CN205603238U

CN205603238U - 一种利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统

Info

Publication number: CN205603238U
Application number: CN201620119135.4U
Authority: CN
Inventors: 张广; 麻树春
Original assignee: HANGZHOU JINJIANG GROUP CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU JINJIANG GROUP CO Ltd
Priority date: 2016-02-06
Filing date: 2016-02-06
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2026-02-06

Abstract

本实用新型提出一种利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统，包括铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐、混料机、圆盘造球机、烧结机、立式磨、脱硅槽、种分槽、蒸发单元；所述铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐均连接于混料机，所述混料机连接于圆盘造球机，圆盘造球机的出料管线与带式焙烧机连接，带式焙烧机连接于立式磨；立式磨连接溶出槽，溶出槽的液相通过管路连接脱硅槽，脱硅槽通过管路连接种分槽；所述种分槽的出液管路连接所蒸发单元。本实用新型的技术在氧化铝传统烧结法技术的基础上，采用了干法烧成技术，通过在脱硅、分解、蒸发、熟料先干磨再溶出等方面的整合，从整个流程上实现了干法烧成技术。使氧化铝的设备产能大幅提高，能耗实现了大幅度的下降。

Description

一种利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统

技术领域

本实用新型属于冶炼领域，具体涉及一种球团法冶炼铝土矿的系统。

背景技术

我国铝土矿资源品位(铝硅比)较低，用传统烧结法的生产工艺处理，不仅造成氧化铝生产工艺复杂，而且增加了氧化铝生产的难度和生产成本。因此，目前我国大部分企业均只采用拜耳法工艺，对中低品位矿，如果直接用单纯的拜耳法处理，将造成碱耗高、溶出率差、成本急剧升高，特别是我国铝土矿中还含有伊利石等硅矿物，不能通过简单的预脱硅予以去除，这些矿物在矿浆升温预热过程中易于发生反应，在换热面上析出钠硅渣，成为结疤，使传热系数迅速下降。

另一方面，铝工业是我国的基础产业，经济建设对铝土矿的需求量很大，而我国又大多数是中低品位的铝土矿。随着铝土矿供矿品位下降的趋势日益加剧，我国许多铝土矿资源因品位低难以利用，不得不从国外大量进口，资料表明，近年来我国铝土矿铝资源的对外依存度高达55％。目前能够工业化处理低品位铝土矿的方法只有传统的烧结法技术，但由于其工艺流程复杂、能耗高，造成生产成本居高不下，目前我国的烧结法生产线已基本处于停产状态。

虽然根据我国铝土矿资源的特点，一些科研单位和企业相应开发出了串联法和混联法等技术以降低碱耗、提高氧化铝的回收率，但是这两种方法均需采用烧结法，这造成生产系统复杂庞大、基建投资增加、能耗高、难于控制、产品质量较差等一系列问题，经济性不佳，因此也逐步处于减产或停产状态。

如何有效利用铝硅比5以下的中低品位铝土矿，解决我国铝土矿资源相对不足的难题，已成为当务之急。

实用新型内容

针对本领域存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于球团法利用低品位铝土矿生产氧化铝的方法，克服现有的碱石灰烧结法工艺的不足，改进和简化工艺，以实现降低生产成本的目的。

实现本实用新型上述目的的技术方案为：

一种基于球团法利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统，包括铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐、混料机、圆盘造球机、带式焙烧机、立式磨、脱硅槽、种分槽、蒸发单元；

所述铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐均连接于混料机，所述混料机连接于圆盘造球机，所述圆盘造球机的出料管线与带式焙烧机的进料口连接，所述带式焙烧机的出料口连接于所述立式磨的进料溜槽；所述立式磨的出料槽连接有溶出槽，所述溶出槽通过液相管路连接脱硅槽，脱硅槽通过管路连接种分槽；

所述种分槽的出液管路连接所蒸发单元；所述蒸发单元通过管路连接混料机和圆盘造球机。

进一步地，所述蒸发单元包括六效蒸发器和镍制蒸发器，所述六效蒸发器的进液管路与所述种分槽的出液管路连接，所述六效蒸发器通过管路连接镍制蒸发器的进液管路；所述镍制蒸发器的出口管路连接有结晶槽，所述结晶槽的液相管路与混料机和圆盘造球机连接。

