CN107915244A - 一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法，属于氧化铝溶出技术领域。该工艺装置包括预热器，加热器，混合装置，溶出反应装置和新蒸汽冷凝水罐。该工艺方法包括：部分85～95℃循环母液与合格溶出矿浆在预热器内进行逆流换热；将预热至113～120℃的部分循环母液采用新蒸汽加热至165～200℃后；与原矿浆充分混合，混合后温度达到135～155℃，得到溶出矿浆；溶出矿浆进入溶出反应装置，进行保温停留，停留时间为30～60min，得到合格溶出矿浆；将合格溶出矿浆，进入预热器壳管与85～95℃循环母液换热后溶出矿浆，进入赤泥分离及洗涤。该方法可以简化工艺流程，降低工艺难度，减小投资和运行成本。
Description
技术领域
本发明属于氧化铝溶出技术领域，特别涉及一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法。
背景技术
世界上95％以上的氧化铝是用铝土矿为原料生产的。铝土矿是一种主要由三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石组成的矿石，依据铝土矿中含铝矿物存在的形态和含量不同，将铝土矿划分为三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型和各种混合型矿石。不同类型的铝土矿由于其中氧化铝水合物的化学活性不同，其溶出性能差别很大，生产氧化铝主要的溶出工艺有高低温单流法，双流法。目前两组溶出流程均有。而单流法，在矿浆间接加热升温过程中，硅钛等杂质矿物大量反应，容易结疤，造成传热系数下降，能耗过高，双流法则可以避免溶出矿浆换热器面结疤。
双流法是单独加热循环母液到一定温度后与脱硅车间来的95℃左右的原矿浆液通过混合罐后达到溶出温度，进行溶出。
目前，双流法生产氧化铝主要方法：
(1)套管预热、套管加热、混合罐、保温停留罐溶出、闪蒸器降温工艺，闪蒸的二次气送到套管预热工艺。
(2)列管预热、列管加热、混合罐、保温停留罐或管道保温溶出、闪蒸器降温工艺，闪蒸的二次气送到列管预热工艺。
(3)套管预热、套管加热、混合罐、管道保温溶出、闪蒸器降温工艺，闪蒸的二次气送到套管预热工艺。
方法(1)与(3)两组方法采用套管预热器，热源均为闪蒸的二次气，主要存在问题是闪蒸的二次气，如果分离效果不好，很容易带碱液，收集下来的二次冷凝水含碱高，两组方法主要区别是保温装置不同，方法(1)采用保温停留罐，直径要大些，方法(3)采用全管道保温溶出，保温段采用管道保温，长度更长些，但是易维护，清理。
方法(2)采用列管预热器，相比套管预热器，阻力较小，占地也小，同样都有闪蒸降温系统，存在分离效果不好，容易带碱液，收集后的二次冷凝水含碱高，后处理困难。
发明内容
针对现有双流法生产氧化铝存在的问题，本发明提供一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法，该工艺装置适用于铝土矿的拜耳法溶出工艺，尤其适用于双流法溶出。通过该方法可以简化工艺流程，降低工艺难度，减小投资和运行成本。
本发明的一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置，包括预热器，加热器，混合装置，溶出反应装置和新蒸汽冷凝水罐；
其中，所述的预热器的壳程进料口与循环母液管道相连接，预热器的壳程出料口与加热器管程相连，加热器管程依次与混合装置、溶出反应装置按顺序相连接，溶出反应装置出料口与预热器的管程连接；
所述的混合装置与原矿浆管道相连接；
加热器的壳程进料口与高压新蒸汽管道相连接，加热器的壳程出料口与新蒸汽冷凝水罐相连接。
所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置中，所述的预热器，当预热次数为二级预热时，预热器分为第一预热器和第二预热器，第一预热器的壳程出料口和第二预热器的管程连接，第二预热器的管程与加热器管程连接。
当预热次数为一次时，新蒸汽冷凝水罐设置有二次蒸汽出料口和冷凝水出料口。
当预热次数为二次时，新蒸汽冷凝水罐设置有新蒸汽冷凝水出口，该新蒸汽冷凝水出口与第二预热器的壳程连接。
