CN114538490A - 一种烧结法生料中降低赤泥浆水分的方法和赤泥生料浆 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轻金属冶炼领域，尤其涉及一种烧结法生料中降低赤泥浆水分的方法和赤泥生料浆，所述方法包括以下步骤：将赤泥浆进行过滤；将过滤后的所述赤泥浆分别与碱度调节剂和阴离子表面活性剂混合，得到待配料赤泥浆，以实现降低赤泥浆水分。通过加入碱度调节剂，调整赤泥浆的附液pH值，使附液的苛性碱浓度降低，同时调整赤泥浆的结构，改变赤泥浆表面电荷量，降低赤泥浆的水合性能；添加表面活性剂增加赤泥浆的流动性，从而使待烧结赤泥生料的水分含量从54％降低至45％，从而降低烧结时的能耗。
Description
技术领域
本发明属于轻金属冶炼领域，尤其涉及一种烧结法生料中降低赤泥浆水分的方法和赤泥生料浆。
背景技术
随着铝用量逐年上涨，铝土矿资源需求量也逐年增高。氧化铝烧结法对各种品位铝土矿的较强的适应能力，可以更高效的处理低品位铝土矿。但烧结法能耗是拜耳法能耗的3倍左右，仅在烧结过程的能耗就已经超过整个拜耳法的能耗。可以说高能耗限制了氧化铝烧结法的广泛应用。在烧结法中，烧结过程中化学反应吸热只占热量总支出的11％左右，其中40％的热量用于蒸发料浆水分。而且生料浆中大量的水分同时使大窑产能降低，增加了废气量。如何通过降低生料浆中大量的水分来降低能耗是研究的重点方向。
针对降低生料浆水分，大部分研究是针对工艺条件优化及控制方面，如文献“影响烧结法生料浆水分的因素分析(周宗科.影响烧结法生料浆水分的因素分析[J].铝镁通讯，2001, 000(004):18-20.)”，通过对生料浆物料平衡计算，表明生料浆的水分主要取决于蒸发母液和污水量的大小，通过工艺控制可有效降低生料浆水分，但现阶段氧化厂工艺控制已基本没有大的提升空间。有文献提出在烧结法铝土矿生料浆中加入某种表面活性剂，以降低生料浆水分，增加其流动性，如文献“烧结法生料浆流变性的研究(唐时健.烧结法生料浆流变性的研究[D].中南大学，2005.)，添加表面活性剂后，铝土矿生料水分降低4％。而针对赤泥生料浆，这方面的研究还很少。主要因为赤泥生料浆中的赤泥碱度高、粘性大，降低水分更为困难。
在串联法流程中，末洗赤泥经过滤机降低水分，但其流动性差，难以泵送，必须向赤泥中补充少量水分，增加赤泥流动性，才能泵送至生料浆配料工序。所以说，增加过滤后赤泥流动性，降低加水量，可降低其带入生料浆的水分，达到降低能耗的作用。在提高赤泥流动性方面，文献“浅谈降低拜耳法赤泥水分(马文选.浅谈降低拜耳法赤泥水分[C]/中国有色金属学会.中国有色金属学会，2013.)”通过比较絮凝剂添加量、碱赤泥碱比、赤泥附液苛性碱浓度等对赤泥浆流动性影响，提出可改善赤泥浆流动性的最佳条件。但是当赤泥水分降低到50％左右时，碱赤泥的流动性很差，条件控制也基本无法改善其流动性。专利“一种混联法生产氧化铝的方法(CN101928028B)”公开了一种将蒸发结晶碱和赤泥浆液做喷液，喷刷至过滤机滤饼，形成赤泥浆，以降低赤泥浆含水率，将滤饼赤泥浆送至滤饼槽，最后通过隔膜泵输送配料的方法；专利“一种混联法生产氧化铝的方法(CN200910243356.7)”公开了一种低水分物料的输送方法及制备系统。赤泥通过压滤或过滤，降低水分，送至浆化槽强力搅拌，加入结晶碱，低水分赤泥采用柱塞泵或隔膜泵等送至配料。上述方法中都使用到结晶碱。而现阶段工业得到的结晶碱含水率高，利用低水分结晶碱配料，需对其进行处理，降低其水分，处理难度大。且结晶碱粘度高，输送困难。专利“一种适用于烧结法生产的拜耳法赤泥浓缩工艺(CN202010297018.8)”公开了采用压滤机对拜耳法赤泥进行过滤，加入碳酸钠溶液和铝酸钠洗液用磨制成浆液，调配生料浆降低水分的方法。方法中采用压滤机，大大降低赤泥水分。但针对现存氧化铝厂，其改造成本高，压滤机产能相对小，适用性不强。
发明内容
本申请提供了一种烧结法生料中降低赤泥浆水分的方法和赤泥生料浆，以解决串联法中赤泥生料浆水分含量高的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种烧结法生料中降低赤泥浆水分的方法，所述方法包括以下步骤：
将赤泥浆进行过滤；
将过滤后的所述赤泥浆分别与碱度调节剂和阴离子表面活性剂混合，得到待配料赤泥浆，以实现降低赤泥浆水分。
可选的，所述碱度调节剂包括酸和碳酸氢盐中至少一种。
