CN104843751B - 一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统及活化煅烧和溶出方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是为克服现有铝土矿溶出技术上的不足，提供一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统及活化煅烧和溶出方法，属于冶金技术领域。该系统包括活化煅烧单元，矿浆调配单元，溶出单元，燃料供应单元，循环母液供应单元，石灰供应单元；该系统还包括含硫废气处理单元和干铝土矿粉制备单元。利用了上述装置的一种铝土矿活化煅烧和溶出方法，包括(1)制备铝土矿粉、(2)活化煅烧、(3)调配矿浆、(4)低温溶出。通过该系统生产氧化铝，使铝土矿经过活化煅烧，改变铝土矿中Al₂O₃的赋存形态，其能耗低、产品质量高、相对溶出率提高4％左右、经济效益好，还可以充分利用高硫铝土矿资源。

Description

一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统及活化煅烧和溶出方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统及活化煅烧和溶出方法。

背景技术

我国的铝土矿绝大多数为难溶性一水硬铝石，其特点为高铝、高硅、低铝硅比(A/S，Al₂O₃/SiO₂质量比)、低铁、难溶等；近几年来，也探明了约6亿吨高硫(全硫S_T≥0.7％)型铝矿石并逐步用于氧化铝的生产。由于一水硬铝石的这些特点，使得我国氧化铝生产相对溶出率低、能耗高、效益差。而高硫铝土矿中的硫和有机碳在氧化铝生产过程中，形成的草酸盐，不仅会对设备造成腐蚀，而且还会对生产工艺造成严重影响。

铝土矿溶出过程是拜耳法生产氧化铝的核心，也是主要能耗工序之一，氧化铝实际溶出率和能耗是影响氧化铝生产效益的重要指标。

目前，溶出工艺的特点概括为：溶出温度高、溶出压力高、循环母液浓度高、溶出液苛性碱α_k高、相对溶出率低、能耗高、效益差。因此，氧化铝从业科技工作者也对如何降低溶出压力和温度、降低循环母液浓度和溶出液苛性碱α_k、提高溶出率等方面做了大量的研究和尝试，却一直都很难将溶出工艺提高到一个新的水平。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有铝土矿溶出技术上的不足，提供一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统及活化煅烧和溶出方法，使铝土矿经过活化煅烧，改变铝土矿中Al₂O₃的赋存形态，提高铝土矿相对溶出率，降低溶出能耗，提高经济效益。

为达到上述目的，本发明的技术方案之一为，一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统，包括活化煅烧单元，矿浆调配单元，溶出单元，燃料供应单元，循环母液供应单元，石灰供应单元；活化煅烧单元与矿浆调配单元连接，矿浆调配单元与溶出单元连接，燃料供应单元与活化煅烧单元连接，循环母液供应单元和石灰供应单元分别与矿浆调配单元连接；

该系统还可以包括含硫废气处理单元，含硫废气处理单元与活化煅烧单元连接；

该系统也可以包括干铝土矿粉制备单元，干铝土矿粉制备单元与活化煅烧单元连接；

所述的活化煅烧单元为煅烧炉，用于煅烧铝土矿粉，煅烧炉为带有气体净化装置的悬浮煅烧炉、流态化闪速煅烧炉或循环流化床煅烧炉；

所述的矿浆调配单元为搅拌槽，用于将循环母液供应单元来的循环母液、石灰供应单元来的石灰和活化煅烧单元来的煅烧过的铝土矿粉搅拌制成矿浆；

所述的溶出单元用于溶出氧化铝，(1)由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器以及停留管道组成，或(2)由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器以及压煮器组成；所述的预脱硅槽由加热槽、脱硅槽和出料槽组成；

所述的燃料供应单元中的燃料为气体燃料、液体燃料或固体燃料；

所述的干铝土矿粉制备单元为粉磨设备，粉磨设备为立式磨、高压辊压机或球磨机；

所述含硫废气处理单元为气体脱硫装置。

该系统中物料的流向为：铝土矿粉可直接进入活化煅烧单元，铝土矿石经干铝土矿粉制备单元磨成矿粉后进入活化煅烧单元，经燃料供应单元提供的燃料煅烧，对于高硫铝土矿在煅烧过程中可通过气体脱硫装置除掉含硫废气；然后将循环母液供应单元提供的循环母液、石灰供应单元提供的石灰和活化煅烧单元煅烧过的矿粉在矿浆调配单元调配成矿浆；再将矿浆转入溶出单元进行溶出，得到溶出液和赤泥。