所述六效蒸发器为普通材质的蒸发器，例如不锈钢材质。

才用本实用新型提出的系统，基于球团法利用低品位铝土矿生产氧化铝的方法，包括以下步骤：

(1)铝土矿、石灰石矿、纯碱和碱液进行配料，其中碱液为循环铝酸钠溶液，配料比例按质量份计，铝土矿35～45份、石灰石26～35份、纯碱5～15份，配料完成后，水分控制在15～26％；

(2)将配好的料加入混料机进行充分混合，再用圆盘造球机造球团，球团粒径为8～20mm；

(3)将成品球团经过烘干、干燥、预热、烧结和冷却五个阶段烧结成烧结球团，然后将烧结球团采用立磨进行干磨，磨细为-0.074mm占90％以上的熟料粉末；

(4)将熟料粉加调整液进行溶出，溶出条件为液固比为3-4:1，溶出时间为15～20分钟，温度为75℃；

(5)将步骤(4)得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后进行脱硅；脱硅温度160～180℃，时间1～2小时；

(6)将步骤(5)得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到Al(OH)₃，然后焙烧得到氧化铝；

(7)将步骤(6)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步蒸发到碱液浓度为Na₂O 280～300g/L，然后再采用镍材蒸发器进行第二步蒸发排盐，得到碱液浓度为Na₂O 500～600g/L；

(8)将第二步蒸发后的种分母液进行降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体再加入到步骤(5)中进行溶解循环；

(9)将步骤(8)得到的母液与步骤(7)得到的纯碱(即排盐得到的盐)和步骤(5)得到的硅渣(硅渣有少量，返回第(1)步以再提氧化铝)进行混合，然后作为配料碱液返回到步骤(1)中，实现碱液循环。

本实用新型技术所采用的铝土矿为铝硅比5以下的低品位铝土矿；

其中，所述步骤(1)中，将铝土矿和石灰石矿分别破碎至2～5mm以下，再磨细至粒度为-0.074mm占85％以上的粉末。

其中，所述步骤(1)中，碱液浓度为Na₂O 500～600g/L，苛性化系数αk＝12～30。

其中，所述步骤(2)中，用圆盘造球机造球团中加入和步骤(1)同样的碱液，造球加液量与步骤(1)配料的碱液体积比为13：87。

本实用新型与现有技术相比优点在于：

本实用新型的技术在氧化铝传统烧结法技术的基础上，采用了干法烧成技术，通过在脱硅、分解、蒸发、熟料先干磨再溶出等方面的整合，从整个流程上实现了干法烧成技术。使氧化铝的设备产能大幅提高，能耗实现了大幅度的下降。

本实用新型技术实现了高浓度种分母液蒸发的突破，通过两步蒸发、排盐技术，解决了传统种分母液蒸发因排盐困难制约蒸发浓度的问题。

本实用新型系统的设备选型方面，在化工和冶金行业都有成熟的设备选择，工业化非常容易可行。

附图说明

图1：球团法生产氧化铝的系统结构图。

图2为采用低品位铝土矿生产氧化铝的流程图。

图中，1为铝土矿储罐，2为石灰石储罐，3为纯碱储罐，4为混料机，5为圆盘造球机，6为带式焙烧机，7为立式干磨机，8为脱硅反应槽，9为种分槽，10为六效蒸发器，11为镍材蒸发器，12为溶出槽,13为结晶槽。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本实用新型，但不以此来限制本实用新型的范围。

下面将通过不同实施例来描述本实用新型。本实用新型不局限于这些实施例中，可以在前述化学成分与制造方法范围内加以调整实施。

实施例1：

参见图1，一种基于球团法利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统，包括铝土矿储罐1、石灰石矿储罐2、纯碱储罐3、混料机4、圆盘造球机5、带式焙烧机6、立式磨7、脱硅槽8、种分槽9、蒸发单元；

所述铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐均连接于混料机4，所述混料机4连接于圆盘造球机5，所述圆盘造球机5的出料管线与带式焙烧机6的进料口连接，所述带式焙烧机的出料口连接于所述立式磨7的进料溜槽；所述立式磨7连接溶出槽12，溶出槽12的液相通过管路连接脱硅槽8，脱硅槽通过管路连接种分槽9；

