CN105776263B - 一种干法烧成拜耳法碱赤泥的方法 - Google Patents

一种干法烧成拜耳法碱赤泥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种干法烧成拜耳法碱赤泥的方法，包括以下步骤：用碱赤泥、石灰石粉、铝土矿粉和纯碱进行配料，充分混合，经过干燥进入回转窑进行烧结，然后磨细；将磨细的熟料粉加调整液进行溶出，溶出得到的渣进行5～7次反向充分洗涤后，渣进行堆存；熟料粉溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后脱硅，脱硅得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，种分母液分两步进行蒸发和排盐。本发明针对大量碱赤泥难于处理的问题，在氧化铝传统烧结法的基础上，提出的碱赤泥干法烧成技术，使用全种分工艺，使烧结法工艺流程缩减了三分之一以上，综合计算种分分解率提高到90％以上，降低了操作难度，减少设备及人员投入，降低了能耗。

Description

一种干法烧成拜耳法碱赤泥的方法
技术领域
本发明属于工业废物治理领域，具体涉及一种碱赤泥的干法烧成方法。
背景技术
铝工业是我国的基础产业，经济建设对铝土矿的需求量很大，而我国又大多数是中低品位的铝土矿。目前我国氧化铝产量的99％以上均为拜耳法生产工艺，随着铝土矿供矿品位下降的趋势日益加剧，拜耳法赤泥中遗弃的氧化铝和氧化钠也越来越高，造成了资源的极大浪费。另一方面，由于国产铝土矿的质量越来越差，价格越来越高，拜耳法成本也在不断升高，近年来有些企业不得不从国外大量进口铝土矿，资料表明，近年来我国铝土矿铝资源的对外依存度高达55％。
虽然多年来，我国一些科研单位和企业相应开发出了串联法和混联法等技术以利用碱赤泥、提高氧化铝及氧化钠的回收率，但是这两种方法均需采用传统烧结法的湿法烧成，这造成生产系统复杂庞大、基建投资增加、能耗高、难于控制、产品质量较差等一系列问题，经济性不佳，因此也逐步处于减产或停产状态。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提出一种干法烧成拜耳法碱赤泥的方法。
实现本发明目的的技术方案为：
一种干法烧成拜耳法碱赤泥的方法，包括以下步骤：
(1)用碱赤泥、石灰石粉、铝土矿粉和纯碱进行配料，配料比例为赤泥滤饼45～70质量份、石灰石26～35质量份、铝土矿粉0～15质量份、纯碱5～15质量份；
(2)将配好的料进入立式强力混料机进行充分混合；
(3)将混成料进入干燥器进行干燥，干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温度控制在1150～1200℃，烧结熟料用冷却机进行冷却，然后磨细；
(4)将熟料粉加调整液进行溶出，液固比为3～4:1，溶出时间为15～20分钟，温度为75℃。
(5)将步骤(4)熟料粉溶出得到的渣进行5～7次反向充分洗涤后，洗液作为步骤(4)的调整液，渣进行堆存；
(6)将步骤(4)熟料粉溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后进行脱硅。脱硅温度160～180℃，时间1～2小时；
(7)将步骤(6)脱硅得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到Al(OH)3，然后焙烧得到氧化铝；
(8)将步骤(7)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步蒸发到碱液浓度为Na2O280～300g/L，然后再采用镍材蒸发器进行第二步蒸发排盐，得到的碱液浓度为Na2O500～600g/L。
(9)将第二步蒸发后的种分母液降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体再加入到步骤(6)中进行溶解循环。
(10)将步骤(9)得到的母液与步骤(8)得到的盐和步骤(6)得到的硅渣进行混合，然后作为配料碱液返回到步骤(1)中，实现碱液循环。
其中，所述碱赤泥是拜耳法末次洗涤底流用板框式压滤机压滤得到的滤饼，所述铝土矿、石灰石的粒度为-0.074mm占85％以上(粒度在0.074mm以下的颗粒占85％以上)。
优选地，步骤(3)中，干燥器的加热介质为烧结窑的烟气，温度为1000～1100℃。
