CN104609451B

CN104609451B - 干法烧结氧化铝的制备工艺

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Publication number: CN104609451B
Application number: CN201510046960.6A
Authority: CN
Inventors: 魏子贺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: CN104609451A

Abstract

本发明公开了一种干法烧结氧化铝的制备工艺，包含以下步骤：⑴粉磨步骤：将铝土矿中加入石灰石，碳酸钠，含氮化合物，按一定比例混合，并经粉磨成生料粉；按比例磨制具有一定细度的混合生料；⑵将步骤1得到的生料，输送至位于回转窑窑尾部的预热器内，其中预热器包括有2个旋风筒和一个分解炉，两个旋风筒连通，分解炉与其中一个旋风筒连通；⑶其中一个旋风筒的出料口的位置设有辅助进料口，通过辅助进料口加入还原剂焦炭粉，经所述预热器预热的生料以及焦炭粉在所述回转窑内进行煅烧；⑷对所述步骤3的煅烧产物进行冷却，得到氧化铝熟料。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为92%以上，熟料溶出率为90%以上。

Description

干法烧结氧化铝的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种氧化铝熟料的生产工艺，尤其涉及一种干法烧结氧化铝的工艺。

背景技术

CN1911806A公开了一种氧化铝自粉化熟料及其制备方法，包括有粉煤灰，石灰石，萤石，焦碳，将上述组份通过粉磨工序，煅烧工序，冷却工序得氧化铝自粉化熟料。使得氧化铝自粉化熟料全部通过0.2mm方孔筛，并且0.08mm方孔筛通过率达到95％以上，同时氧化铝溶出率也明显提高。

CN101434403A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：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％； (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。

CN102718240A公开了一种含铝矿物生产氧化铝的方法，其生产过程的步骤包括：(1)将含铝矿物配入石灰和碳酸钠，进行干法烧结成熟料；(2)将烧结熟料破碎后，进行溶出，溶出浆液经分离、洗涤得到铝酸钠溶液和赤泥渣；(3)铝酸钠溶液经脱硅后分解析出氢氧化铝，分解后的母液返回溶出工序，氢氧化铝经焙烧得到氧化铝产品；(4)赤泥渣直接用于水泥生产。

CN102951663A公开了一种氧化铝熟料的生产方法，包括以下步骤：步骤一、将粉煤灰、萤石与石灰石按比例混合，并经粉磨的生料粉，其中，生料中粉煤灰的质量含量为20～50％，生料中萤石的质量含量为0～15％，所述粉煤灰中氧化铝的质量含量为20～60％；步骤二、将所述步骤一得到的生料，输送至位于回转窑窑尾部位的预热器内，所述生料在所述预热器内的生产过程为：所述预热器包括有n个旋风筒及一个分解炉，其中，3≤n≤8，所述n个旋风筒和所述分解炉依照以下顺序逐个连通，第一个旋风筒至第n-1个旋风筒逐个连通，第n-1个旋风筒连通至所述分解炉，所述分解炉与第n个旋风筒连通，其中，所述n个旋风筒均连通有一个内部通有向上运动的高温烟气的换热管道，在所述第一个旋风筒的换热管道上连通有一个供所述生料进入所述预热器的进料管道，所述每一个换热管道内的高温烟气的风速为15～50m/s，且所述每一个换热管道为倾斜设置，与竖直方向呈0～90°角，所述n个旋风筒的底部均呈倒置的圆锥型，且从上到下锥角依次减小，锥角均为55～80°，所述第n个旋风筒的底部为出料口，所述出料口与所述回转窑连通，所述生料经过所述第一个旋风筒至第n-1个旋风筒中的各旋风筒、分解炉以及第n个旋风筒，进入所述回转窑；步骤三、所述第n个旋风筒的出料口的位置还设置有一辅助进料口，通过所述辅助进料口加入的还原剂焦炭粉，所述焦炭粉的加入量为所述步骤一制备的生料的质量的0～20％，经所述预热器预热的生料以及焦炭粉在所述回转窑内进行煅烧，煅烧温度在1100～1500℃，煅烧时间持续5～60min，煅烧结束；步骤四、对所述步骤三的煅烧产物进行冷却，得到氧化铝熟料。

