CN104591241B - 一种石灰烧结处理方法及用该方法制得的熟料 - Google Patents

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    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates

Abstract

本发明公开了一种石灰烧结处理方法及用该方法制得的熟料,属于氧化铝生产技术领域,该方法将铝土矿、硫酸钙,以及含有氧化镁杂质的石灰石混合并烧结,烧结时在1300~1400℃的温度下保温15~120分钟,然后冷却即得熟料,所得熟料含有Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO和MgO等成分,其物相组成主要包含3CaO?3Al2O3?CaSO4、12CaO?7Al2O3、2CaO?SiO2和MgO。本方法成本低廉、实施方便、简单有效,它能够使熟料中的氧化镁主要以方镁石的形式析出,并提高熟料中氧化铝的浸出性能,具有较好的经济及社会效益。

Description

一种石灰烧结处理方法及用该方法制得的熟料
技术领域
[0001] 本发明涉及氧化铝生产技术领域。
背景技术
[0002] 随着我国铝工业的快速发展,铝土矿资源短缺的问题日益严重。目前氧化铝厂多采用碱石灰烧结法处理中低品位铝土矿,由于氧化铝浸出过程中二次反应现象严重,熟料的氧化铝浸出率并不高。处理铝土矿的另一种方法是石灰烧结法。所谓石灰烧结法,是一种在铝土矿中添加石灰石进行烧结的方法,该方法所得熟料的主要物相组成是12Ca0*7Al203(C12A7)和y-2Ca0*Si02 (y_C2S)。与碱石灰烧结法比较,石灰烧结法生产氧化铝可以处理多种低品位含铝矿石或原料,尤其是储量非常丰富的高铁铝土矿和粉煤灰,而且具有炉渣自粉碎、干法烧结等其它氧化铝生产方法所不可比拟的优点。
[0003] 但是,低品位铝土矿以及烧结过程中添加的石灰、煤粉等成分中通常含有MgO杂质,在使用石灰烧结法时,MgO会和体系中的CaO、A1203、Si02等形成四元系化合物20Ca0.13A1203.3Mg0.3Si02,从而影响熟料的A1203浸出率。当熟料中MgO含量达到1%时,熟料的浸出率会从85%左右降低至75%左右(王波,于海燕,苗瑜等.MgO对铝酸钙炉渣体系浸出和自粉性能的影响[J].轻金属,2008 (4): 11-13.)。此外,Eremin对MgO影响A1203浸出率的研究表明,MgO的负作用与其含量成正比,同时钙比越低,MgO的负作用也越大(Ν.1.Eremin.1nvestgat1ns on the complex processing of bauxites [C].Symposium of ICS0BA, Budapest, 1971:329-335.)。
[0004] 针对上述问题,Eremin和王波都提出了通过提高熟料钙比来改善含MgO熟料的氧化招浸出性會泛的方法(Ν.1.Eremin.1nvestgat1ns on the complex processing ofbauxites[C].Symposium of ICS0BA, Budapest, 1971:329-335.Bo ff, Hu1-lanl S, DongG, et al.Effect of Calcium/Aluminium rat1 on MgO containing calcium aluminateslags [J], Light Metals 2011,2011: 201-204.),并取得了一定的效果。但是熟料体系的I丐比达到2.0左右时,石灰配入量太大,浸出渣量大。
[0005]目前,现有技术中还不存在一种既能将钙比控制在较低水平,又能提高熟料中氧化铝浸出性能的烧结方法。
发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种石灰烧结处理方法及用该方法制得的熟料,该方法成本低廉、实施方便、简单有效,它能够使熟料中的氧化镁主要以方镁石的形式析出,并提高熟料中氧化铝的浸出性能,具有较好的经济及社会效益。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种石灰烧结处理方法,该方法将铝土矿、硫酸钙,以及含有氧化镁杂质的石灰石混合并烧结,烧结时在1300〜1400°C的温度下保温15〜120分钟,然后冷却即得熟料。
[0008] 作为优选,铝土矿与石灰石的钙比为1.2〜1.6 ;钙比即钙铝比C/A,其数值为扣除与Si02、Ti0jP Fe 203相结合的CaO后,剩余的CaO与A1 203的摩尔比,实际加入的石灰石量既要考虑与A1203结合的CaO量,也要考虑与S1 2、1102和Fe 203相结合的CaO量。