可选的，所述碳酸氢盐包括碳酸氢钠。
可选的，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物和木质素磺酸钠中至少一种。
可选的，所述阴离子表面活性剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物，以所述赤泥浆的干基重量计，所述萘磺酸盐甲醛缩合物的添加量为0.2％～0.4％。
可选的，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸钠。
可选的，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸钠，以所述赤泥浆的干基重量计，所述腐植酸钠的添加量为1％～2％。
可选的，通过搅拌进行所述混合，所述搅拌的时间为30～60min。
可选的，所述待配料赤泥浆中附液苛性碱浓度为1～5g/L。
第二方面，一种赤泥生料浆，所述赤泥生料浆的原料包括第一方面所述的待配料赤泥浆。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该方法，通过加入碱度调节剂，调整赤泥浆的附液pH值，使附液的苛性碱浓度降低，同时调整赤泥浆的结构，改变赤泥浆表面电荷量，降低赤泥浆的水合性能；后续添加的表面活性剂为阴离子表面活性剂，降低赤泥胶粒的负电性，有利于表面活性剂与赤泥表面的局部正电荷作用，从而更好地增加赤泥流动性，从而降低加入的水量，增加赤泥流动性，使待烧结赤泥生料的水分含量从54％降低至45％，从而降低烧结时的能耗。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种待配料赤泥浆的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，室温可以是指10～ 35℃区间内的温度。
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。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了烧结法生料中降低赤泥浆水分的方法，所述方法包括以下步骤：
将赤泥浆进行过滤；
将过滤后的所述赤泥浆分别与碱度调节剂和阴离子表面活性剂混合，得到待配料赤泥浆，以实现降低赤泥浆水分。
具体地，可以先加入碱度调节剂，调整赤泥浆的附液苛性碱浓度为1～5g/L；降低苛性碱浓度，使附液苛性碱浓度降低；同时调整赤泥结构，当处于强碱性环境下，赤泥胶粒表面带负电；当处于酸性环境下，赤泥胶粒表面带正点；在近中性的条件下，赤泥胶粒可达到电中和状态。过量的表面负电荷或正电荷使赤泥膨胀，流动性不佳，所以降低碱度有利于赤泥流动性。后续，阴离子表面活性剂可以增强赤泥胶粒的负电性，有利于表面活性剂与赤泥表面的局部正电荷作用，从而更好地增加赤泥流动性；另外，添加表面活性剂增加赤泥浆的流动性。
需要说明的是，可以先加入阴离子表面活性剂，后加入碱度调节剂，或者，先加碱度调节，再加表面活性剂，或者两种同时加入。优选的，先加碱度调节，再加表面活性剂。
具体地，可以用溶剂溶解表面活性剂后加入，也可以直接加入。溶剂可以为水或其他不引入杂质的液体溶剂。
整体地来说，本申请的方法工艺简单，只需要加入碱度调节剂和表面活性剂，改造成本低，不用改造过滤机及泵送装置，且生产运行耗能低，适于现有氧化铝厂应用。
在一些实施方式中，所述碱度调节剂包括酸和碳酸氢盐中至少一种。
具体地，酸包括但不限于盐酸、腐殖酸和硫酸，碳酸氢盐包括但不限于碳酸氢钠和碳酸氢钾。添加盐酸、硫酸等酸会引入杂质，造成杂质离子在氧化铝系统聚集，可能引发设备腐蚀加剧、蒸发排盐困难、分解紊乱等问题。
在一些实施方式中，所述碳酸氢盐包括碳酸氢钠。
具体地，添加碳酸氢钠调节赤泥浆的碱度，不会引入新的杂质元素，且添加物对工艺过程的无不利影响，同时，在后续配碱工艺中，可以减少碱的使用量。配碱操作中常用的化合物为碳酸钠。
在一些实施方式中，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物和木质素磺酸钠中至少一种。
本申请中，任意一种可以改善低碱赤泥浆流动性的表面活性剂都可以使用。
优选的，添加萘磺酸盐甲醛缩合物于低碱赤泥浆中，具有增加赤泥流动性的效果，经过后续烧结工艺后，表面活性剂被煅烧除去，不会引入其他杂质进入系统。