本发明的技术方案之二为，一种铝土矿活化煅烧和溶出方法，利用了上述的系统，包括如下步骤：

(1)制备铝土矿粉

取Al₂O₃质量含量＞40％、质量含量波动范围±1.0％、A/S(Al₂O₃/SiO₂质量比)≥4.0、A/S波动范围±0.5、细度≤500μm的高硫或低硫铝土矿粉送至活化煅烧单元；

或者，将Al₂O₃质量含量＞40％、质量含量波动范围±1.0％、A/S(Al₂O₃/SiO₂质量比)≥4.0、A/S波动范围±0.5的高硫或低硫铝土矿石，经干铝土矿粉制备单元的粉磨设备，如立式磨、高压辊压机或球磨机，研磨成细度≤500μm的铝土矿粉，送至活化煅烧单元；

其中，高硫铝土矿及矿粉的含硫量≥0.7％，低硫铝土矿及矿粉的硫含量＜0.7％；

(2)活化煅烧

铝土矿粉在活化煅烧单元内经煅烧，将铝土矿中的有效成分Al₂O₃·H₂O煅烧成活性高的中间态α＇-Al₂O₃，煅烧温度为500～850℃，采用悬浮煅烧炉或流态化闪速煅烧炉的煅烧时间为5～40s，采用循环流化床煅烧炉的煅烧时间为10～30min，再将煅烧过的铝土矿粉随炉冷却至≤80℃，然后送至矿浆调配单元；燃料供应单元中燃料燃烧产生的烟气，连同铝土矿在煅烧过程中产生的水蒸气，经活化煅烧单元内的净化装置净化后排入大气；对于高硫铝土矿粉，活化煅烧过程所产生的含硫废气经过含硫废气处理单元喷入的过量(以废气中折合SO₃质量计算)氧化镁浆液或石灰石浆液处理净化后排入大气，脱硫效率65％以上；

(3)调配矿浆

在矿浆调配单元内开启搅拌，依次加入循环母液供应单元提供的循环母液、石灰供应单元提供的石灰和煅烧过的干矿粉搅拌成矿浆；

其中，所述的循环母液为：Na₂O_k(由NaOH折算成的Na₂O)180～220g/L，Na₂O_c(由Na₂CO₃折算成的Na₂O)18～22g/L，Al₂O₃130～170g/L；所述的矿浆为：固含量300～600g/L，石灰(以CaO计)掺加质量为煅烧过的干矿粉质量的6％～12％；

(4)低温溶出

矿浆流入溶出单元中，首先在加热脱硅槽中，用蒸汽1加热至100～105℃后，进入脱硅槽预脱硅(预脱硅是指高岭石中的二氧化硅与碱液反应并溶解于碱液中)，预脱硅时间4～10h；预脱硅后的矿浆，进入管道预热器中用蒸汽2预热至200～220℃后进入停留管道溶出或者进入压煮器溶出，溶出时间20～40min，得到溶出液和赤泥；

得到的溶出液α_k＝1.38～1.42、溶出赤泥A/S＝1.0～1.2、溶出赤泥N/S(Na₂O/SiO₂质量比)＝0.3～0.5、相对溶出率97％以上；

再将溶出液按常规方法分离出氢氧化铝后得到的溶液即为步骤(3)所述的循环母液；

较好的，所述的蒸汽1为158℃、0.6MPa的饱和蒸汽，蒸汽2为250℃、3.98MPa的饱和蒸汽。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本系统能耗低、产品质量高、相对溶出率提高4％左右、生成能力大、经济效益好、污染低、环境友好，可处理高硫铝土矿资源。

