CN1803620A - 三水铝石的溶出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三水铝石的溶出方法，属于氧化铝的生产技术领域，首先将三水铝石进行铝成分溶出，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行后处理。采用本发明溶出方法后，通过把溶出与脱硅分步进行的工艺，把氧化铝赤泥有效的分为二部分，可以有效地提高拜耳法氧化铝厂的生产能力。由于石英及其它不溶杂质的提前分离，可以减少后续钠硅渣分离固含量，第一步分离出来的赤泥，由于不含钠硅渣，含碱量较低，可直接外排对环境不造成影响；第二步分离出来的钠硅渣，部分可以作为返晶种，其余部分可以作为原料进行其它工业用途。采用本发明溶出方法，工业效益和社会效益显著，利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种改进的三水铝石的溶出方法，属于氧化铝的生产技术领域。
背景技术
世界上第一个用拜耳法生产氧化铝的工厂投产于1984年，其工艺特点适合于处理高品位铝土矿，由于流程简单，作业方便等优点，世界上90％以上的氧化铝用拜耳法生产的。
拜耳法生产法涉及了两项技术，一项是：Na2O与Al2O3分子比为1.8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的Al2O3便可呈氢氧化铝徐徐析出，直到其中Na2O与Al2O3的分子比提高到6为止。另一项是已经析出了大部分的氢氧化铝的溶液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物。
利用分解之后的母液进行铝土矿溶出的工艺技术，作为拜耳法的一个特点，随着拜耳法的不断发展，已经有了较大的改进，但世界上的拜耳法氧化铝厂溶出铝土矿的溶液的Na2O浓度都低于190g/l。
在拜尔烧结联合法生产氧化铝的工艺中，拜尔赤泥需要进入烧结法进行配料继续利用，回收其中的氧化铝和氧化钠，而其中的SiO2又需要消耗高品位矿石进行掺配从而达到烧结法氧化铝生产所需要的原料要求，拜耳法产量的扩大必然带来赤泥量的增大，这就给烧结法生产带来困难。如何减少送往烧结法的赤泥量，特别是减少其中的SiO2量，而又不对环境带来污染，是一个十分有价值的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的三水铝石的溶出方法，能够减少赤泥量，减小对烧结法的影响。
本发明所述的三水铝石的溶出方法，其特征在于首先将三水铝石进行铝成分溶出，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行后处理。
其中：
铝成分的适宜溶出温度控制为90-135℃。
铝成分溶出溶液的Na2O适宜浓度控制为190-300g/l。
其它的溶出和保温脱硅技术操作与现有技术相同，直接借用即可，不再赘述。
本发明的溶出机理：
矿石中的SiO2主要以石英和高岭石二种形态存在，理论上来讲，高岭石在90℃以上就可以和碱发生反应，高岭石与碱发生反应分为二步，第一步为高岭石的溶解反应，这一步还没有发生脱硅反应；第二步就是脱硅反应生成钠硅渣(水合铝硅酸钠)；而石英在300℃以下几乎不与碱发生反应。
采用本发明溶出方法后，通过把溶出与脱硅分步进行的工艺，把氧化铝赤泥有效的分为二部分，可以有效地提高拜耳法氧化铝厂的生产能力，同时，由于石英及其它不溶杂质的提前分离，可以减少后续钠硅渣分离固含量，有利于絮凝剂效果的发挥，第一步分离出来的赤泥，由于不含钠硅渣，含碱量也较低，直接外排对环境不造成影响，另外，也可根据赤泥的特点，进行部分物质的提纯；第二步分离出来的钠硅渣，部分可以作为返晶种，其余部分可以作为原料进行其它工业用途，对于存在拜耳烧结混合法的企业，可以送烧结法配料，由于第一步石英的脱除，可以有效的减少二氧化硅对烧结法配料的危害，对赤泥的沉降，泵的磨损也都有溢处。采用本发明溶出方法，工业效益和社会效益显著，利于推广应用。
附图说明
图1、本发明工艺流程框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
其中的符号含义分别如下：
αk：溶液的苛性化系数，也就是苛性碱与氧化铝之分子比，αk＝NK/AO*1.645。
NT：溶液中的全碱浓度。
NK：溶液中的苛性碱浓度，以氧化钠的形式表示。
NC：溶液中的碳酸钠浓度，以氧化钠的形式表示。
AO：溶液中的氧化铝浓度。
ηA％：熟料中氧化铝的溶出率。ηSi％：熟料中氧化硅的溶出率。
实施例1
本发明所述的三水铝石的溶出方法，首先将三水铝石进行铝成分溶出，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行常规后处理。
试验采用工艺参数：调配液αk 3.0，溶出温度105-110℃，溶出时间40-60分钟，溶出后溶出液NK220g/l，AO 260g/l，溶出液的Na2O浓度为250g/l。
表1、所用矿石化学重量百分组成(％)
| SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | Na2O | K2O | A/S |
| 11.41 | 7.57 | 54.79 | ＜0.05 | 0.05 | 0.16 | 4.8 |
表2、所用矿石矿物重量百分组成(％)
| 三水铝石 | 赤铁矿 | 高岭石 | 石英 | 铝针铁矿 | 锐钛矿 |
| 73.82 | 5.48 | 10.9 | 6.34 | 2.04 | 0.7 |
该矿石的A/S＝4.8
可溶铝/可溶硅＝(三水铝石中Al2O3+高岭石中Al2O3)/(总SiO2-石英)＝10.4
按理论溶出率＝(A/S-1)/(A/S)计算，理论溶出率为90.4。
本试验以Fe2O3为内标进行计算溶出率。
试验中溶出及稀释延时脱硅的相关指标情况：
溶出：为了消除溶出阶段晶种的影响，溶出在管道化中进行提温，在保温罐中停留42分钟，通过控制流量的方式控制反应时间，温度105℃，调配液Nk237g/l，调配液αk3.04。
表3、溶出试验数据表
| 温度 | 溶出时间 | 溶液成份g/l | 固体成份％ | A/S | ηA％ | ηSi％ | |||||||||||
