CN1314591C - 两组份烧结法氧化铝制备工艺 - Google Patents
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Abstract
两组份烧结法氧化铝制备工艺包括配料、料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、粗液脱硅、过滤、种分制得氢氧化铝，再焙烧氢氧化铝制得氧化铝，其特征在于由铝土矿和工业碱粉两组份配料制备。本发明生产工艺与原有高铝硅比烧结法生产氧化铝工艺相比，熟料折合比由原工艺的3.3～3.6t/t-Al2O3降至2.4～2.7t/t-Al2O3、熟料氧化铝品位由原来的38～40%提高到45～50%，工艺能耗由原工艺的1400～1500kgbm t/t-Al2O3降至1100～1300kgbm t/t-Al2O3，两组份氧化铝熟料的赤泥产出率由原来的38%大幅降至14%，实现了废渣产出少、生产效率高、生产成本低、能耗低的目标，利于工业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备氧化铝的新工艺，用于烧结法制备氧化铝。
背景技术
铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的原料，分为三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型以及各种混合型，其性质及矿物组成决定着氧化铝的生产方法，现在世界上生产氧化铝的方法主要有拜尔法、烧结法和联合法。国外大多数氧化铝生产厂家由于拥有三水铝石型铝土矿，大多采用拜尔法来生产氧化铝；我国铝土矿资源丰富，但已发现的铝土矿多为一水硬铝石型，三水铝石型铝土矿甚少，因此，国内氧化铝生产企业大多采用碱-石灰烧结法或联合法来生产氧化铝。
建国以来经过多年的研究和工业生产实践，我国氧化铝行业逐步建立并完善了传统的碱—石灰烧结法生产氧化铝工艺流程，该流程包括配料、料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离洗涤、粗液脱硅、精液分解、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等工序，主要处理A/S为3-5的铝土矿。在料浆制备工序，料浆碱比控制在0.94-0.98、钙比为2.22-2.26、矿浆的铝硅比为4.0左右，上述料浆在回转窑中的烧成温度为1250-1300℃，熟料中的氧化铝品位为33％-34％，溶出液的氧化铝浓度为100-120g/l。由于该工艺的干法品位低、湿法浓度低，造成氧化铝的熟料折合比高、工艺能耗高、成本高，其综合反映是最终低产出、企业经济效益差。
随着技术的进步，传统烧结法又朝着“干法高品位、湿法高浓度、最终高产出、实现低消耗”的“三高一低”的方向发展，形成了“高铝硅比烧结法生产氧化铝工艺”，专利号为991123069，即处理较高品位(A/S6-12)铝土矿的碱—石灰烧结法工艺流程，该流程在料浆配制工序，料浆A/S控制在6-12、碱比0.9-1.0、钙比1.2-2.3，经过回转窑在1250-1300℃下烧成后熟料氧化铝品位可达到38％-40％，溶出液的氧化铝浓度为130-250g/l，使整个流程的物料循环量相对减少、废渣量相对降低，从而从一定程度上提高了工艺效率，降低了生产成本。
碱—石灰烧结法由碱、石灰、矿石三组份配制料浆，加入的石灰在回转窑中烧成时，与铝土矿中的二氧化硅反应生产β-2CaO·SiO2，由于该物质在熟料溶出过程中发生分解，生成的Ca(OH)2与溶液中的Al2O3和SiO2反应生产水化石榴石，即所谓的二次反应，致使溶液中的一部分Al2O3又重新进入赤泥，从而造成Al2O3的损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两组份烧结法氧化铝制备工艺，熟料氧化铝品位高，废渣产出少，生产效率高，生产成本低，能耗低。
本发明所述的两组份烧结法氧化铝制备工艺，包括配料、料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、粗液脱硅、过滤、种分制得氢氧化铝，再焙烧氢氧化铝制得氧化铝，其技术要点是仅由铝土矿和工业碱粉两组份配料制备。
本发明用碱和铝土矿两组份来代替碱-石灰-铝土矿三组份配料，因不配入石灰，避免了大量无用钙进入氧化铝熟料，减少了干法烧成时的物流量，也避免了2CaO·SiO2的生成，使其在溶出时无副反应损失，熟料氧化铝品位大大提高，达到45％-50％，溶出液浓度也可大幅度提高。