(2)干铝土矿粉制备单元中设备易于大型化。可节省投资、简化流程、减少占地面积、降低能耗，降低能耗折合每吨氧化铝0.5％(约合55MJ)以上。

(3)本方法的溶出工艺参数进一步优化。由于采用铝土矿活化煅烧技术，使其有效成分Al₂O₃·H₂O煅烧成活性高的中间状α＇-Al₂O₃，使得溶出阶段时，循环碱液浓度降低、溶出时间缩短为20min，溶出温度由常规的260～265℃降低为200～220℃，溶出液α_k可降低到1.38，相对溶出率97％以上，每t铝土矿可多生产18kg以上的Al₂O₃；并且随着工艺流程的简化，可大大减少管道的长度，减少沿程阻力损失和设备的制造压力等级，可降低溶出单元的投资40％以上。

(4)本方法的循环碱液浓度降低。常规循环母液苛性碱浓度240g/L以上，本发明苛性碱浓度为180～220g/L，循环碱液浓度的减低可大大减轻母液蒸发的强度，可减少蒸水量25～30％，相应地减少新蒸汽消耗25～30％，折合每吨氧化铝降低能耗6.2～7.4％。

(5)本方法还可以充分利用高硫铝土矿资源。

附图说明

图1、本发明实施例1中铝土矿活化煅烧低温溶出系统各单元的连接关系；

其中，1、干铝土矿粉制备单元，2、活化煅烧单元，3、矿浆调配单元，4、溶出单元，5、燃料供应单元，6、循环母液供应单元，7、石灰供应单元，8、含硫废气处理单元；

图2、本发明实施例3中铝土矿活化煅烧低温溶出系统各单元的连接关系；

图3、本发明实施例4中铝土矿活化煅烧低温溶出系统各单元的连接关系。

具体实施方式

本发明中所使用的石灰为含有CaO的原料，包括生石灰、熟石灰等；

铝土矿不仅为低硫铝土矿、高硫铝土矿，还包括铝矾土、低品位的高铝粉煤灰等。

实施例中干铝土矿粉制备单元的主要设备规格：

高压辊压机：Φ1.5m，处理量450t/h，细度≤500μm，产能130t/h；

立式磨：Φ3.0m，细度≤500μm，产能130t/h

活化煅烧单元的主要设备规格：

悬浮煅烧炉：Φ5.9m×18.500m，干料产能1500t/d，

循环流化床煅烧炉：Φ5.9m×18.5m，干料产能1500t/d，

流态化闪速煅烧炉：Φ6.1m×19.0m，干料产能1500t/d；

矿浆调配单元的主要设备规格：

搅拌槽2台，规格为Φ10m×15m，合格槽1台，规格为Φ10m×15m；

溶出单元的主要设备规格：

预脱硅槽6台，规格为Φ8m×14m，其中，加热槽2台，脱硅槽3台，出料槽1台；

管道预热器Φ426mm×10mm/Φ325mm×14mm，每级长度为300m，共6级；

停留管道，Φ426mm×20mm，长度1250m；

压煮器8～16台，规格为Φ3m×18m，其中，预热压煮器2～4台，新蒸汽加热压煮器4～8台，保温溶出器2～4台；

上述设备构成的系统的矿浆处理能力为：520m³/h～550m³/h。

实施例1

一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统，由干铝土矿粉制备单元1，活化煅烧单元2，矿浆调配单元3，溶出单元4，燃料供应单元5，循环母液供应单元6，石灰供应单元7和含硫废气处理单元8组成；

干铝土矿粉制备单元1为立式磨粉磨系统；其它设备主要包括：给料机、收尘器、排风机、输送机等设备等，通过载流管将各设备连接成粉磨系统；用于制备铝土矿粉；

活化煅烧单元2为循环流化床煅烧炉系统，主要包括料仓、计量机、给料机、干燥器、悬浮分离器、悬浮预热器、循环流化床煅烧炉、热旋风分离器、二个悬浮冷却器、深度冷却器、输灰机、鼓风机、除尘器、排风机、储存仓、定量给料机、输灰泵等设备，通过载流管将各设备连接成悬浮煅烧炉系统；用于煅烧铝土矿粉；

矿浆调配单元3采用焙烧后干矿粉加入循环母液和石灰制备矿浆系统，主要由二个搅拌槽、一个合格槽、2个倒料泵、1个出料泵等组成，载流管将各设备连接成溶出单元；用于将循环母液供应单元6通过管道输送来的循环母液、石灰供应单元7通过输送设备输送来的石灰和活化煅烧单元4中的输送泵输送来的矿粉搅拌制成矿浆；

