CN113716589A - 一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法及其系统，该系统在磨矿机后依次连接有碳酸盐溶出装置及第一固液分离装置，第一固液分离装置的固相出口与氧化铝生产线的循环母液浆化系统相连，循环母液浆化系统与拜耳法氧化铝预脱硅系统相连，第一固液分离装置的液相出口依次与苛化装置和第二固液分离装置相连，第二固液分离装置的液相出口通过循环管连接至磨矿机；第二固液分离装置的固相出口依次与脱硫剂反应器和脱硫剂pH调节池连接，脱硫剂pH调节池的液体出口连接至拜耳法氧化铝预脱硅系统；本发明不仅可以消除铝土矿石中碳酸盐对拜耳法氧化铝生产造成的影响，还能消除铝矿石中硫对氧化铝生产过程的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法及其系统，属于氧化铝生产技术领域。
背景技术
随着铝土矿石资源的贫化，铝土矿石中杂质含量愈来愈高，尤其是贵州清镇地区，铝土矿石中碳硫含量均较高，部分地区矿石碳含量达到1%以上，硫含量也达到1%以上。铝土矿石中碳主要以无机碳为主，无机碳占比80%以上，铝土矿石中无机碳主要为碳酸盐如菱铁矿、方解石、白云石等物质，矿石中硫主要以黄铁矿形式存在。铝土矿石中碳硫属于有害物质，铝土矿石中碳酸盐在拜耳法氧化铝生产过程易发生反苛化造成系统碳酸盐浓度升高，拜耳法系统碳碱浓度升高，对拜耳法生产过程溶出闪蒸系统、蒸发系统以及分解系统产生较大影响，造成系统热效率降低，汽耗升高，降低生产作业效率，增加生产成本；铝土矿中硫进入生产系统后，不仅影响正常生产作业，还会造成系统设备、管道腐蚀，使氧化铝产品铁含量超标，降低氧化铝产品质量。
铝土矿中碳酸盐进入生产系统后，只能通过排盐苛化实现系统碳酸盐的平衡。传统排盐苛化工艺均在拜耳法氧化铝生产流硫尾端进行，因此，无法避免碳酸盐进入生产系统，以致于无法消除碳酸盐对生产过程如溶出闪蒸系统，蒸发系统以及分解系统的影响，降低生产作业效率，同时碳酸钠进入生产流程后只能通过强制蒸发排盐，需要消耗大量蒸汽，从而造成系统消耗升高、增加生产成本。更为恶劣的是，由于受生产系统排盐能力限制，要想实现系统碳酸盐平衡，必须对铝土矿石全碳含量进行控制使用，从而造成铝土矿石资源紧张，迫使氧化铝企业减产或停产。
传统排盐苛化均在铝酸钠溶液体系中进行石灰乳苛化，由于排盐过滤后碳酸钠会带入大量铝酸钠附液，在石灰乳苛化过程中会造成铝酸钠与石灰乳反应生成铝酸钙，造成氧化铝损失，氧化铝损失率达到80%以上，损失的氧化铝随赤泥排入堆场堆存，无法回收利用，造成铝资源损失。同时，由于苛化过程铝酸钙副反应的发生会造成苛化石灰消耗升高。
针对铝土矿石碳硫同高的双重压力，为了解决碳硫同时对氧化铝生产过程的影响，现需要一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法及其系统，既能消除铝土矿中碳酸盐进入生产流程造成系统碳碱浓度升高造成的不利影响，又能解决氧化铝生产过程脱硫的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法及其系统，能对高碳铝土矿进行预处理，有效避免铝土矿石中碳酸盐进入生产流程造成系统碳碱浓度升高，产生各种不利影响，也能够避免苛化过程氧化铝的损失，还能解决氧化铝生产过程脱硫技术问题；可以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法，它包括以下步骤：步骤1.