CN115784276A - 一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法及生产流程 - Google Patents
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Abstract
一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，解决了几内亚铝土矿生产氧化铝过程中出现SiO2浓度高，影响产品质量的问题，其包括最佳配料指标确定、最佳预脱硅条件确定、分解系统温度体系及旋流分级效率控制参数确定；在矿浆固含指标一定的情况下，调整配料矿浆NK浓度来验证与脱硅率的指标联动确定最佳矿浆NK浓度；在矿浆NK浓度一定的情况下，调整配料矿浆固含量来验证与预脱硅率的指标联动，并兼顾输送泵、矿浆流速满足不在管道内产生沉淀的情况来确定最佳矿浆固含；在矿浆NK浓度、固含指标一定的情况下，延长脱硅时间可带来预脱硅率的提升。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铝生产技术领域，尤其涉及一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法。
背景技术
2021年我国氧化铝产量为7747.5万吨，预计2022年在8000万吨左右，随着国内铝土矿资源减少，进口国外铝土矿量日渐增加，2021年全年中国进口铝土矿约10737万吨，其中几内亚铝土矿资源进口量占51.05%，位居第二；截止到2022年8月份，几内亚铝土矿进口量为625.69万吨，占国外铝土矿进口量的58.22%，成为进口铝土矿第一来源地。
目前，国内使用几内亚铝土矿生产氧化铝大部分应用的是低温拜耳法生产工艺，该工艺溶出温度仅为140-145℃，有脱硅效率较低，精液硅含量高，常规分解过程中容易出现SiO2随Al（OH）3析出量大的特点。SiO2析出以后，在分解槽形成钠硅渣，更容易诱导打破精液中SiO2平衡浓度，使分解产生Al（OH）3中SiO2的含量攀升，对产品质量造成影响，提升下游电解铝企业的生产能耗，与国家碳排放和能耗双控的要求不符，因此在现有国内矿拜耳法生产氧化铝和国外低温拜耳法生产氧化铝工艺的基础上，开发一套高效经济的控制工艺来解决该问题非常必要。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，有效的解决了几内亚铝土矿生产氧化铝过程中出现SiO2浓度高，影响产品质量的问题，本工艺在不发生额外投入的情况下，通过工艺技术条件的合理配制与控制，可以有效的控制几内亚铝土矿生产氧化铝的SiO2含量，产出严于国标要求的高质量产品。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法：包括最佳配料指标确定、最佳预脱硅条件确定、分解系统温度体系及旋流分级效率控制参数确定；
所述最佳配料指标，通过系统实验室试验，在矿浆固含指标一定的情况下，调整配料矿浆NK浓度来验证与预脱硅率的指标联动确定最佳矿浆NK浓度；
所述最佳配料指标，通过系统实验室试验，在矿浆NK浓度一定的情况下，调整配料矿浆固含来验证与预脱硅率的指标联动，并兼顾输送泵、矿浆流速满足不在管道内产生沉淀的情况来确定最佳矿浆固含；
最佳脱硅时间指标，通过系统实验室试验，在矿浆NK浓度、固含指标一定的情况下，延长脱硅时间可带来预脱硅率的提升；
当精液硅量指数低于150时，在常规分解条件下，分解系统容易出现钠硅渣析出；
分解首槽温度会影响精液中SiO2分解析出；
分解槽首尾温差会影响精液中SiO2分解析出。
优选的，配料预脱硅矿浆的NK浓度工艺指标定义到175～185g/L。
优选的，配料预脱硅矿浆的固含工艺指标定义到400～450g/L。
优选的，配料预脱硅矿浆的脱硅时间定义到不小于12小时。
优选的，AH中析出的SiO2含量小于0.012%时，精液硅量指数控制到不小于160；当AH中析出的SiO2含量大于0.020%时，且种分系统成核种子中有钠硅渣出现时，精液硅量指数控制到不小于180。
优选的，在分解系统，确定最佳的首槽控制温度为59～63℃。
优选的，在分解系统，确定最佳的首尾槽温度差为10～12℃。