本发明的一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，采用上述装置，按以下步骤进行：
步骤1，循环母液预热：
循环母液在预热器内进行换热，将循环母液预热至113～120℃，得到预热后的循环母液；
步骤2，循环母液加热
将预热后的循环母液采用新蒸汽间接加热至165～200℃，得到温度高于溶出温度的循环母液，新蒸汽换热后，得到新蒸汽冷凝水；
步骤3，矿浆和循环母液混合
将温度高于溶出温度的循环母液与原矿浆充分混合，混合至溶出温度，得到溶出矿浆；所述的溶出温度为135～155℃；
步骤4，溶出反应保温
溶出矿浆进入溶出反应装置，进行保温停留，停留时间为30～60min，得到合格溶出矿浆；
步骤5，合格溶出矿浆出料
将合格溶出矿浆，进入预热器管程换热，降温至115～120℃，出料，进入赤泥分离及洗涤。
所述的步骤1中，所述的循环母液来自循环母液制备车间，其温度为85～95℃。
所述的步骤1中，所述的合格溶出矿浆为步骤4中得到的合格溶出矿浆，其温度为溶出温度135～155℃。
所述的步骤1中，所述的预热器为套管预热器或列管预热器。
所述的步骤1中，所述的换热为一级换热或多级换热，预热器为一个或多个，当为预热器为多个时，按照预热顺序，将预热器分为第一预热器、第二预热器…..第n预热器，在第一预热器中，换热的介质为三水铝石型铝土矿溶出后的合格溶出矿浆；在第二预热器中，换热的介质为新蒸汽冷凝水。
所述的步骤1中，所述的换热优选为逆流换热。
所述的步骤2中，所述的加热采用的加热设备为套管加热器或列管加热器。
所述的步骤2中，所述的新蒸汽为高压新蒸汽，具体为温度为195～215℃的饱和新蒸汽。
所述的步骤2中，所述的新蒸汽冷凝水，有2种处理方法，其一，通过新蒸汽冷凝水罐进行闪蒸利用，具体为：新蒸汽冷凝水通过冷凝水闪蒸器进行闪蒸，得到二次蒸汽和冷凝水，二次蒸汽进入低压蒸汽管网，冷凝水回电厂；其二，在二级换热中，作为二级预热器的预热介质，通过新蒸汽冷凝水罐收集后，进入二级预热器中，对一级预热器得到的循环母液进行进一步预热。
所述的步骤3中，所述的原矿浆来自原料磨车间或预脱硅车间。
所述的步骤3中，所述的充分混合的设备采用混合装置，具体为混合罐，其混合效率≥98％。
所述的步骤4中，所述的溶出反应装置为保温罐或停留保温管。
本发明的一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法，与现有技术相比，特点和有益效果是：
1.本发明的一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法，采用合格溶出矿浆间接换热系统，没有闪蒸降温系统，对低温溶出而言，完全取消溶出闪蒸器及相关配套设备及管道管件，节省投资成本。
2.本发明的一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法，热利用率高，没有温度梯度对换热造成影响，使运行成本降低。
3.本发明的一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法，流程简单，设备结构简单，易于操作与维护。
4.本发明的一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法，低温溶出系统所用高压蒸汽，经过冷凝水闪蒸器可以生成158℃饱和新蒸汽，供氧化铝厂蒸发站使用。
5.本发明的一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置和方法，低温溶出系统所用高压蒸汽，生成的高温冷凝水可以间接换热母液。
附图说明
图1是本发明实施例1的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置的连接图；
图2是本发明实施例1的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法流程框图；
图3为本发明实施例3的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置的连接图；