溶出单元4采用预脱硅、管道预热和压煮器溶出系统，主要由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器和停留管道组成，其中包括：二个加热槽、三个脱硅槽、一个出料槽、倒料泵、高压隔膜泵、六级管道预热器、六个闪蒸槽、四个预热压煮器，八个新蒸汽加热压煮器，四个保温溶出器、十六个自蒸发器、十六个冷凝水罐、新蒸汽闪蒸槽、二次冷凝水泵、新蒸汽冷凝水泵等设备，载流管将各设备连接成溶出单元；用于溶出氧化铝；蒸汽为压力和温度不同的两种饱和蒸汽；

燃料供应单元5中的燃料为冷煤气；

含硫废气处理单元8为气体脱硫装置；

循环母液供应单元6和石灰供应单元7分别用于储存循环母液和石灰；

其中，干铝土矿粉制备单元1中的输送机与活化煅烧单元2中的料仓通过管道连接，活化煅烧单元2中的输灰泵与矿浆调配单元3中的2个搅拌槽通过管道连接，矿浆调配单元3中出料泵与溶出单元4中2个加热槽通过管道连接，燃料供应单元5通过管道分别与活化煅烧单元2中的循环流化床煅烧炉和干燥器连接，含硫废气处理单元8的气体脱硫装置通过管道与活化煅烧单元2中的旋风分离器连接，循环母液供应单元6通过管道、石灰供应单元7通过输送设备与矿浆调配单元3中的二个搅拌槽连接。

利用上述系统的铝土矿活化煅烧和溶出方法，包括如下步骤：

(1)制备铝土矿粉

将Al₂O₃质量含量为45％、质量含量波动范围±1.0％、A/S为4.5、A/S波动范围±0.5、含硫量≥0.7％的高硫铝土矿石，经干铝土矿粉制备单元1中的立式磨系统研磨成细度≤500μm的铝土矿粉后，经干铝土矿粉制备单元1中的输送机输送至活化煅烧单元2中的料仓内；

(2)活化煅烧

铝土矿粉在活化煅烧单元2的循环流化床煅烧炉系统内经煅烧，将铝土矿中的有效成分Al₂O₃·H₂O煅烧成活性高的中间态α＇-Al₂O₃，煅烧温度为650～750℃，煅烧时间为10min，再将煅烧的干矿粉在循环流化床煅烧炉系统中冷却至温度≤80℃，然后用输灰泵将干矿粉送至矿浆调配单元3中的搅拌槽；燃料供应单元5中的冷煤气在活化煅烧单元2中的循环流化床煅烧炉内燃烧产生的烟气连同铝土矿在煅烧过程中产生的水蒸气经活化煅烧单元2内的净化装置除尘器净化后排入大气；煅烧过程所产生的含硫废气经过在含硫废气处理单元8喷入的过量(以废气中折合SO₃质量含量计算)氧化镁浆液处理净化后排入大气，脱硫效率65％以上；

(3)调配矿浆

在矿浆调配单元3的搅拌槽内开启搅拌，依次加入循环母液供应单元6提供的Na₂O_k220g/L，Na₂O_c22g/L，Al₂O₃170g/L的循环母液、石灰供应单元7提供的石灰和煅烧过的干矿粉搅拌成固含量为600g/L的矿浆，石灰(以CaO计)掺加质量为干矿粉质量的12.0％；再经倒料泵将矿浆送至出料槽，由出料泵将矿浆送至溶出单元4中的加热槽内；

(4)低温溶出

矿浆流入溶出单元4中，首先在加热槽中，用158℃、0.6MPa的饱和蒸汽将矿浆加热至100℃后，进入脱硅槽预脱硅，脱硅时间10h；预脱硅后的矿浆，进入管道预热器中用250℃、3.98MPa的饱和蒸汽预热至200℃，然后进入压煮器内压煮溶出，溶出时间为40min，得到溶出液和赤泥；溶出液α_k＝1.42、溶出赤泥A/S＝1.1、溶出赤泥N/S＝0.4、相对溶出率97.1％；

