CN111960450A - 利用铝灰制备氧化铝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用铝灰制备氧化铝的方法，包括以下步骤：将重量份为10份的铝灰、12份的赤泥、20份的粉煤灰或煤矸石、45份的石灰石或电石渣、5份的铁粉、8份的纯碱混合均匀后进行研磨，之后在回转窑中煅烧，接着将出窑物料均匀布入两个单筒冷却机内冷却，再将两个单筒冷却机内冷却后的物料分别进行筛分，筛上物通过一段高温辊式破碎机进行破碎后同筛下物一起输送至二段高温辊式破碎机进行破碎，最后进入G式冷机中冷却后，制得氧化铝熟料；将氧化铝熟料溶于碱液后，进行固液分离，得到铝酸钠溶液；向铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，过滤得到氢氧化铝，煅烧氢氧化铝即得氧化铝。本发明提高了氧化铝熟料的自粉化率和溶出率以及产品的纯度。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铝制备技术领域，具体涉及一种利用铝灰等工业废弃物制备氧化铝的方法。
背景技术
铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的废弃物，主要由金属铝单质、氧化物和盐溶剂的混合物组成。铝灰中含有较高的可再生资源，从铝灰中回收铝及其他有价元素，对提高企业的经济效益，保护生态环境具有重要的现实意义和实用价值。
以铝灰为原料制备氧化铝，能回收铝灰中的铝。但现有的采用铝灰制备氧化铝的方法存在着氧化铝熟料的自粉化率和溶出率较低的问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明的一个目的是提供一种利用铝灰制备氧化铝的方法，其能提高氧化铝熟料的自粉化率和溶出率。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了利用铝灰制备氧化铝的方法，包括以下步骤：
S1、将重量份为10份的铝灰、12份的赤泥、20份的粉煤灰或煤矸石、45份的石灰石或电石渣、5份的铁粉、8份的纯碱混合均匀后进行研磨，之后在回转窑中于温度为 1150～1380℃下煅烧30-60min，接着将出窑物料均匀布入两个单筒冷却机内经过28-30min 冷却至450-550℃，再将两个单筒冷却机内冷却后的物料分别进行筛分，筛上物通过一段高温辊式破碎机进行破碎后同筛下物一起输送至二段高温辊式破碎机进行破碎，最后进入 G式冷机中以冷却速度为10-20℃/min冷却至70℃以下后，制得氧化铝熟料；
S2、将氧化铝熟料溶于碱液后，进行固液分离，得到铝酸钠溶液；
S3、向铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，过滤得到氢氧化铝，煅烧氢氧化铝即得氧化铝。
优选的是，所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，石灰石的饱和系数为0.6～0.9。
优选的是，所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，原料中氧化铝与氧化硅的质量比为 1.8～2.0。
优选的是，所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，单筒冷却机的规格为φ4×45mm。
优选的是，所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，S2中得到铝酸钠溶液后，采用脱硅装置对铝酸钠溶液进行脱硅处理并过滤，S3中向脱硅处理并过滤后的铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体。
优选的是，所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，所述脱硅装置包括：
壳体，其内部中空，且沿竖直方向设置，壳体的上部为圆柱体形，下部直径逐渐减小为圆锥形，壳体的底部设置有出料口；
旋转筒，其内部中空，且沿竖直方向设置在所述壳体内，所述旋转筒的下部为圆柱体形，上部的直径逐渐减小为圆台形，所述旋转筒内设置有多个加热部件，所述旋转筒与所述壳体同轴设置；