[0009] 作为优选,硫酸钙的添加量为铝土矿与石灰石总质量的2%〜10%。
[0010] 作为优选,上述铝土矿以质量百分比表示的化学组成为:A1203 40%〜60%,Si0210%〜20%,Fe203 7%〜15%,其余为杂质。
[0011] 作为优选,上述石灰石以质量百分比表示的化学组成为:CaO 40%〜60%,MgO
0.5%〜4%,其余为杂质。
[0012] 作为优选,上述冷却的方式为自然冷却。
[0013] 一种熟料,它由上述任一种方法制得,其含有如下成分:A1203、Si02、Fe203、CaO和MgO,此外还含有一定量的杂质;其物相组成主要包含3Ca0*3Al203*CaS04、12Ca0*7Al203、2CaOS1jP MgO,此外还包含 2CaOFe 203和 CaOT1 2等成分。
[0014] 作为优选,上述各成分的质量百分比为:A1203 25%〜36%,Si02 7%〜15%,Fe2034% 〜10%,CaO 44% 〜50%,MgO 0.5% 〜3.5%。
[0015] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明创造性地在待烧结原料中加入了硫酸钙,使得熟料中氧化铝的主要赋存物相由20Ca0.13A1203.3Mg0.3Si02转变为3Ca0*3Al203*CaS0jP12Ca0*7Al 203,氧化镁则主要以方镁石的形式析出,从而提高了熟料中氧化铝的浸出性能。
[0016] 现有技术中由于氧化镁杂质的存在,使得石灰烧结法的应用受到限制,虽然可以通过提高钙比来改善熟料的氧化铝浸出性能,但同时也会造成浸出渣量过大的问题。本发明方法正是在现有的石灰烧结法基础之上做出改进,其具有成本低廉、简单有效、实施方便等优点,能够带来更好的经济及社会效益。
具体实施方式
[0017] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0018] 实施例1:
[0019] 将100 kg低品位铝土矿破碎研磨,该低品位铝土矿以质量百分比计的化学组成为:A1203 55.5%、Si02 20.8%、Fe203 7.5%,其余为杂质;研磨后粒度小于0.074mm的颗粒占比达85%以上;然后按照钙比C/A=l.4配入石灰石,石灰石的加入量为170 kg,石灰石以质量百分比表示的化学组成为:CaO 50.9%, MgO 2.6%,其余为杂质;硫酸钙的添加量为铝土矿与石灰石总质量的4% ;将物料混合,为模拟回转窑的烧结过程,从室温开始加热,以10°C /min的升温速度将烧结温度升至1000°C,然后以20°C /min的升温速度将温度升至1400°C,并在此温度下保温30分钟,而后炉内自然冷却;所得熟料中由于有y_2Ca0.Si02的存在,熟料发生自粉化,熟料中粒度小于0.074mm的颗粒可达90%以上;熟料以质量百分比表示的主要化学组成为:A1203 31.24%, Si02 11.71%,Fe203 4.22%,CaO 48.83%,MgO
2.49% ;熟料的物相组成主要包含 3Ca0.3A1203.CaS04U2Ca0.7A1203^ 2Ca0.Si02ίP MgO,此外还含有少量 2Ca0*Fe203和 Ca0*Ti02。
[0020] 将熟料用碳酸钠溶液进行氧化铝浸出,浸出温度为75°C,时间为30min,碳酸钠溶液浓度为1.29 mol/L ;浸出结束后进行过滤,对浸出后的滤液和滤渣分别进行成分分析,分析得出,氧化铝浸出率达85.63%。
[0021] 作为对比,将钙比C/A设为2.0,石灰石的加入量为206 kg,原料中不加入硫酸钙,并保证其他条件相同,重复上述实验,得到氧化铝的浸出率为71.16%。
[0022] 可见,加入硫酸钙后氧化铝的浸出率提高了近15个百分点;同时,石灰石配入量下降了 17%左右。
[0023] 实施例2:
[0024] 将100 kg低品位铝土矿破碎研磨,该低品位铝土矿以质量百分比计的化学组成为:A1203 50.3%、Si02 14.7%、Fe203 10.2%,其余为杂质;研磨后粒度小于0.074mm的颗粒占比达85%以上;然后按照钙比C/A=l.2配入石灰石,石灰石的加入量为117 kg,石灰石以质量百分比表示的化学组成为:CaO 57.8%, MgO 3.9%,其余为杂质;硫酸钙的添加量为铝土矿与石灰石总质量的10% ;将物料混合,并从室温开始加热,先以10°C /min的升温速度将烧结温度升至1000°C,然后以20°C /min的速度升温至1400°C,并在此温度下保温15分钟,而后炉内自然冷却;所得熟料中由于有Y_2Ca0.Si02的存在,熟料发生自粉化,熟料中粒度小于0.074mm的颗粒可达90%以上;熟料以质量百分比表示的主要化学组成为:A1203 33.33%,Si02 9.74%,Fe203 6.76%,CaO 44.87%,MgO 3.03% ;物相组成主要包含 3Ca03Al2<VCaS04、12Ca(>7Al203、2CaOS1jP MgO,此外还含有少量 2CaOFe 203和Ca0*Ti02o