高硫高碳铝土矿石在磨矿机磨矿过程中，加入片碱或碱液及水进行混合磨矿；步骤2.将混合磨矿后的物料进行碳的溶出，后进行固液分离，得到含碳酸钠的溶液和脱碳处理后的矿石；步骤3.将步骤2得到脱碳处理后的矿石进行循环母液浆化，并将浆化后的产物送入拜耳法氧化铝预脱硅系统；步骤4.将步骤2得到的含碳酸钠的溶液直接添加石灰乳苛化，并将苛化后的溶液进行固液分离，得苛化碱液和碳酸钙，苛化碱液返回磨矿机循环使用；步骤5.将碳酸钙进行硝酸处理，并对硝酸处理后的溶液pH进行碱性调节，得碱性的硝酸钙浆液以做脱硫剂，并将上述得到的脱硫剂通入上述步骤3的拜耳法氧化铝预脱硅系统，作为氧化铝生产过程脱硫使用。
一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的系统，它包括磨矿机，在磨矿机上设有铝土矿添加口、片碱或液碱添加口及水添加口，在磨矿机后依次连接有碳酸盐溶出装置及第一固液分离装置，第一固液分离装置的固相出口与氧化铝生产线的循环母液浆化系统相连，循环母液浆化系统与拜耳法氧化铝预脱硅系统相连，第一固液分离装置的液相出口依次与苛化装置和第二固液分离装置相连，第二固液分离装置的液相出口通过循环管连接至磨矿机；第二固液分离装置的固相出口依次与脱硫剂反应器和脱硫剂pH调节池连接，脱硫剂pH调节池的液体出口连接至拜耳法氧化铝预脱硅系统。
前述的苛化装置上设有石灰乳添加口。
与现有技术比较，本发明拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法及其系统，具有的有益效果有：
（1）拜耳法氧化铝生产过程脱硫、脱碳技术集成一体，同时解决氧化铝生产过程脱硫脱碳的技术问题，实现了资源的循环利用
（2）铝土矿石脱碳独立于拜耳法氧化铝生产系统之外，避免铝土矿石碳酸盐进入拜耳法生产流程导致系统碳酸钠浓度升高，提高溶出闪蒸系统、蒸发系统等热利用率，同时，拜耳法系统不再需要进行强制蒸发排盐，减少蒸汽消耗。
（3）铝土矿石脱碳后的溶液直接进行苛化，并经液固分离后，苛化液返回循环使用，苛化固体碳酸钙采用硝酸进行溶解制备氧化铝在线脱硫剂，并经石灰乳调整pH＞7后并入拜耳法预脱硅系统，用于拜耳法氧化铝生产在线脱硫剂使用，实现资源的循环利用。
（4）碳酸钠直接苛化解决传统铝酸钠溶液排盐苛化难以避免氧化铝损失的难题，并且可以节省苛化石灰乳消耗10-30%。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明的连接结构示意图。
其中，磨矿机1；碳酸盐溶出装置2；第一固液分离装置3；循环母液浆化系统4；拜耳法氧化铝预脱硅系统5；苛化装置6；第二固液分离装置7；脱硫剂反应器8；脱硫剂pH调节池9。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1.如图1所示，一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法，它包括以下步骤：步骤1.高硫高碳铝土矿石在磨矿机1磨矿过程中，加入片碱或碱液及水进行混合磨矿；步骤2.将混合磨矿后的物料进行碳的溶出，后进行固液分离，得含碳酸钠的溶液和脱碳处理后的矿石；步骤3.将步骤2得到脱碳处理后的矿石进行循环母液浆化，并将浆化后的产物进入拜耳法氧化铝预脱硅系统5；步骤4.将步骤2得到的含碳酸钠的溶液进行苛化，并将苛化后的碳酸钠溶液进行固液分离，得到苛化碱液和碳酸钙，苛化碱液返回磨矿机1循环使用；步骤5.将碳酸钙进行硝酸处理，并对硝酸处理后的溶液pH进行碱性调节，得碱性的硝酸钙浆液以做脱硫剂，并将上述得到的脱硫剂通入上述步骤3的拜耳法氧化铝预脱硅系统5，作为氧化铝生产过程在线脱硫使用。