一种几内亚铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制生产流程：采用铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺，还包括配料矿浆制备，由几内亚铝土矿、氧化铝系统循环母液及磨机设备共同制备出配料矿浆，配料矿浆通过输送泵送往预脱硅槽，之后在预脱硅槽停留不小于12小时后，预脱硅矿浆的脱硅率提升到30%以上，之后根据生产溶出指标控制，加入母液进行固含二次调配，形成合格的预脱硅矿浆送往溶出器进行溶出，形成的溶出矿浆送往沉降槽，其中固相部分送往赤泥大坝外排堆存，形成的液相为粗液送往叶滤设备，经过过滤形成精液送往分解槽，分解槽进行有条件分解后，经过滤设备得到氢氧化铝产品，再经焙烧设备得到高品质的氧化铝产品。
本发明与现有技术相比具有如下益处：本发明通过采用实验室试验和现场生产数据，研究并确定了一套低温拜耳法使用几内亚铝土矿生产氧化铝产品硅的控制工艺方法，该方法从矿浆配料指标、预脱硅时间控制、精液硅量指数控制、分解温度体系控制的最佳范围研究摸索，形成了针对几内亚铝土矿生产氧化铝产品硅含量控制的工艺条件。本发明无须工艺流程硬性设备投入，仅进行工艺条件及控制方法调整就可实现本发明的目的，且还给出了在产品硅含量升高的调整条件，可以有效实现产品质量的提升，既经济又高效。
附图说明
图1为本发明配料矿浆NK浓度与预脱硅率的关系示意图；
图2为本发明配料矿浆固含与预脱硅率的关系示意图；
图3为本发明不同脱硅时间与预脱硅率的关系示意图；
图4为本发明精液硅量指数140-150时（此时精液中SiO2浓度≥1.00g/L）,模拟运行1个月的分解种子中电镜出现的钠硅渣示意图；
图5为本发明精液硅量指数160-180时（此时精液中SiO2浓度≤0.87g/L）,模拟运行1个月的分解种子中电镜出现的钠硅渣示意图；
图6为本发明精液硅量指数大于180时（此时精液中SiO2浓度≤0.85g/L）,模拟运行1个月的分解种子中电镜出现的钠硅渣示意图；
图7为本发明精液硅量指数与析出AH中SiO2含量情况示意图；
图8为本发明分解首槽温度与精液中SiO2析出量关联度示意图；
图9为本发明分解首尾温差与精液中SiO2析出量关联度示意图；
图10为本发明生产流程控制示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种几内亚铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，包括最佳配料指标确定、最佳预脱硅条件确定、分解系统温度体系及旋流分级效率控制参数确定，综合组成一种几内亚铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺来实现最经济产品质量控制。
最佳配料指标，通过系统实验室试验，在矿浆固含指标一定的情况下，调整配料矿浆NK浓度来验证与脱硅率的指标联动，确定与生产现场设备输送能力匹配的最佳实施指标。
通过实验室试验发现，针对几内亚铝土矿在矿浆NK浓度高于185g/L时，会出现预脱硅率拐点性下降；在低于170g/L时，预脱硅率变化缓慢，且考虑到浓度过低会影响到溶出动力和吨氧化铝矿浆折合比数据，本工艺把NK浓度定义到175-185g/L区间控制。
最佳配料指标，通过系统实验室试验，在矿浆NK浓度一定的情况下，调整配料矿浆固含来验证与预脱硅率的指标联动，并兼顾输送泵、矿浆流速满足不在管道内产生沉淀的情况来确定最佳矿浆固含。
根据实验室数据发现，几内亚铝土矿在矿浆NK浓度180g/L时，固含配比从200g/L上升到350g/L时，预脱硅率变化缓慢；当矿浆浓度超过400g/L时，预脱硅率出现一个高点，再升高固含预脱硅率升高幅度变缓，本工艺把最佳固含设置到400g/L～450g/L区间控制。
最佳脱硅时间指标，通过系统实验室试验，在矿浆NK浓度、固含指标一定的情况下，延长脱硅时间可带来预脱硅率的提升。
当精液A/S低于150时（此时精液中SiO2浓度≥1.00g/L），在常规分解条件下，分解系统容易出现钠硅渣析出。
精液A/S在140～150时，有比较多的钠硅渣出现；精液A/S指数在160～180时有少量的钠硅渣出现，精液A/S在大于180时，种子成核过程中几乎没有钠硅渣出现。
当生产系统处于稳定状态，分解析出硅处于平衡时，几内亚铝土矿精液硅量指数可以控制到160～180之间而不影响氧化铝及氢氧化铝产品质量。如果分解系统种子中已经有比较多的钠硅渣析出，则需要进一步的提高精液硅量指数大于180来缓解液相SiO2持续析出。
分解首槽温度会影响精液中SiO2分解析出，当首槽温度低于59℃时，精液中SiO2析出量明显升高，首槽温度高于63℃时，精液中SiO2析出量放缓，在高于65℃以后，变化不再明显。本工艺确定最佳的首槽控制温度为59-63℃。