再将溶出液按常规方法分离出氢氧化铝后得到的溶液即为步骤(3)所述的Na₂O_k220g/L，Na₂O_c22g/L，Al₂O₃170g/L的循环母液。

与传统的拜耳法相比，每生产一吨氧化铝，可节省能耗6.7％(约合0.74GJ)以上、每t铝土矿可多回收18.6kg氧化铝，经济效益显著。

实施例2

利用实施例1所述系统的铝土矿活化煅烧和溶出方法，包括如下步骤：

(1)制备铝土矿粉

将Al₂O₃质量含量为60％、质量含量波动范围±1.0％、A/S(Al₂O₃/SiO₂质量比)为6.5、A/S波动范围±0.5、含硫量≥0.7％的高硫铝土矿石，经干铝土矿粉制备单元1中的立式磨系统研磨成细度≤500μm的铝土矿粉后，经干铝土矿粉制备单元1中的输送机输送至活化煅烧单元2中料仓内；

(2)活化煅烧

铝土矿粉在活化煅烧单元2的循环流化床煅烧炉系统内经煅烧，将铝土矿中的有效成分Al₂O₃·H₂O煅烧成活性高的中间态α＇-Al₂O₃，煅烧温度为600～700℃，煅烧时间为30min，再将煅烧的干矿粉在循环流化床煅烧炉系统内冷却至温度≤80℃，然后经输灰泵将干矿粉送至矿浆调配单元3中的搅拌槽；燃料供应单元5中的冷煤气在活化煅烧单元2中的循环流化床煅烧炉内燃烧产生的烟气连同铝土矿在煅烧过程中产生的水蒸气经活化煅烧单元2内的净化装置除尘器净化后排入大气；煅烧过程所产生的含硫废气经过在含硫废气处理单元8喷入的过量(以废气中折合SO₃质量含量计算)石灰石浆液处理净化后排入大气，脱硫效率65％以上；

(3)调配矿浆

在矿浆调配单元3的搅拌槽内开启搅拌，依次加入循环母液供应单元6提供的Na₂O_k200g/L，Na₂O_c21g/L，Al₂O₃160g/L的循环母液、石灰供应单元7提供的石灰和煅烧过的干矿粉搅拌成固含量500g/L的矿浆，石灰(以CaO计)掺加质量为干矿粉质量的6.0％；再经倒料泵将矿浆送至出料槽，由出料泵将矿浆送至溶出单元4中的加热槽内；

(4)低温溶出

矿浆流入溶出单元4中，首先在加热槽中，用158℃、0.6MPa的饱和蒸汽将矿浆加热至105℃后，进入脱硅槽预脱硅，脱硅时间4h；预脱硅后的矿浆，进入管道预热器中用250℃、3.98MPa的饱和蒸汽预热至215℃，然后进入压煮器内压煮溶出，溶出时间为40min，得到溶出液和赤泥；溶出液α_k＝1.38、溶出赤泥A/S＝1.1、溶出赤泥N/S＝0.4、相对溶出率98.2％；

再将溶出液按常规方法分离出氢氧化铝后得到的溶液即为步骤(3)所述的Na₂O_k200g/L，Na₂O_c21g/L，Al₂O₃160g/L的循环母液。

与传统的拜耳法相比，每生产一吨氧化铝，可节省能耗7.0％(约合0.77GJ)以上、每t铝土矿可多回收31.1kg氧化铝，经济效益显著。

实施例3

一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统，由活化煅烧单元2，矿浆调配单元3，溶出单元4，燃料供应单元5，循环母液供应单元6和石灰供应单元7组成；

活化煅烧单元2为悬浮煅烧炉系统，主要包括料仓、计量机、给料机、干燥器、悬浮分离器、悬浮预热器、悬浮煅烧炉、热悬浮分离器、二个悬浮冷却器、深度冷却器、输灰机、鼓风机、除尘器、排烟机、烟囱、储存仓、定量给料机、输灰泵等设备，通过载流管将各设备连接成悬浮煅烧炉系统；用于煅烧铝土矿粉；

