CN110482581B - 一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:按重量份数计,将澳矿8‑8.5份、石渣4‑4.5份、生料煤1‑1.2份、碱粉1‑1.2份、蒸发碱液16‑16.5份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为0.93‑1,熟料钙比为1.93‑2;使用本发明实施例提供的适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺制得的氧化铝精液,A‑净溶提高达8.53%,按企业月生产需要8万吨熟料计,每年可为企业至少创收3753万。
Description
技术领域
本发明属于烧结法氧化铝生产领域,具体涉及一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺。
背景技术
随着国内矿石成本升高,烧结法生产氧化铝中,采用国内矿石致使成本升高,甚至出现负盈利现象,目前,为了降低烧结法氧化铝生产成本,烧结法生产氧化铝企业以进口澳矿替代国内矿石。然而进口澳矿存在有机物含量较高等特点,原有的国内矿产氧化铝工艺不适宜澳矿,主要表现为:(1)料浆夹带泡沫增多,频繁出现缓冲泵不上料的情况;
(2)澳矿易湿粘,皮带运输过程各料口频繁出现堵塞。
因此,本领域亟需在不改变原有国内矿产氧化铝生产工艺设备的前提下,研发一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺。
发明内容
鉴于上述问题,提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺。
本发明实施例提供一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:按重量份数计,将澳矿8-8.5份、石渣4-4.5份、生料煤1-1.2份、碱粉1-1.2份、蒸发碱液16-16.5份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为0.93-1,熟料钙比为1.93-2。
进一步的,按重量百分比计,所述生料浆含水量为39-41%。
进一步的,所述生料浆过120目筛。
进一步的,所述熟料烧结中,容重为1.2-1.3。
进一步的,所述熟料溶出中,溶出温度≥85℃。
进一步的,所述熟料溶出中,一段溶出αk≤1.25。
进一步的,所述熟料溶出中,碳碱为17-23。
进一步的,按重量份数计,所述澳矿成分如下:SiO2:10.15-11.54份,Fe2O3:8.66-8.69份,Al2O3:53.28-54.42份,水:11.53-13.1份,其余为不可避免的杂质,其中,Al2O3/SiO2:4.62-5.36。
本申请中,Al2O3/SiO2是指澳矿中Al2O3和SiO2质量百分数含量的比值。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
(1)使用本发明实施例提供的适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺制得的氧化铝精液,A-净溶提高达8.53%,且使用该氧化铝精液精液生产的各类氧化铝成品(如:拟薄水铝石、4A沸石和碳分氢铝)均满足ICP检测要求。
(2)根据目前的1吨熟料成本为460元,按企业月生产需要8万吨熟料计,那么A-净溶每提高1%,企业年收入即可增加440多万,使用本发明实施例提供的适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,每年可为企业至少创收3753万。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中:
图1是本发明实施例中采用澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例,具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明,而非限制本发明。
在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。
澳矿的成分与国内矿石成分区别很大,不仅铝硅比不同,国内矿石主要为一水硬铝石,而澳矿主要是三水软铝石与一水软铝石,澳矿与国内矿石的晶型也不一样,结晶水差别10%左右,在实际运用时,澳矿相对于国内矿石,碱比、钙比及熟料烧结工况发生了极大的变化。
本申请提供一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:按重量份数计,将澳矿8-8.5份、石渣4-4.5份、生料煤1-1.2份、碱粉1-1.2份、蒸发碱液16-16.5份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为0.93-1,熟料钙比为1.93-2。
本申请澳矿成分与国内矿石成分区别很大,除了铝硅比不同,国内矿石主要由一水硬铝石组成,而澳矿主要由三水软铝石与一水软铝石组成,二者晶型不一样,结晶水差别达10%。
