專(zhuān)利名稱(chēng)：強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及采用強(qiáng)化脫硅、強(qiáng)化溶出(簡(jiǎn)稱(chēng)雙強(qiáng))制備氧化鋁用的一種強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
氫氧化鋁和氧化鋁是一種用于冶金、化工、石油、輕工、制藥、環(huán)保、電子等行業(yè)的重要原料。在冶金行業(yè)，氫氧化鋁是生產(chǎn)氧化鋁的重要原料，氧化鋁主要用于電解制取金屬鋁。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)鋁材等產(chǎn)品的消費(fèi)日益增大，電解鋁的生產(chǎn)急劇增加，原料氧化鋁供不應(yīng)求，而目前生產(chǎn)氧化鋁所用的鋁土礦是高鋁、低硅的高鋁硅比的優(yōu)質(zhì)礦石，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，優(yōu)質(zhì)鋁礦石已滿(mǎn)足不了要求，只能使用儲(chǔ)量比較大的氧化鋁含量在60％左右、鋁硅比(A/S)在6-7之間的礦石，就其生產(chǎn)方法來(lái)說(shuō)，目前氧化鋁的生產(chǎn)一是采用拜耳法，二是采用燒結(jié)法，或是二者結(jié)合使用的混聯(lián)法，燒結(jié)法能耗高，工藝流程長(zhǎng)，建設(shè)費(fèi)用高，管理難度大，運(yùn)營(yíng)成本高，而現(xiàn)有拜耳法，只能在采用優(yōu)質(zhì)鋁土礦作原料時(shí)使用，而優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源是很有限的，在采用中低質(zhì)鋁土礦作原料時(shí)使用拜耳法溶出率低，增加能耗、加大成本，而且我國(guó)的鋁土礦石絕大部分屬高鋁、高硅及低鋁硅比的一水硬鋁石，其又難溶出，那么，如何采用難溶的中低質(zhì)鋁土礦石作原料生產(chǎn)氧化鋁呢？
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，本發(fā)明之目的就是提供一種新的強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，可有效解決氧化鋁的生產(chǎn)，以滿(mǎn)足不斷發(fā)展工業(yè)上的需要問(wèn)題，其解決的技術(shù)方案是，對(duì)現(xiàn)有拜耳法進(jìn)行工藝改造，采用強(qiáng)化脫硅和強(qiáng)化溶出的新技術(shù)，結(jié)合拜耳法來(lái)生產(chǎn)氧化鋁產(chǎn)品(簡(jiǎn)稱(chēng)雙強(qiáng)-拜耳法)，即首先將鋁土礦石破碎，再入原料磨，同時(shí)加入脫硅劑及循環(huán)母液，之后進(jìn)行強(qiáng)化脫硅，強(qiáng)化溶出，強(qiáng)化溶出礦漿經(jīng)加入洗液進(jìn)行稀釋?zhuān)腿氤嗄喾蛛x槽進(jìn)行赤泥分離，分離出的赤泥經(jīng)加熱水洗滌后，棄去赤泥，其洗液送入強(qiáng)化溶出的礦漿中作稀釋液用，分離出赤泥后的漿液經(jīng)精濾(葉濾)，精液與種子進(jìn)行混合后，再進(jìn)行晶種分解，種子過(guò)濾的濾液進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)成循環(huán)母液，送至原料磨，循環(huán)使用，晶種分解后的氫氧化鋁過(guò)濾，一部分進(jìn)入種子過(guò)濾液中，另一部分經(jīng)氫氧化鋁過(guò)濾，得成品氫氧化鋁，再經(jīng)焙燒即成氧化鋁，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明生產(chǎn)氧化鋁之目的，本發(fā)明方法先進(jìn)，獨(dú)特，易于生產(chǎn)，適用面廣，溶出率高，減緩結(jié)疤，能耗小，流程短，設(shè)備、基礎(chǔ)建設(shè)投資小，易管理，成本低，有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
四

圖1為本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程圖。
圖2為強(qiáng)化脫硅工藝流程圖。
圖3為強(qiáng)化溶出工藝流程圖。
五具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合工藝流程圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。
