CN111333091A - 一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的方法及生产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的方法及生产系统，包括拜尔赤泥预处理单元、其它原料制备单元、生料配料及均化单元、预热‑烧结‑冷却单元、熟料溶出单元。将拜耳法赤泥与石灰石、纯碱、生料煤配料后通过烧成得到熟料，熟料溶出得到的粗铝酸钠溶液进入后续三铝氧化铝生产系统，从而达到固废再利用、降低氧化铝生产成本的目的。本发明对产生的废气余热进行回收利用，达到节能减排的效果，是环境友好的生产系统，可实现资源综合利用，减少赤泥堆存带来的生态影响及环境风险隐患，增加企业经济效益和市场竞争力，达到经济效益与社会效益双赢的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的方法及生产系统，属于铝工业固废资源化利用领域。
背景技术
我国是铝工业生产和消费大国，但铝矿资源相对短缺，铝矿资源(含铝土矿和氧化铝)对外依存度高达50％左右，而且随着铝冶炼产能的快速增长和国内铝土矿资源不断贫化，铝矿资源的紧缺程度还在持续加剧；另一方面，随着我国铝工业的高速发展，氧化铝生产过程中产生的固体废物-赤泥，累积堆存量越来越多，由此带来的生态影响及环境风险隐患也越来越严峻。氧化铝生产中排放的赤泥每年超过6000万吨，预计到2020年赤泥的累积堆存量将超过8亿吨，赤泥大量堆存既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。
氧化铝生产过程中产生的拜耳赤泥等铝工业固废的处置问题越来越制约企业的发展，赤泥堆场占地面积大、选址困难、处置费用高、安全风险突出；另一方面，拜耳法赤泥中氧化铝含量约25～27％，氧化钠含量约6.5～8％，赤泥外排存在资源的大量浪费。如何根据我国铝工业发展现状实现综合资源回收铝工业固废拜耳赤泥成为当前需要解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，第二目的在于提供一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：包括拜尔赤泥预处理单元、其它原料制备单元、生料配料及均化单元、预热-烧结-冷却单元、熟料溶出单元；
所述拜耳赤泥预处理单元包括拜耳赤泥储槽、压滤机、烘干打散机和干赤泥库，所述拜耳赤泥储槽的赤泥经过压滤机压滤，滤液去滤液槽，滤饼去烘干打散机，从烘干打散机出来的干赤泥进入干赤泥库；
所述其它原料制备单元包括生料煤粉制备单元、石灰石粉制备单元以及纯碱粉库，所述生料煤粉制备单元包括生料煤粉立磨和生料煤粉库，生料煤经过生料煤粉立磨磨制后输送到生料煤粉库暂存，所述石灰石粉制备单元包括石灰石立磨和石灰石粉库，石灰石经过石灰石立磨磨制后送到石灰石粉库暂存；
所述生料配料及均化单元包括混料机和均化库，所述干赤泥库、生料煤粉库、石灰石粉库以及纯碱粉库内的物料分别通过各自库底的卸料计量装置计量后输送到混合机，在混合机内混合均匀后进入均化库均化处理；
所述预热-烧结-冷却单元包括悬浮炉和回转窑，均化库内的物料经过库底卸料计量装置后进入悬浮炉，所述悬浮炉的出料口与回转窑的进料口相连，所述回转窑的出料经过冷却机冷却、破碎机破碎后进入熟料大仓；
所述熟料溶出单元包括溶出磨和浓密机，所述熟料大仓的物料计量后输送到溶出磨，所述溶出磨的出料口与分级机相连，所述分级机的粗料返回溶出磨，细料进入溶出槽，所述溶出槽的物料进入浓密机，所述浓密机过滤的滤液为含有Na2O·Al2O3的粗液进入粗液槽，滤饼进入混合槽，所述混合槽内的滤饼经过压滤一体机压滤、洗涤后进入赤泥制浆槽，所述压滤一体机的洗液进入调整液槽作为调整液回到溶出磨；所述拜耳赤泥预处理单元的滤液槽内的滤液输送到赤泥制浆槽制浆。
