CN1405092A - 拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，涉及一种利用拜尔法生产氧化铝工艺生产氧化铝的同时高纯铝酸钙水泥的方法。其特征在于用石灰将拜尔法种分母液中的Al2O3沉下来，经分离洗涤，得到沉铝渣水合铝酸钙；将水合铝酸钙配入生产铝酸钙水泥配料中，烧制铝酸钙水泥。本发明是针对现有的拜尔法生产氧化铝工艺进行改进，达到低成本生产高纯铝酸钙水泥的同时，又提高了拜尔法的循环效率、提高溶液净化效果。
Description
所属技术领域
拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，涉及一种利用拜尔法生产氧化铝工艺生产氧化铝的同时高纯铝酸钙水泥的方法。
背景技术
在氧化铝生产中，拜尔法是主要的工艺方法。氧化铝主要用于电解生产金属铝，在其应用中还用于生产高纯酸钙水泥。现在的工业高纯铝酸钙水泥是以工业氧化铝为原料，配以优质石灰或轻质碳酸钙，采用高温倒焰窑、回转窑烧结或电弧炉熔融而得。高纯铝酸钙水泥(CAC)是已广泛应用的耐火浇注料的粘结剂。它具有杂质含量少、耐火度高、高温强度高等特性，与适当的骨料组成的低水泥、超低水泥浇注料性能优良，可提高高温炉窑衬里的使用寿命，节约耐火材料，提高炉窑运转率，提高设备产能，具有优良的社会经济效益，有良好的应用前景。
由于目前的工业高纯铝酸钙水泥都是以工业氧化铝为原料，配以优质石灰或轻质碳酸钙，采用高温倒焰窑、回转窑烧结或电弧炉熔融而得，其生产成本高。影响了工业高纯铝酸钙的生产和应用。由于氧化铝生产大宗有色金属铝的原料，用氧化铝生产铝酸钙水泥，更加重了氧化铝供应的紧张局面。而在拜尔循环中，从矿石中溶出的氧化铝在分解析出氢氧化铝时的种分分解率一般在50％左右，另外50％左右的氧化铝随母液蒸发浓缩后返回到下一循环的溶出配料，作无为的循环，浪费人力物力，加上跑冒滴漏，是造成氧化铝生产成本高的一个因素。
发明内容
本发明的目的就是为了解决氧化铝和铝酸钙水泥生产过程中存在的上述问题，提供一种有效提高拜尔法生产氧化铝的潜力，有效减少拜尔法生产中氧化铝的无效循环，降低铝酸钙水泥的生产成本的拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，包括铝土矿浆制备、铝土矿浆的溶出、溶出赤泥的沉降分离、溶出液精制后的加晶种分解以及分解后铝酸钠溶液的蒸发过程，其特征在于：
a.在拜尔法种分母液中加入有效氧化钙量为化学计量的60％-15％的石灰，将拜尔法种分母液中的Al2O3沉淀下来，经分离洗涤，得到沉铝渣水合铝酸钙；
b.将水合铝酸钙进行水泥生料配料，在1400℃-1800℃烧制铝酸钙水泥。
拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，其特征在于种分母液的Nk为70g/l-170g/l，αk为2.5-10.0的铝酸钠溶液，沉淀反应温度为50℃～100℃，反应时间为0.5小时～4小时；
拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，其特征在于烧制铝酸钙水泥的配料的成份重量百分比成分为：水合铝酸钙为25％-65％，余量为Al2O3和不可避免的杂质。
拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，其特征在于烧制铝酸钙水泥的配料的成份重量百分比成分为：水合铝酸钙为20％-55％，余量为Al(OH)3和不可避免的杂质。
本发明的方法溶液中的Al2O3能沉淀90％以上。拜尔法种分母液和石灰反应生成的水合铝酸钙，主要成分是CaO和Al2O3，含结晶水约26％，主要物相为3CaO·Al2O3·6H2O，真密度2.35g/cm3，比表面积5.69m2/g，平均粒径10μm左右。
将沉铝渣水合铝酸钙配入氧化铝或氢氧化铝，可以烧制Al2O3含量为70-80％的铝酸钙水泥，其主要物相为3CaO·Al2O3·6H2O，粒度细，比表面积大，受热脱水后变成12CaO·7Al2O3和CaO。将水合铝酸钙配以一定的氧化铝或氢氧化铝，可以烧制Al2O3含量为70％-80％的铝酸钙水泥(主相为CA和CA2，杂质Fe2O3和Na2O含量低)，减少了氧化铝或氢氧化铝的用量，降低原料成本约30％。反应后的种分母液(αk40-100)返回拜尔溶出，可提高循环效率95％以上。种分母液加石灰后还可以得到较高的碳酸碱苛化率25％-60％；取得较好的溶液净化效果，SiO2含量降低80％以上，Na2SO4含量降低20％以上。
本发明是利用现有的拜尔法生产氧化铝工艺，低成本生产高纯铝酸钙水泥的同时，又提高了拜尔法的循环效率、提高溶液净化效果。
用水合铝酸钙配氧化铝或氢氧化铝可以烧成含Al2O3 70-90％的铝酸钙水泥，其主要物相为CA、CA2，和α-Al2O3，杂质Na2O含量＜0.06％、Fe2O3含量＜0.20％，主要化学成份和物相组成都与工业纯铝酸钙水泥相符，杂质含量也不超标。
采用在拜尔法种分母液中加石灰制得水合铝酸钙，可以提高拜尔法循环效率95％以上，净化溶液成分，用水合铝酸钙烧制高纯铝酸钙水泥，可以减少氧化铝的用量，降低原料成本约30％。
具体实施方式
拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，包括铝土矿浆制备、铝土矿浆的溶出、溶出赤泥的沉降分离、溶出液精制后的加晶种分解以及分解后铝酸钠溶液的蒸发过程，其特征在于在种分母液中加入有效氧化钙量为化学计量的60％-150％的石灰，将拜尔法种分母液中的Al2O3沉淀下来，经分离洗涤，得到沉铝渣水合铝酸钙，将水合铝酸钙进行水泥生料配料，在1400℃-1800℃烧制铝酸钙水泥。
实施例1
将Nk为70g/l，αk2.5的种分母液，在50℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的60％的石灰，反应时间为0.5小时液固分离后烘干、磨细；将重量占65％的水合铝酸钙与Al2O3充分混合均匀，在1400℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例2
将Nk为70g/l，αk2.5的种分母液，在70℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的80％的石灰，反应时间为1.0小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占45％的水合铝酸钙与Al(OH)3充分混合均匀，在1500℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例3