| NT | Al2O3 | NC | SiO2 | αk | A/S | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | Na2O | K2O | ||||||
| 溶出 | 105℃ | 矿石/调配液 | 255.47 | 128.47 | 18.14 | 1.45 | 3.04 | 88.60 | 11.41 | 7.57 | 54.79 | ＜0.05 | 0.05 | 0.16 | |||
| 30min | 226.5 | 235.88 | 18.14 | 6.8 | 1.45 | 34.69 | 41.42 | 27.98 | 15 | 1.5 | 0.69 | 0.08 | 0.36 | 92.59 | 1.79 | ||
表4、复证试验数据表
| 温度 | 溶出时间 | 溶液成份g/l | 固体成份％ | A/S | ηA％ | ηSi％ | |||||||||||
| NT | Al2O3 | NC | SiO2 | αk | A/S | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | Na2O | K2O | ||||||
| 溶出 | 105℃ | 矿石/调配液 | 255.47 | 128.47 | 18.14 | 1.45 | 3.04 | 88.60 | 11.41 | 7.57 | 54.79 | ＜0.05 | 0.05 | 0.16 | |||
| 30min | 225.18 | 231.9 | 18.61 | 6.28 | 1.47 | 36.93 | 36.96 | 29.44 | 17.4 | 1.0 | 0.58 | 0.09 | 0.47 | 91.83 | 16.71 | ||
表5、过滤试验数据表
| 物料 | 真空度mmHg | 产能kg/m2.h |
| 溶出后 | 400 | 103 |
| 脱硅后 | 400 | 70 |
(注：实践中过滤有溶出后的过滤及脱硅后的过滤，通过测定滤饼的单位面积重量，来估算产能)脱硅试验在保温罐中进行，保证脱硅时间8小时。
表6、粗液脱硅试验数据表
| 温度 | 种子量g/l | 溶液成份g/l | |||||
| NT | Al2O3 | NC | SiO2 | αk | A/S | ||
| 100℃ | 0 | 161.55 | 171.62 | 18.14 | 0.885 | 1.37 | 194 |
| 10 | 164.62 | 172.75 | 18.61 | 0.815 | 1.39 | 212 | |
| 20 | 163.6 | 172.37 | 12.17 | 0.805 | 1.45 | 214 | |
| 0 | 162 | 170.9 | 13.6 | 0.90 | 1.43 | 190 | |
| 10 | 170.2 | 182.1 | 13.84 | 0.85 | 1.41 | 214 | |
沉降试验是将溶出浆液稀释至要求的浓度(Al2O3浓度175-195g/L)，水浴温度90℃，在1000ml沉降管中搅拌均匀，计时记录沉降面高度，算出沉降速度(量筒高度：348mm，通过测出溶液固含，根据絮凝剂加入量，算出干赤泥吨加絮凝剂量)。
表7、沉降试验数据表
| 絮凝剂名称 | 絮凝剂量/t-干赤泥 | 加入次数 | 絮凝剂(浓度1‰)量mL | 从900ml降至700ml的时间(s) | 沉降速度(m/h) | 5分钟后压缩至(ml) |
| HX300 | 380 | 2 | 24 | 10.81 | 23.18 | 380 |
| 232 | 403 | 2 | 24 | 8.15 | 30.74 | 382 |
| 5201 | 420 | 2 | 24 | 29.94 | 8.37 | 390 |
| HX300 | 365 | 2 | 24 | 13.13 | 19.08 | 420 |
| 232 | 376 | 2 | 24 | 15.79 | 15.87 | 410 |
| 5201 | 400 | 2 | 24 | 22.92 | 10.93 | 430 |
实施例2
本发明所述的三水铝石的溶出方法，首先将三水铝石进行铝成分溶出，溶出温度为126-132℃，溶出溶液的Na2O浓度为220g/l，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行常规后处理。
实施例3
本发明所述的三水铝石的溶出方法，首先将三水铝石进行铝成分溶出，溶出温度为95-103℃，溶出溶液的Na2O浓度为230g/l，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行常规后处理。
实施例4
本发明所述的三水铝石的溶出方法，首先将三水铝石进行铝成分溶出，溶出温度为110-115℃，溶出溶液的Na2O浓度为270g/l，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行常规后处理。
实施例5
本发明所述的三水铝石的溶出方法，首先将三水铝石进行铝成分溶出，溶出温度为115-120℃，溶出溶液的Na2O浓度为200g/l，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行常规后处理。
实施例6
本发明所述的三水铝石的溶出方法，首先将三水铝石进行铝成分溶出，溶出温度为118-122℃，溶出溶液的Na2O浓度为240g/l，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行常规后处理。
实施例7
本发明所述的三水铝石的溶出方法，首先将三水铝石进行铝成分溶出，溶出温度为120-125℃，溶出溶液的Na2O浓度为260g/l，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行常规后处理。
Claims (3)
1、一种三水铝石的溶出方法，其特征在于首先将三水铝石进行铝成分溶出，过滤分离，弃去废渣，然后将过滤粗液进行保温脱硅后再进行后处理。
2、根据权利要求1所述的三水铝石的溶出方法，其特征在于铝成分的溶出温度为90-135℃。
3、根据权利要求1或2所述的三水铝石的溶出方法，其特征在于铝成分溶出溶液的Na2O浓度控制为190-300g/l。
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