在一些实施方式中，所述阴离子表面活性剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物，以所述赤泥浆的干基重量计，所述萘磺酸盐甲醛缩合物的添加量为0.2％～0.4％。
控制萘磺酸盐甲醛缩合物的添加量为0.2％～0.4％的原因是，腐殖酸钠通过与赤泥胶粒表面正电荷结合，增加赤泥胶团疏水作用，具有改善赤泥流动性的积极效果，如果萘磺酸盐甲醛缩合物的添加量不在上述范围，会造成赤泥流动度不佳的不利后果。
在一些实施方式中，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸钠。
优选的，添加腐植酸钠于低碱赤泥浆中，具有增加赤泥流动性的效果，不会对烧结过程产生不利影响，经过烧结工艺后，表面活性剂被煅烧除去，不会引入其他杂质进入系统。
在一些实施方式中，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸钠，以所述赤泥浆的干基重量计，所述腐植酸钠的添加量为1％～2％。
控制腐植酸钠的添加量为1％～2％的原因是腐殖酸钠通过与赤泥胶粒表面正电荷结合，增加赤泥胶团疏水作用，具有改善赤泥流动性的积极效果，如果腐植酸钠的添加量不在上述范围，会造成赤泥流动度不佳的不利后果。
在一些实施方式中，通过搅拌进行所述混合，所述搅拌的时间为30～60min。
控制搅拌的时间为30～60min的原因是促使碱度调节剂和表面活性剂与赤泥胶团充分反应、结合，提高流动性，如果搅拌的时间不在上述范围，会造成反应不充分的不利后果。
在一些实施方式中，所述待配料赤泥浆的pH为9-13。
控制低碱赤泥浆的附液中，苛性碱浓度为1～5g/L的原因是降低碱度有助于减少赤泥胶粒的碰撞，增强赤泥的流动性，同时降低赤泥表面电荷量，促进表面活性剂发挥作用，如果苛性碱浓度不在上述范围，会造成赤泥流动性不佳，且表面活性剂无法发挥作用的不利后果，添加了阴离子表面活性剂后，使待配料赤泥浆的苛性碱浓度。
第二方面，一种赤泥生料浆，所述赤泥生料浆的原料包括第一方面所述的待配料赤泥浆。
一般地来说，赤泥生料浆由石灰、水、待配料赤泥浆纯碱等混配，在串联烧结法中，待烧结赤泥生料浆中有大量的水分，增加了烧结时所需的能耗，降低待烧结赤泥生料浆中的水分，可以降低能耗，如一吨待烧结赤泥生料浆中，增加1％的含水率，每吨熟料热耗增加1.5 ×105kJ。待烧结赤泥生料浆中降低3％的水分，可使大窑产量增加10％。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的方法进行详细说明。
实施例1
本申请实施例提供了一种烧结法生料中降低赤泥浆水分的方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1.将赤泥浆进行过滤；
S2.将过滤后的所述赤泥浆分别与碱度调节剂和阴离子表面活性剂混合，得到待配料赤泥浆，以实现降低赤泥浆水分；
具体如下：
以某氧化铝厂赤泥生料浆配料为例，末洗底流赤泥经过滤机过滤后，赤泥浆水分为40％，送至搅拌槽中，将一定量的碳酸氢钠和水，加入搅拌槽，搅拌均匀，附液苛性碱浓度为3g/L，然后，用一定量水溶解干基重量2％腐植酸钠，加入搅拌槽中，搅拌45min，得到待配料赤泥浆，所述待配料赤泥浆的含水率50％，流动度为65mm(采用《GB/T8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》水泥净浆流动度测试)，将所述赤泥浆进行配料，得到待烧结赤泥生料浆，烧结赤泥生料浆的含水率为37％。
实施例2
以某氧化铝厂赤泥生料浆配料为例，末洗底流赤泥经过滤机过滤后，赤泥浆水分为40％，送至搅拌槽中，将一定量的碳酸氢钠和水，加入搅拌槽，搅拌均匀，附液苛性碱浓度为1g/L，然后，用一定量水溶解干基重量1％腐植酸钠，加入搅拌槽中，搅拌30min,得到待配料赤泥浆，所述待配料赤泥浆含水率50％，赤泥流动度为60mm(采用《GB/T8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》水泥净浆流动度测试)，将所述待配料赤泥浆进行配料，得到待烧结赤泥生料浆，烧结赤泥生料浆的含水率为37％。其他同时实例1。
待烧结赤泥生料浆中的水分含量降低了1％。
实施例3