上述方案中，所述烘干打散机的烘干热量来自热风炉的高温烟气以及悬浮炉的高温废气。起到节能降耗的效果。
上述方案中，所述烘干打散机的物料通过气箱脉冲布袋收尘器收集后，通过空气输送斜槽输送到干赤泥库。
上述方案中，所述生料煤粉立磨和石灰石立磨的物料也分别通过空气输送斜槽输送到生料煤粉库和石灰石粉库。
上述方案中，所述回转窑的出料进入篦式冷却机，所述篦式冷却机为自带破碎机的篦式冷却机。
上述方案中，所述生料煤粉立磨和石灰石立磨的热量来自篦式冷却机的热风。篦式冷却机整体为半封闭负压操作设计，机内依次设前段、中段、后段三个不同抽风温区，分别产生高温、中温、低温废气，此为现有技术。废气可用作生料煤粉立磨和石灰石立磨以及后面的磨煤机的干燥热量。
上述方案中，还包括燃煤煤粉制备单元，所述燃煤煤粉制备单元包括原煤仓、燃煤煤粉仓，原煤仓的物料经过磨煤机成煤粉后进入防爆袋式收尘器，防爆袋式收尘器出来的煤粉进入燃煤煤粉仓，所述燃煤煤粉仓的煤粉用作回转窑的燃料。
上述方案中，所述磨煤机的热量也来自篦式冷却机的热风。
本发明的第二目的是这样实现的：一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)拜耳赤泥预处理，拜耳赤泥经过压滤机压滤后进入烘干打散机烘干打散成干赤泥；
(2)、生料煤磨成生料煤粉，石灰石磨成石灰石粉；
(3)、将干赤泥、生料煤粉、石灰石粉和纯碱粉计量后加入混料机中混匀，然后加入均化库进行均化处理；
(4)、均化处理后的物料进入悬浮炉中脱水预分解，然后物料在高温状态下进入回转窑完成烧结反应得到熟料；
(5)、烧结后的熟料经过冷却、破碎后进入溶出磨，加入调整液球磨溶出，溶出液经分级机分级后，细料进入浓密机，浓密机过滤的滤液为含有Na2O·Al2O3的粗液进入粗液槽，滤饼经压滤一体机压滤、洗涤后进入赤泥制浆槽制浆，洗涤液作为调整液回到溶出磨。
上述方案中，赤泥制浆的溶液来自拜耳赤泥预处理中压滤机的滤液。
有益效果：本发明采用赤泥烧结法生产氧化铝，将拜耳法赤泥与石灰石、纯碱、生料煤配料后通过烧成得到熟料，熟料溶出得到的粗铝酸钠溶液进入后续生产系统制备氧化铝，从而达到固废再利用、降低氧化铝生产成本的目的。本发明对产生的废气余热进行回收利用，达到节能减排的效果，是环境友好的生产方法，可实现资源综合利用，减少赤泥堆存带来的生态影响及环境风险隐患，增加企业经济效益和市场竞争力，达到经济效益与社会效益双赢的效果。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
实施例1，本发明的利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统由拜尔赤泥预处理单元、其它原料制备单元、生料配料及均化单元、预热-烧结-冷却单元、熟料溶出单元和燃煤煤粉制备单元组成。
拜耳赤泥预处理单元包括拜耳赤泥储槽1、压滤机2、胶带输送机3、烘干打散机4、气箱脉冲布袋收尘器5、干赤泥库6、滤液槽7和空气输送斜槽8，拜耳赤泥储槽1的赤泥经过压滤机2压滤，滤液去滤液槽7，滤饼经过胶带输送机3去烘干打散机4，从烘干打散机4出来的干赤泥经过气箱脉冲布袋收尘器5收集后通过空气输送斜槽8输送进入干赤泥库6。烘干打散机4的烘干热量来自热风炉9的高温烟气以及悬浮炉19的高温废气。
其它原料制备单元包括生料煤粉制备单元、石灰石粉制备单元以及纯碱粉库10，生料煤粉制备单元包括生料煤粉立磨11和生料煤粉库12，生料煤经过生料煤粉立磨11磨制后通过空气输送斜槽8输送到生料煤粉库12暂存。石灰石粉制备单元包括石灰石立磨13和石灰石粉库14，石灰石经过石灰石立磨13磨制后送到石灰石粉库14暂存。石灰石立磨13和生料煤粉立磨11的烘干热量来自篦式冷却机。篦式冷却机整体为半封闭负压操作设计，机内依次设前段、中段、后段三个不同抽风温区，分别产生高温、中温、低温废气，此为现有技术。废气可用作生料煤粉立磨和石灰石立磨以及后面的磨煤机的干燥热量。