其中，步骤(3)中熟料采用立磨进行干磨，磨细为-0.074mm占90％以上(0.074mm以下的粉末占90％以上)的熟料粉。
进一步地，步骤(6)中，加入脱硅种子进行脱硅，种子量40～60g/L，脱硅种子为脱硅步骤产生的晶体(在投产初期没有种子)。
进一步地，步骤(6)中，用步骤(9)第一步蒸发得到的种分蒸发母液调整脱硅溶液的成分，使脱硅溶液的苛性系数αk为1.4～1.6，AL2O3浓度为120～140g/L。
其中，步骤(9)中种分母液中加入种子降温结晶，种子量10～40g/L，所述种子为铝酸钠晶体。
优选地，步骤(9)中结晶条件为：首温80～110℃，末温40～50℃，种子量10～40g/L，时间6～8小时。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明针对大量碱赤泥难于处理的问题，在氧化铝传统烧结法的基础上，提出的碱赤泥干法烧成技术，从整个流程上实现了干法烧成技术，使用全种分工艺，使烧结法工艺流程缩减了三分之一以上，综合计算种分分解率提高到90％以上，氧化铝的总回收率达到90％以上。降低了操作难度，在减少设备及人员投入的基础上，降低了能耗。
(2)本发明实现了高浓度种分母液蒸发的突破，通过两步蒸发、排盐技术，解决了传统种分母液蒸发因排盐困难制约蒸发浓度的问题。
附图说明
图1是本发明处理碱赤泥的工艺流程图。
具体实施方式
现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
流程见图1。原料中碱赤泥为山西孝义某厂拜耳法赤泥，原料石灰石及铝土矿采用山西孝义地区矿，其成分如表1、2、3所示。
表1：碱赤泥成分
表2：石灰石成分
表3：铝土矿成分
首先将石灰石(成分如表2)分别破碎至2～5mm，然后将其磨细至粒度为-0.074mm占85％以上。然后将拜耳法末次洗涤底流用板框式压滤机压滤，得到碱赤泥滤饼，将碱赤泥(成分如表1)滤饼、石灰石粉、纯碱粉按配料比例赤泥滤饼60质量份、石灰石30质量份、铝土矿粉5质量份、纯碱5质量份，进行充分混合，混矿后的碱比为1，钙比为2，苛性系数A/S为1.2，水分20％。
将配好的料进入强力混料机进行充分混合，混合均匀度达98％以上。
将混成料进入干燥器进行干燥，干燥用烟气为烧结窑的烟气，温度为1000～1100℃，干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温度控制在1150～1200℃，烧结熟料用冷却机进行冷却。然后熟料采用立磨进行干磨，磨细为-0.074mm以下的颗粒占90％以上的熟料粉末。
将磨制好的熟料粉加调整液在溶出槽内进行溶出，液固比为4:1，溶出的条件为：碱浓度Na2O 50g/L，αk＝1.2，溶出时间为20分钟，温度为75℃。
将熟料粉溶出得到的渣用热水进行7次反向洗涤后，洗液作为溶出调整液，渣进行堆存。
将熟料粉溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后，用一段种分蒸发母液调整αk为1.5，AL2O3浓度为120g/L，加入脱硅种子在脱硅机内进行脱硅。脱硅条件为：种子量60g/L，温度160℃，时间1小时，脱硅完成后，浆液用叶滤机进行精制，精液进行种分分解，脱硅渣回头配料。
脱硅得到的精液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到Al(OH)3，然后焙烧得到氧化铝。
分解得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步用常规6效降膜蒸发器蒸发到碱液浓度为Na2O 280～300g/L，然后再用镍材蒸发器进行第二步蒸发排盐，得到碱液浓度为Na2O 500～600g/L，排出的盐烘干后回头配料。
将第二步蒸发后的种分母液进行加种子降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体再加入到溶出粗液中进行溶解循环。结晶条件为：首温80℃，末温50℃，种子量20g/L，时间6小时。
结晶得到的循环母液作为副产品，用于拜耳法生产的液碱原料。
将种分分解步骤和两步蒸发排盐步骤得到的分解循环母液综合计算，种分分解率可以达到95％。
实施例2