通过采用上述技术方案,通过生料配制中,控制澳矿、石渣、生料煤,碱粉和蒸发碱液配比,并通过控制熟料碱比和钙比。碱比指标是考察配料碱量的指标,在生料浆制备中配入碱粉的目的在于使料浆中的Al2O3在熟料烧结时与NaCO3反应生成Na2O·Al2O3,并使料浆中Fe2O3在熟料烧结时生成Na2O·Fe2O3。在生料浆配制中加入CaO控制钙比的目的是使SiO2与CaO在熟料烧结时生成难溶于水和碱的2CaO·SiO2,达到分离主要杂质SiO2的目的,实现在不改变现有烧结法生产设备的基础上,采用澳矿生产出优质的氧化铝。
本申请中,按重量百分比计,所述生料浆含水量为39-41%。
通过采用上述技术方案,一方面保证料浆的流动性,一方面尽可能的降低生料至熟料烧结过程中的能耗。水分太高时,容易在熟料窑尾烘干带结圈,窑蒸水量大会降低产能,增加系统能耗。因此,必须尽可能的降低料浆水分。
本申请中,所述生料浆过120目筛。
通过采用上述技术方案,保证生料烧结过程中的反应速度及完全程度。物料粒度越小,比表面积大,反应速度快,反之,反应速度慢且不完全,影响氧化铝和氧化钠的产出率。
本申请中,所述熟料烧结中,容重为1.2-1.3。
通过采用上述技术方案,可以及时监控熟料是否正烧。若熟料过烧,其容重大,可磨性降低,溶出率降低;若熟料欠烧,会生成“黄料”,黄料中存在游离的CaO,不仅溶出率降低,而且造成赤泥分离沉降槽跑浑和赤泥膨胀或粘结,赤泥分离困难。
本申请中,所述熟料溶出中,溶出温度≥85℃。
通过采用上述技术方案,可以加快熟料溶出速度。溶出温度过低,溶液粘度增加,将会延长赤泥和溶液的接触时间,加剧二次反应,溶出率降低。
本申请中,所述熟料溶出中,一段溶出αk≤1.25。
通过采用上述技术方案,可以保证溶液中NaOH的浓度,保证铝酸钠溶液在溶出和赤泥分离过程中不发生明显的分解,降低Al2O3损失。
本申请中,所述熟料溶出中,碳碱为17-23。
通过采用上述技术方案,既能利用NaCO3的特性,苛化反应,抑制水化石榴石的生成,减少Al2O3损失,而且还能起到抑制赤泥膨胀、改善赤泥沉降的作用。
本申请中,按重量份数计,所述澳矿成分如下:SiO2:10.15-11.54份,Fe2O3:8.66-8.69份,Al2O3:53.28-54.42份,水:11.53-13.1份,其余为不可避免的杂质,其中,Al2O3/Si02:4.62-5.36。
通过采用上述技术方案,可以保证熟料配比在设定范围内,将N/R、C/S控制在最佳溶出率的范围内。N/R过低,Al2O3不能完全生成Na2O·Al2O3,降低溶出率,N/R过高,会降低Na2O的回收率。C/S偏低难以达到脱硅目的,钙比高会造成溶出赤泥沉降性能差,易膨胀,降低Na2O及Al2O3溶出率。除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
下面将结合具体实施例对本申请的适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺进行详细说明。
实施例1
一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:将澳矿2份、石渣0.95份、生料煤0.28份、碱粉0.25份、蒸发碱液4.1份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为0.93,熟料钙比为1.93。
按重量百分比计,所述生料浆含水量为39%。
所述生料浆过120目筛。
所述熟料烧结中,容重为1.2。
所述熟料溶出中,溶出温度为85℃。
所述熟料溶出中,一段溶出αk为1.221。
所述熟料溶出中,碳碱为19。
按重量份数计,所述澳矿成分如下:SiO2:11份,Fe2O3:8.68份,Al2O3:54份,水:12份,其余为不可避免的杂质。
实施例2
一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:将澳矿2份、石渣0.98份、生料煤0.28份、碱粉0.26份、蒸发碱液4.2份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为0.97,熟料钙比为1.97。
按重量百分比计,所述生料浆含水量为40%。
所述生料浆过120目筛。
所述熟料烧结中,容重为1.25。
所述熟料溶出中,溶出温度为90℃。
所述熟料溶出中,一段溶出αk为1.1。
所述熟料溶出中,碳碱为20。
按重量份数计,所述澳矿成分如下:SiO2:10.15份,Fe2O3:8.66份,Al2O3:53.28份,水:11.53份,其余为不可避免的杂质。
实施例3
一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:将澳矿2份、石渣1份、生料煤0.28份、碱粉0.26份、蒸发碱液4.2份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为1,熟料钙比为2。
按重量百分比计,所述生料浆含水量为41%。
所述生料浆过120目筛。
所述熟料烧结中,容重为1.3。
所述熟料溶出中,溶出温度为95℃。
所述熟料溶出中,一段溶出αk为1.25。
所述熟料溶出中,碳碱为23。
按重量份数计,所述澳矿成分如下:SiO2:11.54份,Fe2O3:8.69份,Al2O3:54.42份,水:13.1份,其余为不可避免的杂质。
对比例1