CN104176754A公开了一种干法烧结生产氧化铝熟料的方法，其按照以下步骤进行：(1)将破碎后的低品位铝资源、石灰石、GN-1减水剂、碱液混合形成混合物，混合比例按原料的摩尔比N/R=0.96～1.0、C/S=1.97～2.0、C/T=1.0；(2)将所述混合物送入球磨机中研磨成料浆，添加循环母液且使料浆含水率为30～36%；(3)化验分析料浆中Na₂O含量，若Na₂O不足，补充Na₂CO₃，补充的量按摩尔N/R=0.96～1.0、 C/S=1.97～2.0、 C/T=1.0确定，同时加入GN-1减水剂研磨至料浆200目并且筛余物＜1%止，使料浆的含水率为30～37%，所述GN-1减水剂加入量是整个混合料浆重量的2.5～5‰；(4)用陶瓷柱塞泵将料浆泵入喷雾干燥塔中，使用来自辊道窑冷却段的热风，烘干脱水至其含水率为5～15%，所述热风温度≥550℃，料浆经喷雾干燥塔烘干，烘干脱水后形成细小球粒；(5)将所述细小球粒使用容量布料装置进入成型挤压机中，在75～200Kgf/cm²压力下，将球粒物料压成板坯，将所述板坯推入辊道窑辊道上，板坯经烘干段、预热段和烧结段形成烧结物料，将所述烧结物料放置辊道窑冷却段内风冷至100℃±10℃后进入熟料仓，所述辊道窑中烘干和预热段的辊棒采用普通钢辊、耐热钢辊，烧成段的辊棒采用氧化铝辊、硅碳棒，所述辊道窑的燃料为天然气、煤气，且天然气、煤气的空气过剩系数为1.05，所述辊道窑烧结段炉温为1250℃±30℃，进入熟料仓的烧结物料为半成品，对半成品进行再次冷却即为成品，再次冷却时产生的热风为二次风，用于喷雾干燥塔内料浆的脱水烘干。

基于上述现有技术可以看出，生产氧化铝熟料采用干法烧结比湿法烧结的优点已经基本达成共识；而且，从最终产品的性能来看，关键步骤就在于干法烧结生产氧化铝熟料的制备工艺。但是，目前众多的现有技术还处于摸索阶段，并没有固定的步骤可以遵循。基于上述考虑，本发明试图尝试一种新的干法烧结氧化铝的制备工艺，以进一步提高熟料的性能。

发明内容

本发明的目的是优化得出一种干法烧结生产氧化铝熟料的方法，其包含以下步骤：

⑴粉磨步骤：将铝土矿中加入石灰石，碳酸钠，含氮化合物（优选地，为尿素或三乙醇胺），按一定比例混合，并经粉磨成生料粉；优选的，其中，生料中铝土矿的质量含量为30-50%，生料中石灰石的质量含量为10-20%，生料中含氮化合物的质量含量为0.01-0.1%，铝土矿中氧化铝的质量含量为30-60%；优选地，按上述比例磨制具有一定细度的混合生料，生料的粒径目数为100-500目，更加优选为200-300目；

⑵将步骤1得到的生料，输送至位于回转窑窑尾部的预热器内，其中预热器包括有2个旋风筒和一个分解炉，两个旋风筒连通，分解炉与其中一个旋风筒连通；

⑶其中一个旋风筒的出料口的位置设有辅助进料口，通过辅助进料口加入还原剂焦炭粉，经所述预热器预热的生料以及焦炭粉在所述回转窑内进行煅烧。优选地，所述煅烧采用两步分段煅烧的方法，其中第一步煅烧温度在500-600℃，持续40-60min，第二步煅烧温度在1100-1150℃，煅烧时间持续20-30min；

⑷对所述步骤3的煅烧产物进行冷却，得到氧化铝熟料。

采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为92%以上，熟料溶出率为90%以上。

一般认为，生料的粒径越小，铝土矿粉与石灰石更加容易发生反应，有助于降低反应的温度，但是，本发明经过大量的实验发现，并非是生料粉的粒径越小，效果就越好，生料粉的粒径范围在100-500目之间的效果较好，如果小于100目，或大于500目，最终产品的自粉化率都会受到影响，熟料的溶出率也会有一定影响。

含氮化合物的加入不仅起到降低废气排放的效果，更重要的是可以有效提高熟料溶出率。

其中冷却步骤，第一阶段冷却：篦冷机冷却，将氧化铝熟料冷却在600^oC左右，第二阶段冷却：G式冷却剂，将篦冷机冷却后的氧化铝熟料继续冷却至80^oC以下。

采用两段煅烧的目的一方面是在于节能减排，另一方面，从最终产品的性能效果来看，两段煅烧能够明显提高熟料中自粉化率和溶出率，这是通常的一步煅烧法所不能达到的效果；同时，由于采用了两步煅烧法，因此在预热阶段不必采用多个旋风筒，减少了设备投入，降低成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1：