图4为本发明实施例3的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法流程框图；
图5为本发明实施例2的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置的连接图；
以上图中，1为预热器，1-1为第一预热器，1-2为第二预热器，2为加热器，3为混合装置，4为溶出反应装置，5为原矿浆，6为循环母液，7为高压新蒸汽，8为合格溶出矿浆，9为二次蒸汽，10为冷凝水，11为新蒸汽冷凝水罐。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置，其连接图见图1，该工艺装置包括预热器1，加热器2，混合装置3，溶出反应装置4和新蒸汽冷凝水罐11；
其中，所述的预热器1的壳程进料口与循环母液6管道相连接，预热器1的壳程出料口与加热器2管程相连，加热器2管程依次与混合装置3、溶出反应装置4按顺序相连接，溶出反应装置4出料口与预热器1的管程连接；
所述的混合装置3与原矿浆5管道相连接；
加热器2的壳程进料口与高压新蒸汽7管道相连接，加热器2的壳程出料口与新蒸汽冷凝水罐11相连接，新蒸汽冷凝水罐11设置有二次蒸汽9出料口和冷凝水10出料口。
一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，其工艺流程图见图2，该工艺方法按以下步骤进行：
步骤1，循环母液预热
将部分85℃的Nk180g/L的循环母液通过泵送入套管预热器壳程，与在套管预热器管程中的合格溶出矿浆进行逆流换热，当循环母液预热至113～115℃，得到预热后的部分循环母液，送往步骤2；
步骤2，循环母液加热
采用195～215℃饱和新蒸汽，将在套管加热器中的113～115℃的循环母液，间接加热至185℃，得到185℃的循环母液，送入步骤3的混合装置中，新蒸汽换热后，得到的新蒸汽冷凝水收集到新蒸汽冷凝水罐中，然后送至冷凝水闪蒸器中进行闪蒸，闪蒸后的二次蒸汽温度为158℃，送入氧化铝厂低压管网供蒸发站使用；闪蒸后的冷凝水送入电厂。
步骤3，矿浆和循环母液混合
三水铝石型铝土矿与另一部分Nk180g/L的循环母液和石灰磨制成固含600-800g/L的原矿浆，停留6～8小时进行脱硅，得到的脱硅后的原矿浆，原矿浆温度为95℃，与步骤2来的185℃的循环母液，在混合装置中充分混合至145～150℃，混合后得到溶出矿浆，其固含为200～240g/L；
所述的混合装置为混合罐，其混合效率为98％。
步骤4，溶出反应保温
将步骤3来的145～150℃的溶出矿浆，在保温罐中进行保温溶出反应，反应时间在30～60min，得到合格溶出矿浆；
步骤5，合格溶出矿浆出料
溶出反应后的145～150℃合格溶出矿浆，ak＝1.36，通过步骤1中的套管预热器管管程与壳程中85℃循环母液进行逆流间接换热，换热至115～120℃，出料，进入赤泥分离及洗涤。
实施例2
一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置，其连接图见图5，该工艺装置包括预热器1，加热器2，混合装置3，溶出反应装置4和新蒸汽冷凝水罐11；
其中，所述的预热器1的壳程进料口与循环母液6管道相连接，预热器1的壳程出料口与加热器2管程相连，加热器2管程依次与混合装置3、溶出反应装置4按顺序相连接，溶出反应装置4出料口与预热器1的管程连接；
所述的混合装置3与原矿浆5管道相连接；
加热器2的壳程进料口与高压新蒸汽7管道相连接，加热器2的壳程出料口与新蒸汽冷凝水罐11相连接，新蒸汽冷凝水罐11设置有二次蒸汽9出料口和冷凝水10出料口。
一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，按以下步骤进行：
步骤1，循环母液预热
将95℃的Nk180g/L的循环母液通过泵送入列管预热器壳程，与在列管预热器管程中的合格溶出矿浆进行换热，当循环母液预热至113～115℃，得到预热后的部分循环母液，送往步骤2；
步骤2，循环母液加热
采用195℃饱和新蒸汽，将在列管加热器中的113～115℃的循环母液，间接加热至175℃，得到175℃的循环母液，送入步骤3的混合装置中，新蒸汽换热后，得到的新蒸汽冷凝水收集到新蒸汽冷凝水罐中，然后送至闪蒸器中进行闪蒸，闪蒸后的二次蒸汽温度为158℃，送入氧化铝厂低压管网供蒸发站使用；闪蒸后的冷凝水送入电厂。