本对比例提供的适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:按重量份数计,将澳矿8份、石渣3份、生料煤1.12份、碱粉1份、蒸发碱液14份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为0.88,熟料钙比为1.78。
按重量百分比计,所述生料浆含水量为40%。
所述生料浆过120目筛。
所述熟料烧结中,容重为1.18。
所述熟料溶出中,溶出温度为90℃。
所述熟料溶出中,一段溶出αk为1.173。
所述熟料溶出中,碳碱为18。
按重量份数计,所述澳矿成分如下:Si02:10.15份,Fe2O3:8.66份,Al2O3:53.28份,水:11.53份,其余为不可避免的杂质。
对比例2
本对比例提供的适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:按重量份数计,将澳矿9份、石渣5份、生料煤1.5份、碱粉1.5份、蒸发碱液17份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为1.06,熟料钙比为2.049。
按重量百分比计,所述生料浆含水量为41%。
所述生料浆过120目筛。
所述熟料烧结中,容重为1.20。
所述熟料溶出中,溶出温度为90℃。
所述熟料溶出中,一段溶出αk为1.256。
所述熟料溶出中,碳碱为22。
按重量份数计,所述澳矿成分如下:SiO2:11.54份,Fe2O3:8.69份,Al2O3:54.42份,水:13.1份,其余为不可避免的杂质。
以实施例1-3和对比例1、2制得的氧化铝精液(即铝酸钠溶液),以不同的化学工艺生产氧化铝-拟薄水铝石、4A沸石和碳分氢铝,其中,薄水铝石是对精液进行冲稀降温后利用二氧化碳细分的到的产品,广泛运用在石油化工行业;4A沸石是精液与水玻璃合成的产品,广泛运用在洗化及分筛行业;碳分氢铝是精液经过连续二氧化碳分解的到的产品,广泛运用在人造石及阻燃材料行业。
检测以实施例1-3和对比例1、2制得的氧化铝精液的A-净溶指标,并检测以氧化铝精液制得的氧化铝成品:拟薄水铝石、4A沸石和碳分氢铝的指标,检测结果如表1所示。
表1
A-净溶 | 拟薄水铝石 | 4A沸石 | 碳分氢铝 | |
实施例1 | 92.05% | ICP检测正常 | ICP检测正常 | ICP检测正常 |
实施例2 | 92.81% | ICP检测正常 | ICP检测正常 | ICP检测正常 |
实施例3 | 92.33% | ICP检测正常 | ICP检测正常 | ICP检测正常 |
对比例1 | 86.25% | ICP检测正常 | ICP检测正常 | ICP检测正常 |
对比例2 | 89.46% | ICP检测正常 | ICP检测正常 | ICP检测正常 |
表1中,A-净溶是指AO净溶出率,指熟料在溶出、分离、洗涤过程中粗液中Al2O3与熟料中Al2O3之重量百分比。溶出率越高,表示Al2O3损失越少。
一吨熟料成本为460元,月生产大概需要8万吨熟料,因此,A-净溶每提高1%,企业年收入可增加440多万。
表1中,拟薄水铝石、4A沸石和碳分氢铝均属于氧化铝产品,区别在于化学品级不同。
本发明的经济收益的计算公式:降低成本=矿石用量*(吨国内矿石单价-吨进口澳矿单价),根据上述公式,若年计使用进口矿石27.84万吨,可累计降低烧结法生产成本3385万元。
最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,包括生料配制、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、常压脱硅、碳酸分解工序,获得氢氧化铝精液;所述生料配制包括:按重量份数计,将澳矿8-8.5份、石渣4-4.5份、生料煤1-1.2份、碱粉1-1.2份、蒸发碱液16-16.5份混合均匀,制得生料浆;所述熟料烧结中,熟料碱比为0.93-1,熟料钙比为1.93-2;
所述熟料烧结中,容重为1.2-1.3;
按重量份数计,所述澳矿成分如下:SiO2:10.15-11.54份,Fe2O3:8.66-8.69份,Al2O3:53.28-54.42份,水:11.53-13.1份,其余为不可避免的杂质,其中,Al2O3/SiO2:4.62-5.36。
2.根据权利要求1所述的一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,其特征在于,按重量百分比计,所述生料浆含水量为39-41%。
3.根据权利要求1所述的一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,其特征在于,所述生料浆过120目筛。
4.根据权利要求1所述的一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,其特征在于,所述熟料溶出中,溶出温度≥85℃。
5.根据权利要求1所述的一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,其特征在于,所述熟料溶出中,一段溶出αk≤1.25。
6.根据权利要求1所述的一种适于澳矿的烧结法生产氧化铝的工艺,其特征在于,所述熟料溶出中,碳碱为17-23。
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