由圖1給出，本發(fā)明是首先選取鋁土礦石，鋁土礦石的鋁硅比A/S≥6，氧化鋁含量≥55％，粒度≤480mm，將鋁土礦石送入鄂式破碎機(jī)或圓錐破碎機(jī)進(jìn)行破碎，使其粒度≤30mm，用礦用振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩下粒度≤25mm的礦石粒，置于原料磨內(nèi)，同時(shí)加脫硅劑活性鈣和由蒸發(fā)器送來(lái)的循環(huán)母液，活性鈣加入量為鋁土礦石重量的10-12％，循環(huán)母液加入量為鋁土礦石重量的27-33％，循環(huán)母液為濃度(或固含量)為225-245g/l(g/l即克/升，以下同)的氫氧化鈉溶液；原料磨可用雙倉(cāng)濕式球磨機(jī)磨碎，經(jīng)泵送入漩流器分級(jí)40目、60目與200目，合格的礦漿流入強(qiáng)化脫硅槽，進(jìn)行強(qiáng)化脫硅，不合格的礦漿返回原料磨重新磨制，合格礦漿是指固含量為220-240g/l(固含量指礦石在漿液中的含量)，粒度為200目細(xì)漿液，強(qiáng)化脫硅是礦漿在強(qiáng)化槽內(nèi)，于120℃下按7級(jí)攪拌強(qiáng)度要求，攪拌12小時(shí)，使鋁硅比A/S為11，強(qiáng)化脫硅后，礦漿經(jīng)高壓隔膜泵加壓，送入強(qiáng)化溶出系統(tǒng)中，進(jìn)行強(qiáng)化溶出，強(qiáng)化溶出系統(tǒng)是由9級(jí)套管預(yù)熱器、溶出器和漿料自蒸發(fā)器構(gòu)成，溶出時(shí)間為3小時(shí)，高壓隔膜泵壓力≤12MPa，溫度100℃，用加熱載體進(jìn)行9級(jí)預(yù)熱，一級(jí)預(yù)熱110℃，二級(jí)預(yù)熱122.5℃，三級(jí)預(yù)熱136℃，四級(jí)預(yù)熱148℃，五級(jí)預(yù)熱163℃，六級(jí)預(yù)熱175℃，七級(jí)預(yù)熱189℃，八級(jí)預(yù)熱200℃，九級(jí)預(yù)熱265℃以上，加熱載體前8級(jí)用320℃蒸氣，第九級(jí)用380℃熔鹽，熔鹽由47％的NaNO2和53％的KNO3構(gòu)成(重量計(jì))，經(jīng)九級(jí)預(yù)熱后，礦漿在溶出器中以265℃、40MPa壓力下強(qiáng)化溶出，進(jìn)入自蒸發(fā)器內(nèi)減壓減溫(一般為8級(jí)降溫、降壓)，壓力降至常壓，溫度降至129℃(八級(jí)降溫從高至低是226℃、213℃、199℃、185℃、170.5℃、155.5℃、143℃、129℃)之后送入稀釋裝置內(nèi)加入洗液進(jìn)行稀釋?zhuān)蛊湓?00℃，比重為1.30，再用分離沉降槽進(jìn)行赤泥分離，分離出的赤泥經(jīng)80-95℃的熱水對(duì)赤泥進(jìn)行洗滌后棄去，洗液送至稀釋裝置內(nèi)作稀釋液，分離出赤泥后的礦漿液，經(jīng)葉濾機(jī)進(jìn)行葉濾(精濾)，除去浮游物，使礦漿中浮游物≤0.015g/l，再置入混合槽加入種子(即氫氧化鈉或氫氧化鋁)進(jìn)行晶種分解，分解后的礦漿一部分進(jìn)入種子過(guò)濾機(jī)，種子再利用，濾液進(jìn)入循環(huán)蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)調(diào)制循環(huán)母液，另一部分，固含量≥400g/l的漿液經(jīng)過(guò)濾機(jī)進(jìn)行分離、洗滌為成品氫氧化鋁，氫氧化鋁再經(jīng)焙燒，即成氧化鋁，焙燒可用氣態(tài)旋浮焙燒爐進(jìn)行。
本發(fā)明具有以下積極效果 (1)強(qiáng)化脫硅能夠間接提高礦石的A/S，降低堿耗，并減少?gòu)?qiáng)化溶出工段的1-5級(jí)結(jié)疤厚度，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，相對(duì)增加有效生產(chǎn)時(shí)間。
(2)適合處理我國(guó)難溶的一水硬鋁石型鋁土礦，并且能夠處理品味較低的礦石，從下表就能看出，下表是實(shí)施強(qiáng)化技術(shù)后礦石鋁硅比和溶出率的情況。礦A/S赤A/S溶出率6.081.1980.437.091.3081.666.461.2380.966.831.3979.656.831.2981.117.051.4080.146.711.3080.636.661.3280.18 (3)能夠取得很好的效果，實(shí)施強(qiáng)化技術(shù)效果比較見(jiàn)下表。