生料配料及均化单元包括混料机15和均化库16，干赤泥库6、生料煤粉库12、石灰石粉库14以及纯碱粉库10内的物料分别通过各自库底的卸料计量装置计量后输送到混合机15，在混合机15内混合均匀后进入均化库16均化处理。该系统针对原料的均匀稳定进行了三个阶段的均化，一是赤泥在烘干打散机中的混合和均化，石灰石和生料煤在粉磨过程中的混合均化，二是四种原料在混料机中的强制搅拌均化；三是配合料在均化库中的末端均化，以达到对配料系统进行精确控制。
预热-烧结-冷却单元包括悬浮炉19和回转窑20，均化库16内的物料经过库底卸料计量装置17后通过螺旋喂料机18进入悬浮炉19，悬浮炉19的出料口与回转窑20的进料口相连，悬浮炉19的热量来自回转窑20的高温废气，回转窑20的出料经过冷却机冷却、破碎机破碎后进入熟料大仓22。物料在悬浮炉19内与来自回转窑20的高温烟气逐级换热并完成附着水的脱除、含水矿物的脱水以及部分碳酸盐的分解等反应，物料在高温状态下进入回转窑20完成烧结反应。
优选冷却和破碎在篦式冷却机21中完成，篦式冷却机21为自带破碎机的篦式冷却机。为第四代篦式冷却机。
回转窑20采用烟煤煤粉作为燃料。燃煤煤粉制备单元包括原煤仓33、燃煤煤粉仓36，原煤仓33的物料经过磨煤机34磨成煤粉后进入防爆袋式收尘器35，防爆袋式收尘器35出来的煤粉进入燃煤煤粉仓36，燃煤煤粉仓36的煤粉通过螺旋给料机37输送到回转窑20作为燃料。磨煤机34的热量也来自篦式冷却机21的热风。
熟料溶出单元包括溶出磨24和浓密机27，熟料大仓22的物料计量后通过板式输送机23输送到溶出磨24，溶出磨24的出料口与分级机25相连，分级机25的粗料返回溶出磨24，细料进入溶出槽26，溶出槽26的物料进入浓密机27，浓密机27过滤的滤液为含有Na2O·Al2O3的粗液进入粗液槽29，粗液用粗液泵送到拜尔法系统稀释槽，与拜尔法稀释矿浆合流。滤饼进入混合槽28，混合槽28内的滤饼经过压滤一体机30压滤、洗涤后进入赤泥制浆槽32，压滤一体机30的洗液进入调整液槽31作为调整液回到溶出磨24。拜耳赤泥预处理单元的滤液槽7内的滤液输送到赤泥制浆槽32制浆后去赤泥堆场。
生产过程包括以下步骤：
(1)拜耳赤泥预处理，拜耳赤泥经过压滤机压滤后进入烘干打散机烘干打散成干赤泥。
(2)、生料煤磨成生料煤粉，石灰石磨成石灰石粉。
(3)、将干赤泥、生料煤粉、石灰石粉和纯碱粉计量后加入混料机中混匀，然后加入均化库进行均化处理。生料煤粉为还原用煤，主要作用：产生还原性气体CO，还原物料中硫氧化物，形成稳定的硫化物固体(FeS、CaS)，减少SO2对大气的污染。
(4)、均化处理后的物料进入悬浮炉中脱水预分解，然后物料在高温状态下进入回转窑完成烧结反应得到熟料。
(5)、烧结后的熟料经过冷却、破碎后进入溶出磨，加入调整液球磨溶出，溶出液经分级机分级后，细料进入浓密机，浓密机过滤的滤液为含有Na2O·Al2O3的粗液进入粗液槽，滤饼经压滤一体机压滤、洗涤后进入赤泥制浆槽制浆，洗涤液作为调整液回到溶出磨。赤泥制浆的溶液来自拜耳赤泥预处理中压滤机的滤液。
本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：包括拜尔赤泥预处理单元、其它原料制备单元、生料配料及均化单元、预热-烧结-冷却单元、熟料溶出单元；
所述拜耳赤泥预处理单元包括拜耳赤泥储槽、压滤机、烘干打散机和干赤泥库，所述拜耳赤泥储槽的赤泥经过压滤机压滤，滤液去滤液槽，滤饼去烘干打散机，从烘干打散机出来的干赤泥进入干赤泥库；
所述其它原料制备单元包括生料煤粉制备单元、石灰石粉制备单元以及纯碱粉库，所述生料煤粉制备单元包括生料煤粉立磨和生料煤粉库，生料煤经过生料煤粉立磨磨制后输送到生料煤粉库暂存，所述石灰石粉制备单元包括石灰石立磨和石灰石粉库，石灰石经过石灰石立磨磨制后送到石灰石粉库暂存；