另外，可以将溶出液中的SiO2常压脱硅获取副产洗涤剂用4A沸石，不仅可以变废为宝，而且能解决传统烧结法钠硅渣大量回头配料在生产流程中循环的弊端，从而也能大幅度降低氧化铝的生产成本。两组份熟料溶出液中的SiO2再利用率只有50-60％，在加压脱硅过程中还有40-50％的钠硅渣生成，可采用将钠硅渣改性生产4A沸石的方式，完全解决钠硅渣需回头去配料的难题。关于将钠硅渣处理为洗涤用4A沸石的技术我们已另外申请了专利，不属于本次的重点技术，故，不再赘述。
本发明中，较好的工艺控制参数分别为：
适宜的铝土矿与工业碱粉的重量配比：1∶0.28～1∶0.32，并配入碳分母液制备料浆。
碳分母液的浓度为280～350g/l，每吨铝土矿配入碳分母液的配入量为1.35～1.45m3/吨。
两组份烧结熟料溶出时需要添加有下列成分的调整液：Al2O3 32～40g/l、NK 50～60g/l、NC 8～12g/l。调整液的加入量为3～5m3/t-熟料。
碱比控制为1.0-1.2，烧成温度为1150-1250℃，最佳为碱比1.0-1.1，烧成温度1150-1200℃。
溶出温度为70-95℃，最佳为75-85℃。
溶出后铝酸钠溶液成份为：Al2O3160-250g/l、Na2OT150-190g/l、SiO28-20g/l，苛性化系数αK为1.2-1.6，溶出后铝酸钠溶液的最佳成份：Al2O3170-250g/l、Na2OT160-190g/l、SiO211-13g/l，苛性化系数αK1.4-1.6。
本发明未提及的方面同现有的烧结法，按常规操作要求进行即可，不再赘述。
本发明生产工艺与原有高铝硅比烧结法生产氧化铝工艺相比，熟料折合比由原工艺的3.3～3.6t/t-Al2O3降至2.4～2.7t/t-Al2O3、熟料氧化铝品位由原来的38～40％提高到45～50％，工艺能耗由原工艺的1400～1500kgbm t/t-Al2O3降至1100～1300kgbm t/t-Al2O3，两组份氧化铝熟料的赤泥产出率由原来的38％大幅降至14％，实现了废渣产出少、生产效率高、生产成本低、能耗低的目标，从而也使大量有价元素富集于赤泥中，为提取金属钪等稀有元素和赤泥综合利用开辟了新途径，利于工业化应用。
附图说明
图1、本发明实施例工艺流程框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本发明所述的两组份烧结法氧化铝制备工艺情况如下：
所用铝土矿的化学重量百分组成为：SiO2 7.19，Fe2O3 5.25，Al2O3 67.82，CaO 8.50，Na2O 0.6，K2O 0.55，TiO2 2.91，其它7.18，矿石灼减13.55％；
所用铝土矿主要物相重量百分组成为：一水硬铝石78.5，锐钛矿2.8，高岭石3.5，石英1.3，赤铁矿4.2，其它9.7；
料浆配制是按照铝土矿与工业碱粉重量比为1∶0.30，向原料磨中加入铝土矿、工业碱粉，并按每吨铝土矿配入高浓度蒸发碳分母液1.39m3，料浆磨至120目筛上残留为12％。
上述料浆送至回转窑烧制两组份熟料，烧成温度为1160-1180℃，物料在熟料窑中停留时间为2.0小时，所得两组份熟料的重量百分组成为：SiO2 5.88，Fe2O3 3.96，Al2O345.50，CaO 3.05，Na2O 34.29，K2O 2.25，Na2OS 2.79；
两组份熟料与调整液一起在溶出湿磨中进行溶出，调整液的添加量为4m3/t-熟料，溶出温度为75-80℃，溶出液成份为：Al2O3185g/l、Na2OT175g/l、SiO212g/l、苛性化系数αK1.45；
两组份熟料溶出后用过滤机进行液固分离，分离得到的赤泥经洗涤后综合利用处理或外排，洗液去配调整液；粗液在75-80℃、搅拌时间为80分钟的条件下常压脱硅副产4A沸石。
种分所产氢氧化铝经焙烧炉焙烧获得氧化铝产品，其主要杂质含量为：SiO2 0.029，Fe2O3 0.009，Na2O 0.31。
其中调整液是含有下列组份的水溶液：36g/l、NK 55g/l、NC 10g/l。
实施例2
本发明所述的两组份烧结法氧化铝制备工艺情况如下：
所用铝土矿的化学重量百分组成为：SiO2 9.19，Fe2O3 5.05，Al2O3 65.82，CaO 8.30，Na2O 0.6，K2O 0.54，TiO2 2.89，其它7.18，矿石灼减14％；
料浆配制是按照铝土矿与工业碱粉重量比为1∶0.31，向原料磨中加入铝土矿、工业碱粉，并按每吨铝土矿配入高浓度蒸发碳分母液1.40m3，料浆磨至120目筛上残留为10％。
上述料浆送至回转窑烧制两组份熟料，烧成温度为1150-1160℃，物料在熟料窑中停留时间为2.5小时，所得两组份熟料的重量百分组成为：SiO2 9.88，Fe2O3 3.96，Al2O343.50，CaO 3.00，Na2O 34.29，K2O 2.20，Na2OS 2.77；
两组份熟料与调整液一起在溶出湿磨中进行溶出，调整液的添加量为3m3/t-熟料，溶出温度为76-78℃；
两组份熟料溶出后用过滤机进行液固分离，分离得到的赤泥经洗涤后综合利用处理或外排，洗液去配调整液；粗液在77-80℃、搅拌时间为80分钟的条件下常压脱硅副产4A沸石。