分解槽首尾温差会影响精液中SiO2分解析出，当首尾槽温差大于12℃时，精液中SiO2析出量明显升高，当首尾槽温差小于10℃时，精液中SiO2析出量放缓，小于8℃以后，变化不再明显。结合分解率需要，本工艺确定最佳的首尾槽温差为10～12℃。
正常生产中，AH中析出的SiO2含量小于0.012%时，精液硅量指数控制到不小于160；当AH中析出的SiO2含量大于0.020%时，且种分系统成核种子中有钠硅渣出现时，精液硅量指数控制到不小于180。
一种几内亚铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制生产流程：采用铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺，还包括配料矿浆制备，由几内亚铝土矿、氧化铝系统循环母液及磨机设备共同制备出配料矿浆，配料矿浆通过输送泵送往预脱硅槽，之后在预脱硅槽停留不小于12小时后，预脱硅矿浆的脱硅率提升到30%以上，之后根据生产溶出指标控制，加入母液进行固含二次调配，形成合格的预脱硅矿浆送往溶出器进行溶出，形成的溶出矿浆送往沉降槽，其中固相部分送往赤泥大坝外排堆存，形成的液相为粗液送往叶滤设备，经过过滤形成精液送往分解槽，分解槽进行有条件分解后，经过滤设备得到氢氧化铝产品，再经焙烧设备得到高品质的氧化铝产品。
本发明在拜耳法生产氧化铝的基础上，设备配置不变，改变各生产环节的控制工艺条件可实现几内亚铝土矿生产氧化铝过程中各个环节SiO2量的控制，进而在兼顾经济性的条件下可以得到SiO2量较低的成品氧化铝。
实施例一
采用典型几内亚博法铝土矿，主要指标如下：
表1：几内亚博法铝土矿的主要成分
实际生产中，某氧化铝企业在应用本发明之前，将1吨几内亚铝土矿，配入7.923m³NK浓度为220g/L的母液，经过磨机磨制得到NK浓度为195g/L，固含为260g/L的矿浆，在预脱硅槽停留12小时，预脱硅率为15.54%。
应用本发明之后，将1吨几内亚铝土矿，配入4.721m³NK浓度为210g/L的母液，经过磨机磨制得到NK浓度为180g/L，固含为410g/L的矿浆，在预脱硅槽停留12小时，预脱硅率达到34.21%，脱硅率提升18.67个百分点，且脱硅效果优于实验室结果。
实施例二
某氧化铝企业2021年5月份之前，预脱硅系统采用部分并联，结合氧化铝生产进料量560m³/h的需求，预脱硅时间仅为7.5小时，在矿浆NK浓度为180g/L，固含大于400g/L的条件下，1-5月份的几内亚铝土矿脱硅率仅为17.65%，与实验室数据基本吻合。2021年5月份对预脱硅系统进行改造，采用5台槽子串联操作，实现脱硅时间13-14小时，矿浆脱硅率较前5个月提升了18.33个百分点。
实施例三
某氧化铝企业在2020年使用几内亚铝土矿期间，由于对本矿石特性认识不足，没有有效的系统SiO2控制手段，生产中精液硅量指数一直维持在140-160之间运行，在2020年8月份种分系统大量钠硅渣析出，入炉Al（OH）3中SiO2含量不段攀升，直接导致氧化铝产品一级品率几乎为0的严重质量问题。于是通过改变配料配方，提升系统精液硅量指数到160-180之间，在运行2个月后发现Al（OH）3中SiO2析出量没有得到有效扭转，于是又通过预脱硅系统时间持续延长到14小时，精液硅量指数达到180以上，使液相中SiO2浓度更低，以便抵消因钠硅渣的存在造成的诱导影响，经过45天的运行，Al（OH）3中SiO2析出量明显得到控制。
实施例四
为了同步验证在分解种子中钠硅渣存在的情况下，SiO2析出与分解温度相关度影响，实验室取生产母液和Al（OH）3种子，进行了温度相关度验证，当因温度体系下移，分解率提升时，在钠硅渣的影响下，液相SiO2析出速度也明显提升，形成不良循环。在提升首槽温度至63℃，首尾槽温差为11-12℃时，既可保证分解率51%左右，又能使液相SiO2析出量达到产品质量要求。如果首槽控制温度再提升，即使在首尾槽温差保持12℃的情况下，分解率也会明显下降，循环效率降低，经济性下降。
实施例五
某氧化铝厂在2020-2021年大规模使用几内亚铝土矿生产氧化铝期间，由于系统控制工艺方法不完善，且生产线是利旧设备改造，所以很多环节不能得到最优的工序产品质量，期间由于系统精液SiO2含量不稳定，且分解系统调整方向不清，造成两次3个月以上的产品SiO2含量不能达到一级品、甚至出现等外品的问题，产生大量浪费。在2022年1月份以来，本工艺摸索开发在各个工序组合使用至今，系统精液A/S一直维持在180左右，分解系统Al（OH）3中SiO2析出量从最初的0.025%，降低到0.012%以下，并一直维持稳定，产品指标控制优于国家一级品要求。