旋转杆，其为圆筒体形，并与所述壳体同轴设置，旋转杆的外径与旋转筒的顶部的直径相等，旋转杆的底部与所述旋转筒的顶部固定连接，顶部穿过壳体的顶部，并延伸至壳体的外部，旋转杆与壳体的顶部转动连接，旋转杆的下部的侧壁上沿其周向方向间隔设置有多个第一通孔；
第一外齿轮，其设置在所述旋转杆上位于壳体外的部分上；
第二外齿轮，其与所述第一外齿轮相啮合，且在动力的驱动下转动，并带动第一外齿轮转动，以使旋转杆和旋转筒转动；
分液盘，其为内部中空的圆柱体形，且与所述壳体同轴设置，并位于所述壳体的顶部和所述第一通孔之间，旋转杆穿过所述分液盘，并与分液盘固定连接，分液盘的顶部沿其周向方向设置有环形的开口，所述分液盘的侧壁上沿其周向方向间隔设置有多个第二通孔；
多根搅拌叶片，其固设在所述旋转筒上，当旋转筒转动时，搅拌叶片能跟着旋转筒转动；
第一管体，其一端位于所述旋转筒内，另一端穿过旋转筒的顶部，并延伸至旋转筒的外部，第一管体与旋转筒的顶部转动连接；
第二管体，其一端位于所述分液盘内，另一端向上依次穿过所述开口和所述壳体的顶部，第二管体与壳体的顶部固定连接，当旋转筒带动分液盘转动时，第二管体不干涉分液盘转动；
其中，采用脱硅装置对铝酸钠溶液进行脱硅处理的具体步骤为：
动力驱动第二外齿轮转动，同时通过第一管体将石灰乳导入旋转杆内、通过第二管体将脱硅处理前的铝酸钠溶液导入分液盘内、加热部件开始加热，铝酸钠溶液和石灰乳进行混合，直至反应结束。
优选的是，所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，还包括：
固定杆，其设置在所述旋转筒的底部，且与所述壳体同轴设置，固定杆的顶部与旋转筒的底部固定连接；
其中，所述多根搅拌叶片由多对第一搅拌叶片和多对第二搅拌叶片组成，多对第一搅拌叶片沿竖直方向间隔设置在所述壳体的上部内，一对第一搅拌叶片相对于旋转筒对称设置，各根第一搅拌叶片的一端均与旋转筒固定连接，另一端向着壳体的上部的内侧壁延伸；多对第二搅拌叶片沿竖直方向间隔设置在所述固定杆上，一对第二搅拌叶片相对于固定杆对称设置，各根第二搅拌叶片的一端均与固定杆固定连接，另一端向着壳体的下部的内侧壁延伸。
优选的是，所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，所述旋转筒的顶部、侧壁和底部均间隔设置有多个加热部件。
优选的是，所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，所述第一通孔的底部与旋转杆的底部齐平。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明将出窑物料均匀布入两个单筒冷却机内冷却，两个单筒冷却机内冷却后的物料分别进行筛分，筛上物通过一段高温辊式破碎机进行破碎后同筛下物一起输送至二段高温辊式破碎机进行破碎，最后进入G式冷机中冷却，彻底解决了因熟料冷却造成的熟料制备生产线不能连续运行的问题，提高了氧化铝熟料的自粉化率和溶出率，实现了熟料生产系统连续运行。
2、本发明在采用碱溶法溶出氧化铝熟料中的氧化铝，得到熟料溶出液后，再对熟料溶出液进行脱硅处理，脱硅处理过程中通过将熟料溶出液与石灰乳各自分散后再进行混合，能提高两者的混合效率，缩短脱硅时间，经过试验验证，反应后的A/S可达到890以上。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的脱硅装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
利用铝灰制备氧化铝的方法，包括以下步骤：
S1、将重量份为10份的铝灰、12份的赤泥、20份的粉煤灰或煤矸石、45份的石灰石或电石渣、5份的铁粉、8份的纯碱混合均匀后进行研磨，之后在回转窑中于温度为 1150～1380℃下煅烧40-50min，接着将出窑物料均匀布入两个单筒冷却机内经过28-30min 冷却至490-500℃，再将两个单筒冷却机内冷却后的物料分别进行筛分，筛上物通过一段高温辊式破碎机进行破碎后同筛下物一起输送至二段高温辊式破碎机进行破碎，最后进入 G式冷机中以冷却速度为18-20℃/min冷却至70℃以下后，制得氧化铝熟料；
