环过程中进入溶液，逐渐氧化成SO₃ ^2-和SO₄ ^2-，并逐渐积累，而且，由于石灰的加入，拜耳溶出过程会发生反苛化反应，以及溶出液在输送时与空气中的CO₂接触，使得流程中的SO₃ ^2-、SO₄ ^2-、CO₃ ^2-和有机物含量不断升高，对氧化铝生产过程造成极大危害，必须设置专门的排盐工序以减少系统中碳、硫及有机物的含量。但溶出液中的碳碱浓度较高，利用脱硫剂除硫时，大部分会与CO₃ ^2-发生反应，除硫效果并不好。

生产上，通常采用强制循环蒸发的方法进行强制排盐和脱硫：强制循环蒸发分解母液以提高碳酸钠和硫酸钠的过饱和度，然后将蒸发母液送入排盐沉降槽，降低溶液温度，使碳酸钠和硫酸钠结晶析出，晶体由排盐沉降槽底流进入过滤机进行液固分离。但利用拜耳法处理高硫矿时，系统中会积累较多的碳、硫、有机物及其它杂质悬浮物，使得蒸发母液的粘度较大，增大排盐的结晶阻力，亚硫酸钠与碳酸钠不能以复盐形式结晶析出，造成排盐和脱硫难以进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服高硫铝土矿采用拜耳法生产氧化铝时，分解母液强化排盐和脱硫无法正常进行而对后继生产造成影响的缺陷，提供一种高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

本发明高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法：在高硫分解母液中加入氧化剂将低价硫和有机物氧化，强制循环蒸发后再加入晶种使碳酸盐和硫酸盐结晶析出，固液分离得排盐渣和蒸发强碱液，将排盐渣进行苛化处理，苛化后液用钡盐脱硫剂脱硫，将脱硫后的苛化后液和蒸发强碱液送至循环母液调配工段与蒸发原液、蒸发母液及液碱调配为硫含量＜3g/L的低硫循环碱液用于氧化铝生产。

上述方法中，所述氧化剂的用量为低价硫重量的50～300%。为了降低生产成本，可以选择价格低廉的双氧水、氧气、压缩空气或软锰矿，当然也可以选用其它常用的氧化剂。这是所说的低价硫是指所有价态低于+6的硫。

前述高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法中，所述晶种的用量为强化排盐和脱硫所得排盐渣重量的2～50%。晶种可以是强化排盐渣、碳酸钠或脱硫渣。

前述高硫分解母液是采用硫含量为0.8～3%的高硫铝土矿生产的分解母液。

前述方法中所述的苛化处理是指将排盐渣与石灰乳进行苛化反应。

上述方法在分解母液中加入氧化剂，将低价硫氧化成六价硫并消除了有机物的影响，然后通过强制循环蒸发后再加入晶种以加快碳酸盐和硫酸盐的结晶析出，可减少溶液自蒸发器的结疤和堵管，排盐工序得以顺畅进行，使得液相的碳、硫含量逐步降低，排盐渣苛化后再将苛化后液脱硫，这样可以降低脱硫成本，因为将排盐渣用石灰乳（Ca（OH）₂）进行苛化处理，苛化渣以碳酸钙的形式带走了大部分CO₃ ^2-，使得苛化后液中CO₃ ^2-大大减少，从而大大降低了苛化后液脱硫时脱硫剂的使用量，而且脱硫率可达90%以上。再将脱硫后的苛化后液与强化排盐后的蒸发碱液以及蒸发原液、蒸发母液及液碱调配成适于氧化铝生产的循环碱液，从而消除了硫对氧化铝生产的不利影响，整个生产流程良性循环。

与现有技术相比，本发明的强化排盐和脱硫方法不改变现有拜耳法氧化铝生产的工艺流程，只是在分解母液强制循环蒸发进行强化排盐和脱硫时加入氧化剂和晶种，并在苛化后液中进行脱硫，脱硫率可达90%，然后将蒸发碱液和脱硫后的苛化后液调配，即可消除硫对氧化铝生产的不利影响，保证整个生产流程的良性循环，操作简便，成本低廉，能满足工业生产要求，适于处理高硫铝土矿。

具体实施方式

分解母液全S含量4.65g/L，低价S含量2.25g/L，占48.4%，Al₂O₃含量86.32 g/L，苛碱浓度170g/L，碳碱浓度34.5 g/L，有机物含量2.4 g/L。

在不加入氧化剂和晶种的情况下，按现有常规强制循环蒸发的方法进行强制排盐和脱硫：将体积为1.8L的分解母液进行强化排盐，不加氧化剂和晶种。当分解母液体积蒸发至剩1.1L时停止，冷却到80℃，蒸发液呈浆状，冷却到室温也无明显的沉淀，无法进行液固分离，抽滤时间5h，无结果。