所述种分槽9的出液管路连接所蒸发单元；所述蒸发单元通过管路连接混料机和圆盘造球机。

所述蒸发单元包括六效蒸发器10(Q345材质)和镍制蒸发器11，所述六效蒸发器10的进液管路与所述种分槽9的出液管路连接，六效蒸发器通过管路连接镍制蒸发器11的进液管路；所述镍制蒸发器的出口管路连接有结晶槽13，所述结晶槽13的液相管路与混料机和圆盘造球机连接。

采用低品位铝土矿生产氧化铝的流程见图2。

原料铝土矿(A/S为3.5)及石灰石采用山西孝义地区矿，其成分如表1、2所示。

表1：铝土矿成分

表2：石灰石成分

首先将铝土矿(成分如表1)、石灰石(成分如表2)分别破碎至2～5mm，然后将其分别磨细至粒度为-0.074mm占85％以上。然后将铝土矿粉、石灰石粉、纯碱粉(碳酸钠)按比例40：30：10充分混合。然后准备循环铝酸钠溶液为碱液，其浓度为Na₂O 510g/L，α k＝14。将准备好的碱液分为两部分，体积比例为87：13。占87％的碱液与配料土矿粉、石灰石粉、纯碱粉混合，控制水分26％，得到的混合物碱比为1，钙比为2。

将配好的料加入强力混料机进行充分混合，再用圆盘造球机造球团，造球加液量为剩余的13％碱液，制得的球团粒径为8～12mm，抗压强度均大于10N。

将成品球团经过烘干、干燥、预热、烧结和冷却五个阶段烧结成烧结球团，其中温度控制为100℃、600℃、900、1000℃、80℃，时间控制为5分钟、10分钟、10分钟、50分钟、10分钟。然后磨细到-0.074mm占90％以上的熟料粉磨。

将磨制好的熟料粉加调整液在溶出槽内进行溶出，溶出条件为：碱液浓度Na₂O 50g/L，αk＝1.2，液固比为3-4:1，溶出时间为15—20分钟，温度为75℃。

将溶出得到的渣进行6次反向洗涤后，洗液作为溶出的调整液，渣进行堆存。

将溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后，用一段种分蒸发母液调整αk为1.5，AL₂O₃浓度控制为120g/L，加入脱硅种子在脱硅机内进行脱硅。脱硅条件为：种子量60g/L，温度160℃，时间1小时，脱硅完成后，浆液用叶滤机进行精制，精液进行种分分解，脱硅渣(用作脱硅种子)与循环母液混合回头配料。

脱硅得到的精液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到Al(OH)₃，然后焙烧得到氧化铝。

分解得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步用六效降膜蒸发器蒸发到碱液浓度为Na₂O 280～300g/L，然后再用镍材蒸发器进行第二步蒸发，得到碱液浓度为Na₂O 580g/L。

将第二步蒸发后的种分母液进行加种子降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体再加入到溶出粗液中进行溶解循环。结晶条件为：首温80℃，末温50℃，种子量20g/L，时间6小时。

将结晶得到的循环母液与蒸发排出的盐(纯碱)和脱硅得到的硅渣进行混合，然后作为配料碱液返回进行配料，实现碱液循环。

本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本实用新型权利要求的范围内。

Claims

1.一种利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统，其特征在于，包括铝土矿储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、混料机、圆盘造球机、带式焙烧机、立式磨、脱硅槽、种分槽、蒸发单元；

所述铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐均连接于混料机，所述混料机连接于圆盘造球机，所述圆盘造球机的出料管线与烧结机的进料口连接，所述带式焙烧机的出料口连接于所述立式磨的进料溜槽；所述立式磨连接有溶出槽，溶出槽通过液相管路连接脱硅槽，脱硅槽通过管路连接种分槽；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发单元包括六效蒸发器和镍制蒸发器，所述六效蒸发器的进液管路与所述种分槽的出液管路连接，所述六效蒸发器通过管路连接镍制蒸发器的进液管路；所述镍制蒸发器的出口管路连接有结晶槽，所述结晶槽的液相管路与混料机和圆盘造球机连接。