S2、将氧化铝熟料溶于碱液后，进行固液分离，得到铝酸钠溶液；
S3、向铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，过滤得到氢氧化铝，煅烧氢氧化铝即得氧化铝。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，石灰石的饱和系数为0.7。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，原料中氧化铝与氧化硅的质量比为1.9。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，单筒冷却机的规格为φ4×45mm。
经综合工艺计算，选用两台φ4×45m单筒冷却机作为冷却设备，单台设计参数选取如下：
规格：φ4×45m 产能：104t/h
斜度：2.5％ 转速：0.5—5.0r/min
传动功率：400kw 物料填充率：4.59％；
物料停留时间：28.1min 风速：2.13Nm/s
单位体积产能：204kg/m3.h。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，S2中得到铝酸钠溶液后，采用脱硅装置对铝酸钠溶液进行脱硅处理并过滤，S3中向脱硅处理并过滤后的铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，如图1所示，所述脱硅装置包括：
壳体100，其内部中空，且沿竖直方向设置，壳体100的上部为圆柱体形，下部直径逐渐减小为倒圆锥形，壳体100的底部设置有出料口101；
旋转筒110，其内部中空，且沿竖直方向设置在所述壳体100内，所述旋转筒110的下部为圆柱体形，上部的直径逐渐减小为圆台形，所述旋转筒110内设置有多个加热部件120，所述旋转筒110与所述壳体100同轴设置；
旋转杆130，其为圆筒体形，并与所述壳体100同轴设置，旋转杆130的外径与旋转筒110的顶部的直径相等，旋转杆130的底部与所述旋转筒110的顶部固定连接，顶部穿过壳体100的顶部，并延伸至壳体100的外部，旋转杆130与壳体100的顶部转动连接，旋转杆130的下部的侧壁上沿其周向方向间隔设置有多个第一通孔；
第一外齿轮140，其设置在所述旋转杆130上位于壳体100外的部分上；
第二外齿轮150，其与所述第一外齿轮140相啮合，且在动力的驱动下转动，并带动第一外齿轮140转动，以使旋转杆130和旋转筒110转动；
分液盘160，其为内部中空的圆柱体形，且与所述壳体100同轴设置，并位于所述壳体100的顶部和所述第一通孔之间，旋转杆130穿过所述分液盘160，并与分液盘160固定连接，分液盘160的顶部沿其周向方向设置有环形的开口，所述分液盘160的侧壁上沿其周向方向间隔设置有多个第二通孔；
多根搅拌叶片170，其固设在所述旋转筒110上，当旋转筒110转动时，搅拌叶片170能跟着旋转筒110转动；
第一管体180，其一端位于所述旋转筒110内，另一端穿过旋转筒110的顶部，并延伸至旋转筒110的外部，第一管体180与旋转筒110的顶部转动连接；
第二管体190，其一端位于所述分液盘160内，另一端向上依次穿过所述开口和所述壳体100的顶部，第二管体190与壳体100的顶部固定连接，当旋转筒110带动分液盘160转动时，第二管体190不干涉分液盘160转动；
其中，采用脱硅装置对铝酸钠溶液进行脱硅处理的具体步骤为：
动力(如电机)驱动第二外齿轮150转动，同时通过第一管体180将石灰乳导入旋转杆130内、通过第二管体190将脱硅处理前的铝酸钠溶液导入分液盘160内、加热部件 120开始加热(将反应物加热至95-100℃)，石灰乳通过第一通孔甩出后与通过第二通孔甩出的脱硅处理前的铝酸钠溶液进行混合，旋转筒110转动过程中带动搅拌叶片170转动，对反应液进行搅拌，反应结束后，将脱硅处理后的铝酸钠溶液从出料口101导出。脱硅处理过程中通过将熟料溶出液与石灰乳各自分散后再进行混合，能提高两者的混合效率，缩短脱硅时间。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，还包括：
固定杆200，其设置在所述旋转筒110的底部，且与所述壳体100同轴设置，固定杆200的顶部与旋转筒110的底部固定连接；