首先将铝土矿(成分如表1)、石灰石(成分如表2)分别破碎至2～5mm，然后将其分别磨细至粒度为-0.074mm占85％以上。然后将碱赤泥(成分如表1)、铝土矿粉、石灰石粉、纯碱粉按配料比例为赤泥滤饼60质量份、石灰石35质量份、纯碱15质量份进行充分混合，混矿后控制：碱比为1，钙比为2，A/S大于1.6，水分15％。
将配好的料进入强力混料机进行充分混合，混合均匀度要求大于98％以上。
将混成料进入干燥器进行干燥，干燥用烟气为烧结窑的烟气，温度为1000～1100℃，干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温度控制在1150·1200℃，烧结熟料用冷却机进行冷却。然后熟料采用立磨进行干磨，磨细到-0.074mm占90％以上的熟料粉末。
将磨制好的熟料粉加调整液在溶出槽内进行溶出，溶出条件为：碱液浓度Na2O50g/L，αk＝1.2，液固比为3:1，溶出时间为15分钟，温度为75℃。
将溶出得到的渣进行6次反向洗涤后，洗液作为溶出调整液，渣进行堆存。
将溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后，用一段种分蒸发母液调整αk为1.5，AL2O3浓度控制为140g/L，加入脱硅种子在脱硅机内进行脱硅。脱硅条件为：种子量60g/L，温度160℃，时间1小时，脱硅完成后，浆液用叶滤机进行精制，精液进行种分分解，脱硅渣与循环母液混合回头配料。
重复实例1中的分解、蒸发结晶方式，实现工艺循环。
将种分分解步骤和两步蒸发排盐步骤得到的分解循环母液综合计算，种分分解率可以达到90％。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种干法烧成拜耳法碱赤泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用碱赤泥、石灰石粉、铝土矿粉和纯碱进行配料，配料比例为赤泥滤饼45～70质量份、石灰石26～35质量份、铝土矿粉0～15质量份、纯碱5～15质量份；
(2)将配好的料进入立式强力混料机进行充分混合；
(3)将混成料进入干燥器进行干燥，干燥器的加热介质为烧结窑的烟气，温度为1000～1100℃；干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温度控制在1150～1200℃，烧结熟料用冷却机进行冷却，然后采用立磨进行干磨，磨细为-0.074mm占90％以上的熟料粉；
(4)将熟料粉加调整液进行溶出，液固比为3～4:1，溶出时间为15～20分钟，温度为75℃；
(5)将步骤(4)熟料粉溶出得到的渣进行5～7次反向充分洗涤后，洗液作为步骤(4)的调整液，渣进行堆存；
(6)将步骤(4)熟料粉溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后加入脱硅种子进行脱硅，种子量40～60g/L，脱硅种子为脱硅步骤产生的晶体，脱硅的温度160～180℃，时间1～2小时；用步骤(9)第一步蒸发得到的种分蒸发母液调整脱硅溶液的成分，使脱硅溶液的苛性系数αk为1.4～1.6，Al2O3 浓度为120～140g/L；
(7)将步骤(6)脱硅得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到Al(OH)3，然后焙烧得到氧化铝；
(8)将步骤(7)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步蒸发到碱液浓度为Na2O280～300g/L，然后再采用镍材蒸发器进行第二步蒸发排盐，得到的碱液浓度为Na2O 500～600g/L；
(9)将第二步蒸发后的种分母液降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体再加入到步骤(6)中进行溶解循环；种分母液中加入种子降温结晶，种子量10～40g/L，所述种子为铝酸钠晶体，结晶条件为：首温80～110℃，末温40～50℃，种子量10～40g/L，时间6～8小时；
(10)将步骤(9)得到的母液与步骤(8)得到的盐和步骤(6)得到的硅渣进行混合，然后作为配料碱液返回到步骤(1)中，实现碱液循环。
2.根据权利要求1所述的干法烧成拜耳法碱赤泥的方法，其特征在于，所述碱赤泥是拜耳法末次洗涤底流用板框式压滤机压滤得到的滤饼，所述铝土矿、石灰石的粒度为-0.074mm占85％以上。
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