本实施例中氧化铝熟料的生产过程包括以下步骤：

⑴粉磨步骤：将铝土矿中加入石灰石，碳酸钠，尿素，按一定比例混合，并经粉磨成生料粉；其中，生料中铝土矿的质量含量为50%，生料中石灰石的质量含量为15%，生料中尿素的质量含量为0.01%，铝土矿中氧化铝的质量含量为50%左右；按上述比例磨制具有一定细度的混合生料，生料的粒径目数为100目；

⑶其中一个旋风筒的出料口的位置设有辅助进料口，通过辅助进料口加入还原剂焦炭粉，经所述预热器预热的生料以及焦炭粉在所述回转窑内进行两步分段煅烧：第一步煅烧温度在500℃，持续40min，第二步煅烧温度在1150℃，煅烧时间持续20min，煅烧结束；

⑷对所述步骤3的煅烧产物进行冷却，得到氧化铝熟料；第一阶段冷却：篦冷机冷却，将氧化铝熟料冷却在600^oC左右，第二阶段冷却：G式冷却剂，将篦冷机冷却后的氧化铝熟料继续冷却至80^oC以下。

采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为92%，熟料溶出率为92%。

实施例2：

尿素用量为0.05%，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为92.5%，熟料溶出率为92.5%。

实施例3：

尿素用量为0.1%，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为92.2%，熟料溶出率为92%。

实施例4：

生料粒径目数为200目，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为94%，熟料溶出率为92%。

实施例5：

生料粒径目数为300目，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为94.5%，熟料溶出率为92%。

实施例6：

生料粒径目数为500目，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为93%，熟料溶出率为91%。

实施例7：

第一步煅烧温度在600℃，持续40min，第二步煅烧温度在1150℃，煅烧时间持续20min，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为94%，熟料溶出率为92%。

实施例8：

第一步煅烧温度在400℃，持续40min，第二步煅烧温度在1150℃，煅烧时间持续20min，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为92%，熟料溶出率为90%。

实施例9：

第一步煅烧温度在700℃，持续40min，第二步煅烧温度在1150℃，煅烧时间持续20min，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为92%，熟料溶出率为90%。

实施例10：

煅烧采用一步法，即在1150℃，煅烧时间持续60min，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为89%，熟料溶出率为82%。

实施例11：

用三乙醇胺代替尿素，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为94.5%，熟料溶出率为94%。

实施例12：

用三乙醇胺代替尿素，其它同实施例7。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为94.5%，熟料溶出率为94.5%。

对比例1：

不加入尿素，其它同实施例1。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为88%，熟料溶出率为78%。

对比例2：

不加入三乙醇胺，其它同实施例12。采用碱溶液对冷却后的氧化铝熟料进行溶出，最终氧化铝熟料中自粉化率为89%，熟料溶出率为80%。

通过实施例1与对比例1的比较以及实施例12与对比例2对比较可见，加入含氮化合物可以明显提高最终氧化铝熟料中自粉化率和熟料溶出率。

通过实施例1-3的比较可见，尿素的加入量为0.05%时为最佳。

通过实施例1与实施例4-6的比较可见，生料粒径为200-300目为最佳。

实施例1与实施例7-9的比较可见，第一步的煅烧温度在500-600℃为最佳。

通过实施例1与实施例10的比较可见，采用两步煅烧法相比一步煅烧法，可以明显提高终氧化铝熟料中自粉化率和熟料溶出率。

通过实施例1和7的比较可见，用三乙醇胺比用尿素的效果更佳。

Claims

1.一种干法烧结生产氧化铝熟料的方法，其特征在于包括如下步骤：

⑴粉磨步骤：将铝土矿中加入石灰石，碳酸钠，含氮化合物，按一定比例混合，并经粉磨成生料粉；

⑵将步骤⑴得到的生料，输送至位于回转窑窑尾部的预热器内，其中预热器包括有2个旋风筒和一个分解炉，两个旋风筒连通，分解炉与其中一个旋风筒连通；

⑶其中一个旋风筒的出料口的位置设有辅助进料口，通过辅助进料口加入还原剂焦炭粉，经所述预热器预热的生料以及焦炭粉在所述回转窑内进行煅烧；

⑷对所述步骤⑶的煅烧产物进行冷却，得到氧化铝熟料；

其中，所述含氮化合物为三乙醇胺；所述煅烧采用两步分段煅烧方式，其中第一步在500-600^oC低温煅烧，持续40-60min，第二步在1100-1150^oC煅烧，煅烧时间持续20-30min。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：其中，生料中铝土矿的质量含量为30-50%，生料中石灰石的质量含量为10-20%，生料中含氮化合物的质量含量为0.01-0.1%，铝土矿中氧化铝的质量含量为30-60%，按上述比例进一步磨制具有一定细度的混合生料，生料的粒径目数为200-300目。

3.如权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于：焦炭粉的粒度为0.5-2mm。