步骤3，矿浆和循环母液混合
三水铝石型铝土矿与Nk180g/L的循环母液和石灰磨制成固含1000g/L的原矿浆，原矿浆温度为95℃，与步骤2来的175℃的循环母液，在混合装置中充分混合至140～150℃，混合后得到溶出矿浆，其固含为200～240g/L；
步骤4，溶出反应保温
将步骤3来的140～150℃的溶出矿浆，在停留保温管中进行保温溶出反应，反应时间在30min，得到合格溶出矿浆；
步骤5，合格溶出矿浆出料
溶出反应后的140～150℃合格溶出矿浆，ak＝1.36，通过步骤1中的列管预热器管内列管与壳程中95℃循环母液进行逆流间接换热，换热至115～120℃，出料，进入赤泥分离及洗涤。
实施例3
一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置，其连接图见图3，该工艺装置包括第一预热器1-1，第二预热器1-2，加热器2，混合装置3，溶出反应装置4和新蒸汽冷凝水罐11；
其中，所述的第一预热器1-1的壳程进料口与循环母液6管道相连接，第一预热器1-1的壳程出料口与第二预热器1-2管程相连，然后与加热器2管程相连，加热器2管程依次与混合装置3、溶出反应装置4按顺序相连接，溶出反应装置4出料口与第一预热器1-1的管程连接；
所述的混合装置3与原矿浆5管道相连接；
加热器2的壳程进料口与高压新蒸汽7管道相连接，加热器2的壳程出料口与新蒸汽冷凝水罐11相连接，新蒸汽冷凝水罐11设置有新蒸汽冷凝水出口，该新蒸汽冷凝水出口与第二预热器1-2壳程连接。
一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，其工艺流程图见图4，该工艺方法按以下步骤进行：
步骤1，循环母液预热
(1)将85℃的Nk180g/L的循环母液通过泵送入套管第一预热器壳程，与在套管第一预热器管程中的合格溶出矿浆进行换热，当循环母液预热至105～110℃，得到预热后的部分循环母液，送往第二预热器；
(2)将步骤1(1)来的105～110℃的Nk180g/L的循环母液送入套管第二预热器管程，与步骤2来的新蒸汽冷凝水在套管第二预热器壳程中进行逆流换热，当循环母液预热至113～115℃，得到预热后的部分循环母液，送往步骤2；
步骤2，循环母液加热
采用195～215℃饱和新蒸汽，将在套管加热器中的113～115℃的部分循环母液，间接加热至185℃，得到185℃的循环母液，送入步骤3的混合装置中，新蒸汽换热后，得到的新蒸汽冷凝水送至步骤1(2)中的第二预热器进行循环母液预热，预热后得到的冷凝水回电厂。
步骤3，矿浆和循环母液混合
三水铝石型铝土矿与Nk180g/L的循环母液和石灰磨制成固含600-800g/L的原矿浆，停留6～8小时进行脱硅，得到的脱硅后的原矿浆，原矿浆温度为95℃，与步骤2来的185℃的循环母液，在混合装置中充分混合至145～150℃，混合后得到溶出矿浆，其固含为200～240g/L；
所述的混合装置为混合罐，其混合效率为98％。
步骤4，溶出反应保温
将步骤3来的145～150℃的溶出矿浆，在保温罐中进行保温溶出反应，反应时间在60min，得到合格溶出矿浆；
步骤5，合格溶出矿浆出料
溶出反应后的145～150℃合格溶出矿浆，ak＝1.36，通过步骤1中的套管预热器管管程与壳程中85℃循环母液进行逆流间接换热，换热至115～120℃，出料，进入赤泥分离及洗涤。
Claims (10)
1.一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置，其特征在于，该三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置包括预热器，加热器，混合装置，溶出反应装置和新蒸汽冷凝水罐；
其中，所述的预热器的壳程进料口与循环母液管道相连接，预热器的壳程出料口与加热器管程相连，加热器管程依次与混合装置、溶出反应装置按顺序相连接，溶出反应装置出料口与预热器的管程连接；
所述的混合装置与原矿浆管道相连接；
加热器的壳程进料口与高压新蒸汽管道相连接，加热器的壳程出料口与新蒸汽冷凝水罐相连接。