實(shí)施強(qiáng)化技術(shù)的效果比較 實(shí)施前實(shí)施后 時(shí)間 礦A/S 赤A/S 溶出率(％) 時(shí)間 礦A/S 赤A/S 溶出率(％) 99.02 14.65 4.24 70.06 04.01 6.08 1.19 80.43 99.03 14.88 3.70 75.13 04.02 7.09 1.30 81.66 99.04 15.81 3.45 78.12 04.03 6.46 1.23 80.96 99.05 17.38 3.22 81.45 04.04 6.83 1.39 79.65 99.06 14.72 3.02 75.07 04.05 6.83 1.29 81.11 99.07 13.8 2.87 79.20 04.06 7.05 1.40 80.14 99.08 11.06 3.25 70.61 04.07 6.71 1.30 80.63 99.09 12.32 3.13 75.22 04.08 6.66 1.32 80.18 99.10 16.07 3.02 81.21 99.11 15.78 3.57 77.38 99.12 17.37 3.33 80.83 從上表的效果比較可以看出，實(shí)施本發(fā)明能使難溶的一水硬鋁石得到了充分的溶出，即使在礦石的A/S較低的情況下，也能很好地提高了氧化鋁的溶出率，在礦石的鋁硅比從15.33降到6.7的條件下，溶出率由實(shí)施前的76.75％提高到80.60％左右，實(shí)施后比實(shí)施前提了3.85％，相應(yīng)的氧化鋁的回收率也得到了提高。
(4)產(chǎn)品質(zhì)量好。 氫氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量表 時(shí)間化學(xué)成份％ 附水％ AL2O3≥ 灼減≤ SiO2≤ Fe2O3≤ Na2O≤ 04.01 65.26 34.61 0.013 0.012 0.11 11.8 04.02 65.30 34.60 0.012 0.010 0.08 10.2 04.03 65.25 34.59 0.015 0.014 0.10 11.5 04.04 65.31 34.55 0.015 0.012 0.11 12.12 04.05 65.21 34.6 0.012 0.012 0.17 12.9 04.06 64.35 35.42 0.009 0.017 0.20 10.8 04.07 65.32 34.38 0.009 0.013 0.18 10.8 04.08 65.51 34.36 0.011 0.011 0.11 8.9氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量隨機(jī)抽樣表時(shí)間 化學(xué)成份％AL2O3≥灼減≤SiO2≤Fe2O3≤Na2O≤04.08.0598.850.870.0200.0190.24204.08.1198.900.810.0170.0170.21604.08.1599.050.720.0200.0180.1904.08.2098.930.800.0200.0170.23204.08.250.0200.0170.29604.08.3099.120.570.0160.0160.27504.09.0698.620.90.0180.0150.447 通過(guò)上兩表說(shuō)明，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，氫氧化鋁各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)GB/T4294-1997一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，氧化鋁各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到Y(jié)S/T274-1998一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，添加脫硅劑不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。
(5)兼?zhèn)淞税荻ㄉa(chǎn)氧化鋁的特點(diǎn) 工藝流程短，基建投資小，建設(shè)周期短，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低，工藝流程短，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)。
(6)提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低堿耗，降低成本。下表是強(qiáng)化技術(shù)實(shí)施前后隨機(jī)抽樣的赤泥N/S的比較表。