矿浆调配单元同实施例1；

溶出单元4采用预脱硅、管道预热和管道溶出系统，主要由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器和停留管道组成，其中包括：二个加热槽、三个脱硅槽、一个出料槽、倒料泵、高压隔膜泵、六级管道预热器、六个闪蒸槽、停留管道、七个自蒸发器、六个冷凝水罐、新蒸汽闪蒸槽、二次冷凝水泵、新蒸汽冷凝水泵等设备，载流管将各设备连接成溶出单元；用于溶出氧化铝；蒸汽为压力和温度不同的两种饱和蒸汽；

燃料供应单元5中的燃料为天然气；

循环母液供应单元6和石灰供应单元7分别用于储存循环母液和石灰；

其中，活化煅烧单元2中的输灰泵与矿浆调配单元3中的2台搅拌槽通过管道连接，矿浆调配单元3中的出料泵与溶出单元4中的二个加热槽通过管道连接，燃料供应单元5通过管道分别与活化煅烧单元2中的煅烧炉和干燥器连接，循环母液供应单元6通过管道、石灰供应单元7通过输送设备分别与矿浆调配单元3中的2台搅拌槽连接。

利用上述系统的铝土矿活化煅烧和溶出方法，包括如下步骤：

(1)制备铝土矿粉

取Al₂O₃质量含量为65％、质量含量波动范围±1.0％、A/S＝7、A/S波动范围±0.5、细度为100％≤500μm、99％≤315μmm、70～80％≤63μm的铝土矿粉送至活化煅烧单元2的料仓内；

(2)活化煅烧

铝土矿粉在活化煅烧单元2的悬浮煅烧炉系统内经煅烧，将铝土矿中的有效成分Al₂O₃·H₂O煅烧成活性高的中间态α＇-Al₂O₃，煅烧温度为500～600℃，煅烧时间为40s，再将煅烧的干矿粉在悬浮煅烧炉系统中冷却至≤80℃，然后由输灰泵将干矿粉送至矿浆调配单元3中的搅拌槽；燃料供应单元5中的天然气在活化煅烧单元2中的悬浮煅烧炉内燃烧产生的烟气连同铝土矿在焙烧过程中产生的水蒸气经活化煅烧单元2内的净化装置除尘器净化后排入大气；

(3)调配矿浆

在矿浆调配单元3的搅拌槽内开启搅拌，依次加入循环母液供应单元6提供的Na₂O_k180g/L，Na₂O_c18g/L，Al₂O₃130g/L的循环母液、石灰供应单元7提供的石灰和煅烧过的铝土矿粉搅拌成固含量为450g/L的矿浆，石灰(以CaO计)掺加质量为煅烧过的铝土矿粉质量的7％；再经倒料泵将矿浆送至出料槽，由出料泵将矿浆送至溶出单元4中的加热槽内；

(4)低温溶出

矿浆流入溶出单元4中，首先在加热槽中，用158℃、0.6MPa的饱和蒸汽加热至105℃后，进入脱硅槽预脱硅，脱硅时间5h；预脱硅后的矿浆，进入管道预热器中用250℃、3.98MPa的饱和蒸汽预热至220℃，然后在停留管道中溶出，溶出时间30min，得到溶出液和赤泥；溶出液α_k＝1.38、溶出赤泥A/S＝1.2、溶出赤泥N/S＝0.3、相对溶出率98.3％；

再将溶出液按常规方法分离出氢氧化铝后得到的溶液即为步骤(3)所述的Na₂O_k180g/L，Na₂O_c18g/L，Al₂O₃130g/L的循环母液。

与传统的拜耳法相比，每生产一吨氧化铝，可节省能耗7.8％(约合0.86GJ)以上、每t铝土矿可多回收34.7kg氧化铝，经济效益显著。

实施例4

一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统，由干铝土矿粉制备单元1，活化煅烧单元2，矿浆调配单元3，溶出单元4，燃料供应单元5，循环母液供应单元6和石灰供应单元7组成；

干铝土矿粉制备单元1为高压辊压机粉磨系统，主要设备包括：给料机、高压辊压机、提升机、分级机、除尘器、排风机和输送机等，通过载流管将各设备连接成粉磨系统；用于制备铝土矿粉；