实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法：其特征在于，包括最佳配料指标确定、最佳预脱硅条件确定、分解系统温度体系及旋流分级效率控制参数确定；
所述最佳配料指标，通过系统实验室试验，在矿浆固含指标一定的情况下，调整配料矿浆NK浓度来验证与预脱硅率的指标联动确定最佳矿浆NK浓度；
所述最佳配料指标，通过系统实验室试验，在矿浆NK浓度一定的情况下，调整配料矿浆固含来验证与预脱硅率的指标联动，并兼顾输送泵、矿浆流速满足不在管道内产生沉淀的情况来确定最佳矿浆固含；
最佳脱硅时间指标，通过系统实验室试验，在矿浆NK浓度、固含指标一定的情况下，延长脱硅时间可带来预脱硅率的提升；
当精液硅量指数低于150时，在常规分解条件下，分解系统容易出现钠硅渣析出；
分解首槽温度会影响精液中SiO2分解析出；
分解槽首尾温差会影响精液中SiO2分解析出。
2.根据权利要求1所述的一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，其特征在于，配料预脱硅矿浆的NK浓度工艺指标定义到175～185g/L。
3.根据权利要求1所述的一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，其特征在于，配料预脱硅矿浆的固含工艺指标定义到400～450g/L。
4.根据权利要求1所述的一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，其特征在于，配料预脱硅矿浆的预脱硅时间定义到不小于12小时。
5.根据权利要求1所述的一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，其特征在于，AH中析出的SiO2含量小于0.012%时，精液硅量指数控制到不小于160；当AH中析出的SiO2含量大于0.020%时，且种分系统成核种子中有钠硅渣出现时，精液硅量指数控制到不小于180。
6.根据权利要求1所述的一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，其特征在于，在分解系统，确定最佳的首槽控制温度为59～63℃。
7.根据权利要求1所述的一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法，其特征在于，在分解系统，确定最佳的首尾槽温度差为10～12℃。
8.一种几内亚铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制生产流程：采用权利要求1-7任一所述的控制工艺，还包括配料矿浆制备，由几内亚铝土矿、氧化铝系统循环母液及磨机设备共同制备出配料矿浆，配料矿浆通过输送泵送往预脱硅槽，之后在预脱硅槽停留不小于12小时后，预脱硅矿浆的脱硅率提升到30%以上，之后根据生产溶出指标控制，加入母液进行固含二次调配，形成合格的预脱硅矿浆送往溶出器进行溶出，形成的溶出矿浆送往沉降槽，其中固相部分送往赤泥大坝外排堆存，形成的液相为粗液送往叶滤设备，经过过滤形成精液送往分解槽，分解槽进行有条件分解后，经过滤设备得到氢氧化铝产品，再经焙烧设备得到高品质的氧化铝产品。
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| CN202211487357.8A CN115784276A (zh) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | 一种铝土矿生产氧化铝产品硅含量的控制工艺方法及生产流程 |
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-
2022
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Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭建新, 韩颜卿, 赵恒勤: "烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆的合流脱硅(上)", 矿产保护与利用, no. 03 * |
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