将上述分解母液按本发明方法进行强化排盐和脱硫。

实施例1：将体积为1.8L的分解母液进行强化排盐和脱硫，加入双氧水40mL将分解母液中的低价硫和有机物氧化，然后进行强制循环蒸发，蒸发至剩原液体积60%时加入碳酸钠70g，将蒸发后液送入排盐沉降槽，析出碳酸盐和硫酸盐晶体后进行液固分离，抽滤60s，得排盐渣220g、溶液0.98L，溶液中全S含量3.86g/L，无低价S，Al₂O₃含量167.2g/L，苛碱浓度302g/L，碳碱浓度25 g/ L，有机物含量1.9g/L，硫、碳碱、有机物的析出率分别为54.8%、60.6%、56.9%。当苛碱浓度稀释到230g/ L时，全S含量2.94g/L，碳碱浓度19g/L，有机物含量1.45g/L。

强化排盐渣中碳酸钠占67%，硫酸钠占33%，添加石灰乳（主要成分为氢氧化钙）对排盐渣进行苛化处理。所得苛化后液中全硫含量为17.24g/L，取100ml苛化后液，利用氢氧化钡对其进行脱硫。氢氧化钡的添加量分别为硫理论消耗量的100%、120%，脱硫后溶液中硫含量分别为3.15 g/L和0.31 g/L，脱硫率分别为81.7%和98.2%，脱硫剂（氢氧化钡）利用率分别为81.7%和81.8%。

将脱硫后的苛化后液和蒸发强碱液送至循环母液调配工段与蒸发原液、蒸发母液及液碱调配为硫含量＜3g/L的低硫循环碱液用于氧化铝生产。

实施例2：将体积为1.8L的分解母液进行强化排盐排盐和脱硫，加入双氧水40mL将分解母液中的低价硫和有机物氧化，然后进行强制循环蒸发，蒸发至剩原液体积60%时加入排盐渣70g，将蒸发后液送入排盐沉降槽，析出碳酸盐和硫酸盐晶体后进行液固分离，抽滤45s，得排盐渣233g，蒸发后溶液体积0.91L，溶液中全S含量3.56 g/ L，无低价S，Al₂O₃含量186.5 g/ L，苛碱浓度310 g/ L，碳碱浓度20 g/ L，有机物含量1.8g/L，硫、碳碱、有机物的析出率分别为61.3%、70.7%、62.1%。当苛碱浓度稀释到230g/ L时，全S含量2.48 g/ L，碳碱浓度13.8 g/ L，有机物含量1.24g/L。

排盐渣中碳酸钠占67%，硫酸钠占33%，添加石灰乳对排盐渣进行苛化处理，所得苛化后液中全硫含量为17.24g/L，取100ml苛化后液利用铝酸钡对其进行脱硫。铝酸钡的添加量分别为硫理论消耗量的140%、160%，脱硫后溶液硫含量分别为2.41 g/L和1.41 g/L，脱硫率分别为85.1%和92.5%，脱硫剂（铝酸钡）利用率分别为65.5%和61.9%。

实施例3：将体积为1.8L的分解母液进行强化排盐和脱硫，通入氧气1000mL将分解母液中的低价硫和有机物氧化，然后进行强制循环蒸发，蒸发至剩原液体积60%时加入排盐渣70g，将蒸发后液送入排盐沉降槽，析出碳酸盐和硫酸盐晶体后进行液固分离，抽滤45s，得排盐渣216g，蒸发后溶液体积0.90L，溶液中全S含量3.77 g/ L，低价S含量1.21g/L，Al₂O₃含量182.1 g/ L，苛碱浓度306 g/ L，碳碱浓度22 g/ L，有机物含量2.0g/L，硫、碳碱、有机物的析出率分别为59.5%、68.1%、58.3%。当苛碱浓度稀释到230g/ L时，全S含量2.83 g/ L，碳碱浓度16.5 g/ L，有机物含量1.5g/L。

采用实施例1或2的方式对排盐渣进行苛化处理，对苛化后液进行脱硫处理。

Claims

1.一种高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法，其特征在于：在高硫分解母液中加入氧化剂将低价硫和有机物氧化，强制循环蒸发后再加入晶种使碳酸盐和硫酸盐结晶析出，固液分离得排盐渣和蒸发强碱液，将排盐渣进行苛化处理，苛化后液用钡盐脱硫剂脱硫，将脱硫后的苛化后液和蒸发强碱液送至循环母液调配工段与蒸发原液、蒸发母液及液碱调配为硫含量＜3g/L的低硫循环碱液用于氧化铝生产。

2.按照权利要求1所述高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法，其特征在于：所述氧化剂的用量为低价硫重量的50～300%。

3.按照权利要求1或2所述高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法，其特征在于：所述氧化剂为双氧水、氧气、压缩空气或软锰矿。

4.按照权利要求1所述高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法，其特征在于：所述晶种的用量为强化排盐所得排盐渣重量的2～50%。

5.按照权利要求1或4所述高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法，其特征在于：所述晶种为强化排盐渣、碳酸钠或脱硫渣。

6.按照权利要求1所述高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法，其特征在于：所述高硫分解母液是采用硫含量为0.8～3%的高硫铝土矿生产的分解母液。

7.按照权利要求1所述高硫分解母液强化排盐和脱硫的方法，其特征在于：所述苛化处理是将排盐渣与石灰乳进行苛化反应。