赤泥N/S比較表 實(shí)施前實(shí)施后 時(shí)間(2004.4) Na2O SiO2 N/S 時(shí)間(2004.9) Na2O SiO2 N/S 3 3.4 17.30 0.2 3 0.66 14.52 0.05 8 6.07 16.5 0.37 8 1.61 14.92 0.11 13 6.55 17.30 0.38 13 1.20 14.34 0.08 18 5.31 16.20 0.33 18 1.49 13.89 0.11 23 3.42 17.05 0.2 23 1.62 14.52 0.11 28 5.07 18.0 0.28 27 1.08 14.44 0.07 從上面可以看出，實(shí)施強(qiáng)化技術(shù)是可行的，是有效果的，并且效果比較明顯，實(shí)施強(qiáng)化技術(shù)以后，溶出系統(tǒng)結(jié)疤情況也得到改觀(guān)，清洗時(shí)間由原來(lái)的15天左右提高到28天左右，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率提高10％，相對(duì)增加有效生產(chǎn)時(shí)間，實(shí)施強(qiáng)化技術(shù)前與實(shí)施強(qiáng)化技術(shù)后的N/S比較表說(shuō)明，只有脫硅劑充分的與Na2SiO3反應(yīng)，生產(chǎn)難溶于堿的礦物，才能降低廢物中化學(xué)堿的損失，從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了實(shí)施強(qiáng)化技術(shù)能夠降低堿耗，降低成本。
(7)氧化鋁的直接生產(chǎn)成本低，堿耗低。 堿單耗比較表實(shí)施前實(shí)施后 時(shí)間 礦A/S堿單耗(kg) 時(shí)間 礦A/S堿單耗(kg) 99.02 14.65140 04.01 8.0858.38 99.03 14.88136.2 04.02 8.0945.53 99.04 15.81121.7 04.03 8.4663.9 99.05 17.38124.6 04.04 7.7375.9 99.06 14.72140.8 04.05 7.8342.4 99.07 13.8117.4 04.06 8.05三期投料 99.08 11.06122 04.07 8.7149.9 99.09 12.32118.6 04.08 7.6667.1 99.10 16.07130.7 99.11 15.78126.9 99.12 17.37119.3 從上表可以看出，實(shí)施前在A/S高的情況下，堿的單耗最高為140.8kg，最低為117.4kg，平均為127.11kg，實(shí)施后在A/S低的情況下，堿的單耗最高為75.9kg，最低為42.4kg，平均為57.59kg，堿耗大大降低。
(8)對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生危害。
采用本發(fā)明生產(chǎn)氧化鋁工藝，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成影響，強(qiáng)化脫硅后的硅渣隨赤泥一同排走，強(qiáng)化溶出只是改變?nèi)艹龅牟糠止に噮?shù)和設(shè)備，延長(zhǎng)了溶出時(shí)間，沒(méi)有給系統(tǒng)增加其它礦物，所以不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。
(9)生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可節(jié)約大量資金。
申請(qǐng)人:年產(chǎn)30萬(wàn)噸氧化鋁采用本發(fā)明，從建廠(chǎng)初期到現(xiàn)在，總投資額累計(jì)為8億元，若用混聯(lián)法或燒結(jié)法建成同規(guī)模的氧化鋁廠(chǎng)，其總投資額為13.5億元，相比之下，其建設(shè)投資可節(jié)省40.7％，為國(guó)家節(jié)約了大批資金，另外，采用本發(fā)明工藝流程短，大大縮短了建設(shè)期，年產(chǎn)30萬(wàn)噸規(guī)模的氧化鋁廠(chǎng)，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可用一年半的時(shí)間順利投產(chǎn)，從而相對(duì)的節(jié)約了建設(shè)期的費(fèi)用，也使產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益得以迅速實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于，將鋁土礦石粉碎置于原料磨內(nèi)，同時(shí)加入活性鈣脫硅劑和氫氧化鈉循環(huán)母液，活性鈣脫硅劑的加入量是鋁土礦石重量的10-12％，氫氧化鈉循環(huán)母液加入量是鋁土礦石重量的27-33％，混合磨后，送入漩流器分級(jí)，再進(jìn)行強(qiáng)化脫硅，強(qiáng)化脫硅是將固含量為