活化煅烧单元2为流态化闪速煅烧炉系统，主要包括料仓、计量机、给料机、干燥器、悬浮分离器、悬浮预热器、预热炉、停留槽、闪速煅烧炉、热悬浮分离器、三个悬浮冷却器、深度冷却器、除尘器、输灰机、鼓风机、排烟机、烟囱、储存仓、定量给料机、输灰泵等设备，通过载流管将各设备连接成流态化闪速煅烧炉系统；用于煅烧铝土矿粉；

矿浆调配单元3同实施例1；

溶出单元4采用预脱硅、管道预热和压煮器溶出系统，主要由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器和停留管道组成，其中包括：由二个加热槽、三个脱硅槽、一个出料槽、倒料泵、高压隔膜泵、六级管道预热器、六个闪蒸槽、二个预热压煮器，四个新蒸汽加热压煮器，二个保温溶出器、八个自蒸发器、十四个冷凝水罐、新蒸汽闪蒸槽、二次冷凝水泵、新蒸汽冷凝水泵等设备，载流管将各设备连接成溶出单元；用于溶出氧化铝；蒸汽为压力和温度不同的两种饱和蒸汽；

燃料供应单元5中的燃料为重油；

循环母液供应单元6和石灰供应单元7分别用于储存循环母液和石灰；

干铝土矿粉制备单元1中的输送机与活化煅烧单元2中的料仓通过管道连接，活化煅烧单元2中的输送泵与矿浆调配单元3中的搅拌槽通过管道连接，矿浆调配单元3的出料泵与溶出单元4中的加热槽通过管道连接，燃料供应单元5经管道与活化煅烧单元2中的闪速煅烧炉连接，循环母液供应单元6通过管道、石灰供应单元7通过输送设备分别与矿浆调配单元3中的搅拌槽连接。

利用上述系统的铝土矿活化煅烧和溶出方法，包括如下步骤：

(1)制备铝土矿粉

将Al₂O₃质量含量65％、质量含量波动范围±1.0％、A/S为10.0、A/S波动范围±0.5的铝土矿石，经干铝土矿粉制备单元1的高压辊压机研磨成细度为≤500μm的铝土矿粉后，经输送机输送至活化煅烧单元2中的料仓内；

(2)活化煅烧

铝土矿粉在活化煅烧单元2的流态化闪速煅烧炉系统内经煅烧，将铝土矿中的有效成分Al₂O₃·H₂O煅烧成活性高的中间态α＇-Al₂O₃，煅烧温度为750～850℃，煅烧时间为5s，再将煅烧的干矿粉在流态化闪速煅烧炉系统中冷却至温度≤80℃，然后由输灰泵送至矿浆调配单元3中的搅拌槽；燃料供应单元5中的重油在活化煅烧单元2中的悬浮煅烧炉内燃烧产生的烟气连同铝土矿在焙烧过程中产生的水蒸气经活化煅烧单元2内的净化装置除尘器净化后排入大气；

(3)调配矿浆

在矿浆调配单元3的搅拌槽内开启搅拌，依次加入循环母液供应单元6提供的Na₂O_k200g/L，Na₂O_c20g/L，Al₂O₃150g/L的循环母液、石灰供应单元7提供的石灰和煅烧过的铝土矿粉搅拌成固含量300g/L的矿浆，石灰(以CaO计)掺加质量为煅烧过的铝土矿粉质量的7.5％；再经倒料泵将矿浆送至出料槽，由出料泵将矿浆送至溶出单元4中的加热槽内；

(4)低温溶出

矿浆流入溶出单元4中，首先在加热槽中，用158℃、0.6MPa的饱和蒸汽将矿浆加热至103℃后，进入脱硅槽预脱硅，脱硅时间4h；预脱硅后的矿浆，进入管道预热器中用250℃、3.98MPa的饱和蒸汽预热至210℃，然后进入压煮器内压煮溶出，溶出时间为20min，得到溶出液和赤泥；溶出液α_k＝1.40、溶出赤泥A/S＝1.2、溶出赤泥N/S＝0.4、相对溶出率97.8％；