一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的系统，它包括磨矿机1，在磨矿机1上设有铝土矿添加口、片碱或液碱添加口及水添加口，在磨矿机1后依次连接有碳酸盐溶出装置2及第一固液分离装置3，第一固液分离装置3的固相出口与氧化铝生产线的循环母液浆化系统4相连，循环母液浆化系统4与拜耳法氧化铝预脱硅系统5相连，第一固液分离装置3的液相出口依次与苛化装置6和第二固液分离装置7相连，第二固液分离装置7的液相出口通过循环管连接至磨矿机1；在苛化装置6上设有石灰乳添加口；第二固液分离装置7的固相出口依次与脱硫剂反应器8和脱硫剂pH调节池9连接，脱硫剂pH调节池9的液体出口连接至拜耳法氧化铝预脱硅系统5。
步骤2的碳酸钠溶液几乎不含氧化铝，在步骤4添加石灰乳苛化过程不会造成氧化铝的损失，能够解决传统碳酸钠在拜耳法流程中苛化造成氧化铝损失的技术难题，同时苛化石灰乳消耗可以降低10-30%。
本申请能对高碳铝土矿中碳酸盐进行脱除，并将碳酸盐苛化后的废弃产物作为氧化铝脱硫剂原料继续使用，实现了废弃资源的循环利用，不仅可以消除铝土矿石中碳酸盐对拜耳法氧化铝生产造成的影响，还能消除铝矿石中硫对氧化铝生产过程的影响，同时解决高硫高碳铝土矿石生产氧化铝过程中脱硫脱碳的技术问题。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤1.高硫高碳铝土矿石在磨矿机（1）磨矿过程中，加入片碱或碱液及水进行混合磨矿；
步骤2.将混合磨矿后的物料进行碳的溶出，后进行固液分离，得含碳酸钠的溶液和脱碳处理后的铝土矿石；
步骤3.将步骤2得到脱碳处理后的矿石进行循环母液浆化，并将浆化后的产物送入拜耳法氧化铝预脱硅系统（5）；
步骤4.将步骤2得到的含碳酸钠的溶液直接添加石灰乳进行苛化，并将苛化后的碳酸钠溶液进行固液分离，得苛化碱液和碳酸钙，苛化碱液返回磨矿机（1）循环使用；
步骤5.将步骤4中碳酸钙进行硝酸处理，并对硝酸处理后的溶液pH进行碱性调节，得到碱性的硝酸钙浆液以做脱硫剂，并将上述得到的脱硫剂通入上述步骤3的拜耳法氧化铝预脱硅系统（5），作为氧化铝生产过程在线脱硫剂使用。
2.一种拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的系统，它包括磨矿机（1），其特征在于：在磨矿机（1）上设有铝土矿添加口、片碱或液碱添加口及水添加口，在磨矿机（1）后依次连接有碳酸盐溶出装置（2）及第一固液分离装置（3），第一固液分离装置（3）的固相出口与氧化铝生产线的循环母液浆化系统（4）相连，循环母液浆化系统（4）与拜耳法氧化铝预脱硅系统（5）相连，第一固液分离装置（3）的液相出口依次与苛化装置（6）和第二固液分离装置（7）相连，第二固液分离装置（7）的液相出口通过循环管连接至磨矿机（1）；第二固液分离装置（7）的固相出口依次与脱硫剂反应器（8）和脱硫剂pH调节池（9）连接，脱硫剂pH调节池（9）的液体出口连接至拜耳法氧化铝预脱硅系统（5）。
3.根据权利要求2所述的拜耳法氧化铝脱硫脱碳协同处理的系统，其特征在于：在苛化装置（6）上设有石灰乳添加口。
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