其中，所述多根搅拌叶片170由多对第一搅拌叶片和多对第二搅拌叶片组成，多对第一搅拌叶片沿竖直方向间隔设置在所述壳体100的上部内，一对第一搅拌叶片相对于旋转筒110对称设置，各根第一搅拌叶片的一端均与旋转筒110固定连接，另一端向着壳体100的上部的内侧壁延伸；多对第二搅拌叶片沿竖直方向间隔设置在所述固定杆200上，一对第二搅拌叶片相对于固定杆200对称设置，各根第二搅拌叶片的一端均与固定杆200固定连接，另一端向着壳体100的下部的内侧壁延伸，各根第二搅拌叶片通过固定杆200间隔固定在旋转筒110上。第一搅拌叶片和第二搅拌叶片分别对壳体100的上部和下部内的物料进行搅拌。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，所述旋转筒110的顶部、侧壁和底部均间隔设置有多个加热部件120。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，所述第一通孔的底部与旋转杆130的底部齐平，这样能防止石灰乳滞留在旋转杆130内，使旋转杆130内的石灰乳能全部被甩出。
对比例1
利用铝灰制备氧化铝的方法，包括以下步骤：
S1、将重量份为10份的铝灰、12份的赤泥、20份的粉煤灰或煤矸石、45份的石灰石或电石渣、5份的铁粉、8份的纯碱混合均匀后进行研磨，之后在回转窑中于温度为 1150～1380℃下煅烧40-50min，接着将出窑物料通过篦冷机冷却至70℃以下后，制得氧化铝熟料；
S2、将氧化铝熟料溶于碱液后，进行固液分离，得到铝酸钠溶液；
S3、向铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，过滤得到氢氧化铝，煅烧氢氧化铝即得氧化铝。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，石灰石的饱和系数为0.7。
所述的利用铝灰制备氧化铝的方法中，原料中氧化铝与氧化硅的质量比为1.9。
试验1
测试实施例1和对比例1中氧化铝自粉化熟料过0.2mm筛的粉化率和工业溶出率，以及过0.08mm筛的粉化率和工业溶出率，结果见表1。
表1实施例1和对比例1中氧化铝自粉化熟料的粉化率和工业溶出率
| 项目 | 过0.2mm筛粉化率/工业溶出率 | 过0.08mm筛粉化率/工业溶出率 |
| 实施例1 | 97％/80％ | 95％/85％ |
| 对比例1 | 93％/58％ | 77％/63％ |
由表1可知，将出窑物料均匀布入两个单筒冷却机内冷却，两个单筒冷却机内冷却后的物料分别进行筛分，筛上物通过一段高温辊式破碎机进行破碎后同筛下物一起输送至二段高温辊式破碎机进行破碎，最后进入G式冷机中冷却，彻底解决了因熟料冷却造成的熟料制备生产线不能连续运行的问题，与单独采用篦冷机进行冷却相比，提高了氧化铝熟料的自粉化率和溶出率。
试验2
测试实施例1中经过脱硅处理并过滤后的铝酸钠溶液，与未经过脱硅处理的铝酸钠溶液A/S，以及产品纯度，结果见表2。
表2铝酸钠溶液A/S和产品纯度
由表2可知，实施例1中经过脱硅处理并过滤后的铝酸钠溶液的A/S有显著提高，说明铝酸钠溶液中二氧化硅的含量较低，脱硅效果好。且经过脱硅处理后实施例1中制得的产品的纯度也有显著提高。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (9)
1.利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将重量份为10份的铝灰、12份的赤泥、20份的粉煤灰或煤矸石、45份的石灰石或电石渣、5份的铁粉、8份的纯碱混合均匀后进行研磨，之后在回转窑中于温度为1150～1380℃下煅烧30-60min，接着将出窑物料均匀布入两个单筒冷却机内经过28-30min冷却至450-550℃，再将两个单筒冷却机内冷却后的物料分别进行筛分，筛上物通过一段高温辊式破碎机进行破碎后同筛下物一起输送至二段高温辊式破碎机进行破碎，最后进入G式冷机中以冷却速度为10-20℃/min冷却至70℃以下后，制得氧化铝熟料；
S2、将氧化铝熟料溶于碱液后，进行固液分离，得到铝酸钠溶液；