再将溶出液按常规方法分离出氢氧化铝后得到的溶液即为步骤(3)所述的Na₂O_k200g/L，Na₂O_c20g/L，Al₂O₃150g/L的循环母液。

与传统的拜耳法相比，每生产一吨氧化铝，可节省能耗7.0％(约合0.77GJ)以上、每t铝土矿可多回收31.1kg氧化铝，经济效益显著。

最后需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统，其特征在于，包括活化煅烧单元，矿浆调配单元，溶出单元，燃料供应单元，循环母液供应单元，石灰供应单元；

其中，活化煅烧单元与矿浆调配单元连接，矿浆调配单元与溶出单元连接，燃料供应单元与活化煅烧单元连接，循环母液供应单元和石灰供应单元分别与矿浆调配单元连接；

所述的活化煅烧单元为煅烧炉；所述的矿浆调配单元为搅拌槽；所述的溶出单元由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器以及停留管道组成，或由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器以及压煮器组成；所述的预脱硅槽由加热槽、脱硅槽和出料槽组成；

煅烧炉为带有气体净化装置的悬浮煅烧炉、流态化闪速煅烧炉或循环流化床煅烧炉。

2.根据权利要求1所述的一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统，其特征在于，该系统还包括含硫废气处理单元，含硫废气处理单元与活化煅烧单元连接；含硫废气处理单元为气体脱硫装置。

3.根据权利要求1所述的一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统，其特征在于，该系统还包括干铝土矿粉制备单元，干铝土矿粉制备单元与活化煅烧单元连接；干铝土矿粉制备单元为粉磨设备；所述粉磨设备为立式磨、高压辊压机或球磨机。

4.一种铝土矿活化煅烧和溶出方法，利用了权利要求1所述的系统，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备铝土矿粉

(1a)取铝土矿粉送至活化煅烧单元；

所述的铝土矿粉为Al₂O₃质量含量＞40％、质量含量波动范围±1.0％、A/S≥4.0、A/S波动范围±0.5、细度≤500μm的的高硫铝土矿粉或低硫铝土矿粉；

或者，(1b)将铝土矿石经干铝土矿粉制备单元研磨成铝土矿粉后，送至活化煅烧单元；

所述的铝土矿石为Al₂O₃质量含量＞40％、质量含量波动范围±1.0％、A/S≥4.0、A/S波动范围±0.5的的高硫或低硫铝土矿石，并且研磨成的铝土矿粉细度≤500μm；

(2)活化煅烧

铝土矿粉在活化煅烧单元内经煅烧，然后送至矿浆调配单元；燃料供应单元中燃料燃烧产生的烟气，连同铝土矿在焙烧过程中产生的水蒸气，经活化煅烧单元内的净化装置净化后排入大气；对于高硫铝土矿粉，活化煅烧过程所产生的含硫废气经过含硫废气处理单元喷入的过量氧化镁浆液或石灰石浆液处理净化后排入大气；

煅烧制度为，煅烧温度500～850℃，采用悬浮煅烧炉或流态化闪速煅烧炉的煅烧时间为5～40s，采用循环流化床煅烧炉的煅烧时间为10～30min，再将煅烧好的铝土矿粉随炉冷却至≤80℃；

(3)调配矿浆

在矿浆调配单元内开启搅拌，依次加入循环母液供应单元提供的循环母液、石灰供应单元提供的石灰和煅烧过的铝土矿粉，搅拌成矿浆；

所述的循环母液为：Na₂O_k180～220g/L，Na₂O_c18～22g/L，Al₂O₃130～170g/L；所述的矿浆为：固含量300～600g/L，以氧化钙计的石灰掺加质量为煅烧过的铝土矿粉质量的6％～12％；

(4)低温溶出

矿浆流入溶出单元中，首先在加热槽中用蒸汽1加热，再进入脱硅槽预脱硅；预脱硅后的矿浆，进入管道预热器中用蒸汽2预热后，进入停留管道溶出或者进入压煮器溶出，得到溶出液和赤泥；

用蒸汽1将矿浆加热至100～105℃；预脱硅时间为4～10h；在管道预热器中用蒸汽2将矿浆预热至200～220℃；在停留管道溶出或者压煮器内溶出的溶出时间为20～40min；

再将溶出液按常规方法分离出氢氧化铝后得到的溶液即为步骤(3)所述的循环母液。