[0025] 将熟料用碳酸钠溶液进行氧化铝浸出,浸出温度为70°C,时间为10 min,碳酸钠溶液浓度为1.61 mol/L ;浸出结束后进行过滤,对浸出后的滤液和滤渣分别进行成分分析,分析得出,氧化铝浸出率达86.28%ο
[0026] 作为对比,将钙比设为2.0,石灰石的加入量为155 kg,原料中不加入硫酸钙,并保证其他条件相同,重复上述实验,得到氧化铝的浸出率为72.48%。
[0027] 可见,配入硫酸钙后氧化铝的浸出率提高了近14个百分点;同时,石灰石配入量下降了 24%左右。
[0028] 实施例3:
[0029] 将100 kg低品位招土矿破碎研磨,该低品位招土矿由具有相应质量分数的如下成分组成:A1203 41.8%、Si02 19.2%、Fe203 14.7%,其余为杂质;研磨后粒度小于0.074mm的颗粒占比达85%以上;然后按照钙比C/A=l.4配入石灰石,石灰石的加入量为185 kg,石灰石以质量百分比计的化学组成为:Ca0 42.3%、MgO 0.6%,其余为杂质;硫酸钙的添加量为铝土矿与石灰石总质量的4%;将物料混合并烧结,烧结时在1375°C的温度下保温60分钟,而后炉内自然冷却;所得熟料中由于有Y_2Ca0.Si02的存在,熟料发生自粉化,熟料中粒度小于0.074mm的颗粒可达90%以上;熟料中含有以质量分数计的如下成分:A120326.58%,Si02 12.21%,Fe203 9.35%,CaO 49.77%,MgO 0.71% ;熟料的物相组成主要包含3Ca03Al203*CaS04、12Ca07Al203、2CaOS1#P MgO,此外还含少量 2Ca0*Fe 203和 Ca0.T1 2。
[0030] 将熟料用碳酸钠溶液进行氧化铝浸出,浸出温度为70°C,时间lOmin,碳酸钠溶液浓度为1.61 mol/L ;浸出结束后进行过滤,对浸出后的滤液和滤渣分别进行成分分析,分析得出,氧化铝浸出率达87.34%ο
[0031] 作为对比,将配钙比设为2.0,石灰石的加入量为217 kg,原料中不加入硫酸钙,并保证其他条件相同,重复上述实验,得到氧化铝的浸出率为75.62%。
[0032] 可见,配入硫酸钙后氧化铝的浸出率提高了近12个百分点;同时,石灰石配入量下降了 15%左右。
[0033] 实施例4:
[0034] 将100 kg低品位铝土矿破碎研磨,该低品位铝土矿以质量百分比计的成分为:A1203 58.7%、Si02 11.8%、Fe203 7.8%,其余为杂质;研磨后粒度小于0.074mm的颗粒占比达85%以上;然后按照钙比C/A=l.6配入石灰石,石灰石的加入量为142 kg,石灰石以质量百分比表示的化学组成为:CaO 55.8%、MgO 1.5%,其余为杂质;硫酸钙的添加量为铝土矿与石灰石总质量的2% ;将物料混合并烧结,烧结时在1300°C的温度下保温120分钟,而后炉内自然冷却;所得熟料中由于有y_2Ca0.Si02的存在,熟料发生自粉化,熟料中粒度小于0.074mm的颗粒可达90%以上;熟料包含以质量百分比计的如下成分:A1203 35.69%,Si027.18%,Fe203 4.74%, CaO 48.07%,MgO 1.29% ;熟料的物相组成主要包含 3Ca03Al203*CaS04、12CaO7Al203、2Ca0*Si0jP MgO,此外还含少量 2Ca0*Fe 203和 Ca0*Ti02。
[0035] 将熟料用碳酸钠溶液进行氧化铝浸出,浸出温度为70°C,时间lOmin,碳酸钠溶液浓度为1.61 mol/L ;浸出结束后进行过滤,对浸出后的滤液和滤渣分别进行成分分析,分析得出,氧化铝浸出率达86.45%ο
[0036] 作为对比,将钙比设为2.0,石灰石的加入量为165 kg,原料中不加入硫酸钙,并保证其他条件相同,重复上述实验,得到氧化铝的浸出率为74.38%。
[0037] 可见,配入硫酸钙后氧化铝的浸出率提高了约12个百分点;同时,石灰石配入量下降了 14%左右。
[0038] 本发明针对MgO杂质影响熟料中A1203浸出的问题,提供了一种新型的石灰烧结处理方法,该方法通过添加硫酸钙而改变了烧结熟料的物相组成,改善了熟料中氧化铝的浸出性能,并降低了石灰石配入量和渣量,具有较好的经济及社会效益。