S3、向铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，过滤得到氢氧化铝，煅烧氢氧化铝即得氧化铝。
2.如权利要求1所述的利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，石灰石的饱和系数为0.6～0.9。
3.如权利要求1所述的利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，原料中氧化铝与氧化硅的质量比为1.8～2.0。
4.如权利要求1所述的利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，单筒冷却机的规格为φ4×45mm。
5.如权利要求1所述的利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，S2中得到铝酸钠溶液后，采用脱硅装置对铝酸钠溶液进行脱硅处理并过滤，S3中向脱硅处理并过滤后的铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体。
6.如权利要求5所述的利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，所述脱硅装置包括：
壳体，其内部中空，且沿竖直方向设置，壳体的上部为圆柱体形，下部直径逐渐减小为圆锥形，壳体的底部设置有出料口；
旋转筒，其内部中空，且沿竖直方向设置在所述壳体内，所述旋转筒的下部为圆柱体形，上部的直径逐渐减小为圆台形，所述旋转筒内设置有多个加热部件，所述旋转筒与所述壳体同轴设置；
旋转杆，其为圆筒体形，并与所述壳体同轴设置，旋转杆的外径与旋转筒的顶部的直径相等，旋转杆的底部与所述旋转筒的顶部固定连接，顶部穿过壳体的顶部，并延伸至壳体的外部，旋转杆与壳体的顶部转动连接，旋转杆的下部的侧壁上沿其周向方向间隔设置有多个第一通孔；
第一外齿轮，其设置在所述旋转杆上位于壳体外的部分上；
第二外齿轮，其与所述第一外齿轮相啮合，且在动力的驱动下转动，并带动第一外齿轮转动，以使旋转杆和旋转筒转动；
分液盘，其为内部中空的圆柱体形，且与所述壳体同轴设置，并位于所述壳体的顶部和所述第一通孔之间，旋转杆穿过所述分液盘，并与分液盘固定连接，分液盘的顶部沿其周向方向设置有环形的开口，所述分液盘的侧壁上沿其周向方向间隔设置有多个第二通孔；
多根搅拌叶片，其固设在所述旋转筒上，当旋转筒转动时，搅拌叶片能跟着旋转筒转动；
第一管体，其一端位于所述旋转筒内，另一端穿过旋转筒的顶部，并延伸至旋转筒的外部，第一管体与旋转筒的顶部转动连接；
第二管体，其一端位于所述分液盘内，另一端向上依次穿过所述开口和所述壳体的顶部，第二管体与壳体的顶部固定连接，当旋转筒带动分液盘转动时，第二管体不干涉分液盘转动；
其中，采用脱硅装置对铝酸钠溶液进行脱硅处理的具体步骤为：
动力驱动第二外齿轮转动，同时通过第一管体将石灰乳导入旋转杆内、通过第二管体将脱硅处理前的铝酸钠溶液导入分液盘内、加热部件开始加热，铝酸钠溶液和石灰乳进行混合，直至反应结束。
7.如权利要求6所述的利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，还包括：
固定杆，其设置在所述旋转筒的底部，且与所述壳体同轴设置，固定杆的顶部与旋转筒的底部固定连接；
其中，所述多根搅拌叶片由多对第一搅拌叶片和多对第二搅拌叶片组成，多对第一搅拌叶片沿竖直方向间隔设置在所述壳体的上部内，一对第一搅拌叶片相对于旋转筒对称设置，各根第一搅拌叶片的一端均与旋转筒固定连接，另一端向着壳体的上部的内侧壁延伸；多对第二搅拌叶片沿竖直方向间隔设置在所述固定杆上，一对第二搅拌叶片相对于固定杆对称设置，各根第二搅拌叶片的一端均与固定杆固定连接，另一端向着壳体的下部的内侧壁延伸。
8.如权利要求7所述的利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，所述旋转筒的顶部、侧壁和底部均间隔设置有多个加热部件。
9.如权利要求6所述的利用铝灰制备氧化铝的方法，其特征在于，所述第一通孔的底部与旋转杆的底部齐平。
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