220-240g/l的礦漿在120℃按7級(jí)攪拌強(qiáng)度要求，攪拌12小時(shí)，使鋁硅比A/S為11，強(qiáng)化脫硅后礦漿經(jīng)加壓送入強(qiáng)化溶出系統(tǒng)，進(jìn)行強(qiáng)化溶出，強(qiáng)化溶出是在強(qiáng)化溶出系統(tǒng)中經(jīng)用加熱載體進(jìn)行9級(jí)預(yù)熱，使其溫度達(dá)265℃以上，礦漿在溶出器內(nèi)以265℃、40MPa壓力下強(qiáng)化溶出，進(jìn)入自蒸發(fā)器內(nèi)減壓減溫，壓力降至常壓，降溫至129℃，之后，送入稀釋裝置內(nèi)加入洗液進(jìn)行稀釋?zhuān)蛊浔戎卦?00℃下為1.30，再進(jìn)行赤泥分離，分離出的赤泥經(jīng)80-95℃的熱水進(jìn)行洗滌棄去，洗液送至稀釋裝置內(nèi)作稀釋液，分離出赤泥后的礦漿液，經(jīng)過(guò)濾除去浮游物，再置入混合槽加入氫氧化鈉種子進(jìn)行晶種分解，分解后的漿液一部分進(jìn)入種子過(guò)濾機(jī)，種子再利用，濾液進(jìn)入循環(huán)蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)調(diào)制循環(huán)母液，另一部分，固含量≥400g/l的漿液經(jīng)過(guò)濾、分離、洗滌成氫氧化鋁，再經(jīng)焙燒即成氧化鋁。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說(shuō)的鋁土礦石鋁硅比A/S為≥6，氧化鋁含量≥55％。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說(shuō)的氫氧化鈉循環(huán)母液為濃度225-245g/l的氫氧化鈉溶液。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說(shuō)的強(qiáng)化溶出系統(tǒng)是由9級(jí)套管預(yù)熱器、溶出器及漿料自蒸發(fā)器構(gòu)成，溶出時(shí)間為3小時(shí)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說(shuō)的加壓，是采用高壓隔膜泵進(jìn)行，壓力≤12MPa，溫度100℃。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說(shuō)的9級(jí)預(yù)熱為一級(jí)預(yù)熱110℃、二級(jí)預(yù)熱122.5℃、三級(jí)預(yù)熱136℃、四級(jí)預(yù)熱148℃、五級(jí)預(yù)熱163℃、六級(jí)預(yù)熱175℃、七級(jí)預(yù)熱189℃、八級(jí)預(yù)熱200℃、九級(jí)預(yù)熱265℃，加熱載體1-8級(jí)為320℃的蒸氣，第九級(jí)為380℃熔鹽，熔鹽由重量計(jì)47％的NaNO2和53％的KNO3構(gòu)成。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于，所說(shuō)的分離出赤泥后的礦漿液，浮游物≤0.015g/l。
全文摘要
本發(fā)明是一種強(qiáng)化脫硅及溶出氧化鋁的生產(chǎn)方法，可有效解決氧化鋁的生產(chǎn)，以滿(mǎn)足生產(chǎn)發(fā)展需要的問(wèn)題，其方法是將鋁土礦石破碎后與脫硅劑及循環(huán)母液入原料磨進(jìn)行磨碎，再經(jīng)強(qiáng)化脫硅與強(qiáng)化溶出及稀釋后，進(jìn)行赤泥分離，赤泥經(jīng)熱水洗滌后棄去，洗液作稀釋液用，分離出赤泥后的漿液精濾后，濾液與種子進(jìn)行混合，再進(jìn)行晶種分解，種子過(guò)濾的濾液經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)成循環(huán)母液，送至原料磨，循環(huán)使用，晶種分解后的氫氧化鋁過(guò)濾，一部分進(jìn)入種子濾液中，另一部分過(guò)濾，得成品氫氧化鋁，再焙燒即成氧化鋁，本發(fā)明方法先進(jìn)，獨(dú)特，易于生產(chǎn)，適用面廣，溶出率高，減緩結(jié)疤，能耗小，流程短，設(shè)備、基礎(chǔ)建設(shè)投資小，易管理，成本低，有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C01F7/00GK1648050SQ20041006034
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者楊根水, 馮運(yùn)偉, 王提山, 馬迎春, 樓定躍 申請(qǐng)人:平頂山市匯源化學(xué)工業(yè)公司