种分所产氢氧化铝经焙烧炉焙烧获得氧化铝产品，其主要杂质含量为：SiO2 0.029，Fe2O3 0.009，Na2O 0.31。
其中调整液是含有下列组份的水溶液：33g/l、NK 52g/l、NC 9g/l。
实施例3
本发明所述的两组份烧结法氧化铝制备工艺情况如下：
料浆配制是按照铝土矿与工业碱粉重量比为1∶0.29，向原料磨中加入铝土矿、工业碱粉，并按每吨铝土矿配入高浓度蒸发碳分母液1.44m3，料浆磨至120目筛上残留为14％。
上述料浆送至回转窑烧制两组份熟料，烧成温度为1180-1200℃，物料在熟料窑中停留时间为2小时，制得两组份熟料；
两组份熟料与调整液一起在溶出湿磨中进行溶出，调整液的添加量为4.5m3/t-熟料，溶出温度为77-79℃；
两组份熟料溶出后用过滤机进行液固分离，分离得到的洗液去配调整液。种分所产氢氧化铝经焙烧炉焙烧获得氧化铝产品。
其中调整液是含有下列组份的水溶液：38g/l、NK 56g/l、NC 11g/l。
其它同实施例1。
实施例4
本发明所述的两组份烧结法氧化铝制备工艺情况如下：
料浆配制是按照铝土矿与工业碱粉重量比为1∶0.32，向原料磨中加入铝土矿、工业碱粉，并按每吨铝土矿配入高浓度蒸发碳分母液1.36m3，料浆磨至120目筛上残留为13％。
上述料浆送至回转窑烧制两组份熟料，烧成温度为1200-1220℃，物料在熟料窑中停留时间为2.5小时，制得两组份熟料；
两组份熟料与调整液一起在溶出湿磨中进行溶出，调整液的添加量为3.5m3/t-熟料，溶出温度为77-78℃；
其中调整液是含有下列组份的水溶液：37g/l、NK 51g/l、NC 10g/l。
其它同实施例3。
实施例5
本发明所述的两组份烧结法氧化铝制备工艺情况如下：
料浆配制是按照铝土矿与工业碱粉重量比为1∶0.28，向原料磨中加入铝土矿、工业碱粉，并按每吨铝土矿配入高浓度蒸发碳分母液1.41m3，料浆磨至120目筛上残留为11％。
上述料浆送至回转窑烧制两组份熟料，烧成温度为1210-1230℃，物料在熟料窑中停留时间为2小时，制得两组份熟料；
两组份熟料与调整液一起在溶出湿磨中进行溶出，调整液的添加量为4.2m3/t-熟料，溶出温度为75-76℃；
其中调整液是含有下列组份的水溶液：32g/l、NK 53g/l、NC 12g/l。
其它同实施例1。
实施例6
本发明所述的两组份烧结法氧化铝制备工艺情况如下：
料浆配制是按照铝土矿与工业碱粉重量比为1∶0.31，向原料磨中加入铝土矿、工业碱粉，并按每吨铝土矿配入高浓度蒸发碳分母液1.43m3，料浆磨至120目筛上残留为12％。
上述料浆送至回转窑烧制两组份熟料，烧成温度为1220-1240℃；
两组份熟料与调整液一起在溶出湿磨中进行溶出，调整液的添加量为3.8m3/t-熟料，溶出温度为76-78℃；
其它同实施例1。
Claims (6)
1、一种两组份烧结法氧化铝制备工艺，包括配料、料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、粗液脱硅、过滤、种分制得氢氧化铝，再焙烧氢氧化铝制得氧化铝，其特征在于由铝土矿和工业碱粉两组份配料制备，其中：
铝土矿与工业碱粉的重量配比为：1∶0.28～1∶0.32，并配入碳分母液制备料浆，碳分母液的浓度为280～350g/l，每吨铝土矿配入碳分母液的配入量为1.35～1.45m3/吨；
两组份烧结熟料溶出时需要添加有下列成分的调整液：氧化铝32～40g/l、NK50～60g/l、NC 8～12g/l，调整液的加入量为3～5m3/t-熟料。
2、根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于碱比为1.0-1.2，烧成温度为1150-1250℃。
3、根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于碱比为1.0-1.1，烧成温度为1150-1200℃。
4、根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于溶出温度为70-95℃。
5、根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于溶出后铝酸钠溶液成份为：Al2O3160-250g/l、Na2OT150-190g/l、SiO28-20g/l，苛性化系数αK为1.2-1.6。
6、根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于溶出后铝酸钠溶液成份为：Al2O3170-250g/l、Na2OT160-190g/l、SiO211-13g/l，苛性化系数αK为1.4-1.6。
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