Claims (6)

1.一种石灰烧结处理方法,其特征在于:将铝土矿、硫酸钙,以及含有氧化镁杂质的石灰石混合并烧结,烧结时在1300〜1400°C的温度下保温15〜120分钟,然后冷却即得熟料;其中,铝土矿与石灰石的钙比为1.2〜1.6:1,硫酸钙的添加量为铝土矿与石灰石总质量的2%〜10% ;所述钙比为扣除与Si02、Ti0jP Fe 203相结合的CaO后,剩余的CaO与A1203的摩尔比。
2.根据权利要求1所述的石灰烧结处理方法,其特征在于:所述铝土矿以质量百分比计的化学组成为:A1203 40%〜60%,Si02 10%〜20%,Fe203 7%〜15%,其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的石灰烧结处理方法,其特征在于:所述石灰石以质量百分比计的化学组成为:CaO 40%〜60%,MgO 0.5%〜4%,其余为杂质。
4.根据权利要求1所述的石灰烧结处理方法,其特征在于:所述冷却的方式为自然冷却。
5.一种熟料,其特征在于:由权利要求1〜4中的任一种方法制得,其含有如下成分:Al203、Si02、Fe203、Ca0 和 MgO ;其物相组成包含 3Ca03Al203*CaS04、12Ca07Al203、2Ca(>Si02和 MgO ο
6.根据权利要求5所述的熟料,其特征在于:所述各成分的质量百分比为:A1 20325% 〜36%,Si02 7% 〜15%,Fe203 4% 〜10%,CaO 44% 〜50%,MgO 0.5% 〜3.5%。
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