所述生料配料及均化单元包括混料机和均化库，所述干赤泥库、生料煤粉库、石灰石粉库以及纯碱粉库内的物料分别通过各自库底的卸料计量装置计量后输送到混合机，在混合机内混合均匀后进入均化库均化处理；
所述预热-烧结-冷却单元包括悬浮炉和回转窑，均化库内的物料经过库底卸料计量装置后进入悬浮炉，所述悬浮炉的出料口与回转窑的进料口相连，所述回转窑的出料经过冷却机冷却、破碎机破碎后进入熟料大仓；
所述熟料溶出单元包括溶出磨和浓密机，所述熟料大仓的物料计量后输送到溶出磨，所述溶出磨的出料口与分级机相连，所述分级机的粗料返回溶出磨，细料进入溶出槽，所述溶出槽的物料进入浓密机，所述浓密机过滤的滤液为含有Na2O·Al2O3的粗液进入粗液槽，滤饼进入混合槽，所述混合槽内的滤饼经过压滤一体机压滤、洗涤后进入赤泥制浆槽，所述压滤一体机的洗液进入调整液槽作为调整液回到溶出磨；所述拜耳赤泥预处理单元的滤液槽内的滤液输送到赤泥制浆槽制浆。
2.根据权利要求1所述利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：所述烘干打散机的烘干热量来自热风炉的高温烟气以及悬浮炉的高温废气。
3.根据权利要求1或2所述利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：所述烘干打散机的物料通过气箱脉冲布袋收尘器收集后，通过空气输送斜槽输送到干赤泥库。
4.根据权利要求3所述利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：所述生料煤粉立磨和石灰石立磨的物料也分别通过空气输送斜槽输送到生料煤粉库和石灰石粉库。
5.根据权利要求4所述利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：所述回转窑的出料进入篦式冷却机，所述篦式冷却机为自带破碎机的篦式冷却机。
6.根据权利要求5所述利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：所述生料煤粉立磨和石灰石立磨的热量来自篦式冷却机的热风。
7.根据权利要求6所述利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：还包括燃煤煤粉制备单元，所述燃煤煤粉制备单元包括原煤仓、燃煤煤粉仓，原煤仓的物料经过磨煤机磨成煤粉后进入防爆袋式收尘器，防爆袋式收尘器出来的煤粉进入燃煤煤粉仓，所述燃煤煤粉仓的煤粉用作回转窑的燃料。
8.根据权利要求7所述利用赤泥烧结法生产氧化铝的生产系统，其特征在于：所述磨煤机的热量也来自篦式冷却机的热风。
9.一种利用赤泥烧结法生产氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)拜耳赤泥预处理，拜耳赤泥经过压滤机压滤后进入烘干打散机烘干打散成干赤泥；
(2)、生料煤磨成生料煤粉，石灰石磨成石灰石粉；
(3)、将干赤泥、生料煤粉、石灰石粉和纯碱粉计量后加入混料机中混匀，然后加入均化库进行均化处理；
(4)、均化处理后的物料进入悬浮炉中脱水预分解，然后物料在高温状态下进入回转窑完成烧结反应得到熟料；
(5)、烧结后的熟料经过冷却、破碎后进入溶出磨，加入调整液球磨溶出，溶出液经分级机分级后，细料进入浓密机，浓密机过滤的滤液为含有Na2O·Al2O3的粗液进入粗液槽，滤饼经压滤一体机压滤、洗涤后进入赤泥制浆槽制浆，洗涤液作为调整液回到溶出磨。
10.根据权利要求9所述利用赤泥烧结法生产氧化铝的方法，其特征在于：赤泥制浆的溶液来自拜耳赤泥预处理中压滤机的滤液。
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