将Nk为90g/l，αk4.0的种分母液，在50℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的100％的石灰乳，反应时间为2.0小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占45％的水合铝酸钙与Al(OH)3；充分混合均匀，在1480℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例4
将Nk为90g/l，αk4.0的种分母液，在70℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的120％的石灰乳，反应时间为4小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占35％的水合铝酸钙与Al(OH)3；充分混合均匀，在1600℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例5
将Nk为120g/l，αk10.0的种分母液，在90℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的150％的石灰乳，反应时间为1.0小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占40％的水合铝酸钙Al2O3充分混合均匀，在1700℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例6
将Nk为150g/l，αk4.0的种分母液，在100℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的80％的石灰乳，反应时间为4小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占70％的水合铝酸钙与Al(OH)3充分混合均匀，在1600℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例7
将Nk为170g/l，αk7.0的种分母液，在70℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的150％的石灰，反应时间为2.0小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占30％的水合铝酸钙Al2O3充分混合均匀，在1500℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例8
将Nk为150g/l，αk2.5的种分母液，在90℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的100％的石灰乳，反应时间为0.5小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占25％的水合铝酸钙与Al(OH)3充分混合均匀，在1600℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例9
将Nk为120g/l，αk5.0的种分母液，在70℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的120％的石灰，反应时间为4.0小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占30％的水合铝酸钙Al2O3充分混合均匀，在1800℃下烧制得到铝酸钙
实施例10
将Nk为150g/l，αk2.5的种分母液，在70℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的80％的石灰乳，反应时间为0.5小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占20％的水合铝酸钙与Al(OH)3充分混合均匀，在1600℃下烧制得到铝酸钙水泥。
实施例11
将Nk为120g/l，αk7.0的种分母液，在90℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的150％的石灰，反应时间为3.0小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占45％的水合铝酸钙Al2O3充分混合均匀，在1600℃下烧制得到铝酸钙
实施例12
将Nk为160g/l，αk3.5的种分母液，在100℃的反应温度下，加入有效氧化钙量为化学计量的120％的石灰乳，反应时间为1.0小时，液固分离后烘干、磨细；将重量占50％的水合铝酸钙与Al(OH)3充分混合均匀，在1600℃下烧制得到铝酸钙水泥。
Claims (4)
1.拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，包括铝土矿浆制备、铝土矿浆的溶出、溶出赤泥的沉降分离、溶出液精制后的加晶种分解以及分解后铝酸钠溶液的蒸发过程，其特征在于：
a在拜尔法种分母液中加入有效氧化钙量为化学计量的60％-15％的石灰，将拜尔法种分母液中的Al2O3沉淀下来，经分离洗涤，得到沉铝渣水合铝酸钙；
b.将水合铝酸钙进行水泥生料配料，在1400℃-1800℃烧制铝酸钙水泥。
2.根据权利要求1所述的拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，其特征在于种分母液的Nk为70g/l-170g/l，αk2.5-10.0的铝酸钠溶液，沉淀反应温度为50℃～100℃，反应时间为0.5小时～4小时；
3.根据权利要求1所述的拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，其特征在于烧制铝酸钙水泥的配料的成份重量百分比成分为：水合铝酸钙为25％-65％，余量为Al2O3和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法，其特征在于烧制铝酸钙水泥的配料的成份重量百分比成分为：水合铝酸钙为20％-55％，余量为Al(OH)3和不可避免的杂质。
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