以某氧化铝厂赤泥生料浆配料为例，末洗底流赤泥经过滤机过滤后，赤泥浆水分为40％，送至搅拌槽中，将一定量的碳酸氢钠和水，加入搅拌槽，搅拌均匀，附液苛性碱浓度为5g/L，然后，用一定量水溶解干基重量0.4％萘磺酸盐甲醛缩合物，加入搅拌槽中，搅拌45min,得到待配料赤泥浆，所述待配料赤泥浆含水率45％，赤泥流动度为60mm(采用《GB/T8077-2012 混凝土外加剂匀质性试验方法》水泥净浆流动度测试)，将所述待配料赤泥浆进行配料，得到待烧结赤泥生料浆，烧结赤泥生料浆的含水率为36％。其他同时实例1。
待烧结赤泥生料浆中的水分含量降低了2％。
实施例4
以某氧化铝厂赤泥生料浆配料为例，末洗底流赤泥经过滤机后，赤泥水分为40％，送至搅拌槽中，将一定量的碳酸氢钠和水，加入搅拌槽，搅拌均匀，附液苛性碱浓度为5g/L，然后，用一定量水溶解干基重量0.2％萘磺酸盐甲醛缩合物，加入搅拌槽中，搅拌45min,得到待配料赤泥浆，所述待配料赤泥浆含水率50％，赤泥流动度为63mm(采用《GB/T8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》水泥净浆流动度测试)，将所述待配料赤泥浆进行配料，得到待烧结赤泥生料浆，烧结赤泥生料浆的含水率为37％。其他同时实例1。
待烧结赤泥生料浆中的水分含量降低了1％。
对比例1
以某氧化铝厂赤泥生料浆配料为例，末洗底流赤泥经过滤机过滤后，赤泥浆水分为40％，送至搅拌槽中搅拌均匀，附液苛性碱浓度为10g/L，然后，搅拌45min,向其中补水，待配料赤泥浆水分达到54％，流动度为59mm，得到待配料赤泥浆，将赤泥浆送至配料，得到生料浆含水率38％。
对实施例和原流程的待烧结赤泥生料浆的制备可知，原配料操作中所需添加水分和待烧结赤泥生料浆水分含量和流动度如表1所示。
表1实施例和原流程的待烧结赤泥生料浆的性能。
由表1可知，实施例通过加入碱度调节剂和表面活性剂，改善了待配料赤泥浆的流动度，降低了待烧结赤泥生料浆水分含量为1％左右，降低1％的含水率，可以使每吨熟料热耗降低 1.5×105kJ，从而降低了烧结能耗。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，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，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种烧结法生料中降低赤泥浆水分的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将赤泥浆进行过滤；
将过滤后的所述赤泥浆分别与碱度调节剂和阴离子表面活性剂混合，得到待配料赤泥浆，以实现降低赤泥浆水分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱度调节剂包括酸和碳酸氢盐中至少一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碳酸氢盐包括碳酸氢钠。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物和木质素磺酸钠中至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物，以所述赤泥浆的干基重量计，所述萘磺酸盐甲醛缩合物的添加量为0.2％～0.4％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸钠。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括腐植酸钠，以所述赤泥浆的干基重量计，所述腐植酸钠的添加量为1％～2％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合过程伴有搅拌，所述搅拌的时间为30～60min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待配料赤泥浆中，附液苛性碱浓度为1～5g/L。
10.一种赤泥生料浆，其特征在于，所述赤泥生料浆的原料包括权利要求1-9中任意一项所述的待配料赤泥浆。
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