2.如权利要求1所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置，其特征在于，所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置中，所述的预热器，当预热次数为二级预热时，预热器分为第一预热器和第二预热器，第一预热器的壳程出料口和第二预热器的管程连接，第二预热器的管程与加热器管程连接。
3.如权利要求2所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置，其特征在于，当预热次数为一次时，所述的新蒸汽冷凝水罐设置有二次蒸汽出料口和冷凝水出料口；
当预热次数为二次时，所述的新蒸汽冷凝水罐设置有新蒸汽冷凝水出口，该新蒸汽冷凝水出口与第二预热器的壳程连接。
4.一种三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，采用权利要求1～3任意一项所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺装置，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1，循环母液预热：
循环母液在预热器内进行换热，将循环母液预热至113～120℃，得到预热后的循环母液；
步骤2，循环母液加热
将预热后的循环母液采用新蒸汽间接加热至165～200℃，得到温度高于溶出温度的循环母液，新蒸汽换热后，得到新蒸汽冷凝水；
步骤3，矿浆和循环母液混合
将温度高于溶出温度的循环母液与原矿浆充分混合，混合至溶出温度，得到溶出矿浆；所述的溶出温度为135～155℃；
步骤4，溶出反应保温
溶出矿浆进入溶出反应装置，进行保温停留，停留时间为30～60min，得到合格溶出矿浆；
步骤5，合格溶出矿浆出料
将合格溶出矿浆，进入预热器管程换热，降温至115～120℃，出料，进入赤泥分离及洗涤。
5.如权利要求4所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的部分循环母液来自循环母液制备车间，其温度为85～95℃；
所述的步骤1中，所述的合格溶出矿浆为步骤4中得到的合格溶出矿浆，其温度为溶出温度135～155℃。
6.如权利要求4所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的预热器为套管预热器或列管预热器；
所述的步骤1中，所述的换热为一级换热或两级换热，预热器为一个或多个，当为预热器为多个时，按照预热顺序，将预热器分为第一预热器、第二预热器……第n预热器，在第一预热器中，换热的介质为三水铝石型铝土矿溶出后的合格溶出矿浆；在第二预热器中，换热的介质为新蒸汽冷凝水；
所述的步骤1中，所述的换热为逆流换热。
7.如权利要求4所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的加热采用的加热设备为套管加热器或列管加热器。
8.如权利要求4所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的新蒸汽为高压新蒸汽，具体为温度为195～215℃的饱和新蒸汽；
所述的步骤2中，所述的新蒸汽冷凝水，有2种处理方法，其一，通过新蒸汽冷凝水罐进行闪蒸利用，具体为：新蒸汽冷凝水通过冷凝水闪蒸器进行闪蒸，得到二次蒸汽和冷凝水，二次蒸汽进入低压蒸汽管网，冷凝水回电厂；其二，在二级换热中，作为二级预热器的预热介质，通过新蒸汽冷凝水罐收集后，进入二级预热器中，对一级预热器得到的循环母液进行进一步预热。
9.如权利要求4所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，其特征在于，所述的步骤3中，所述的原矿浆来自原料磨车间或预脱硅车间。
10.如权利要求4所述的三水铝石型铝土矿双流法溶出的工艺方法，其特征在于，所述的步骤3中，所述的充分混合的设备采用混合装置，具体为混合罐，其混合效率≥98％；
所述的步骤4中，所述的溶出反应装置为保温罐或停留保温管。
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