專利名稱:采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法
技術領域:
本發(fā)明屬于氧化鋁生產(chǎn)技術領域,特別涉及一種采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法。
背景技術:
近年我國鋁土礦資源迅速貧化,儲量較大的低品位(A/S在2飛左右)鋁土礦,目前還沒有一種很好的工藝方法處理;同時,我國還擁有大量的非鋁土礦含鋁資源,如粉煤灰,高嶺土,霞石,煤矸石等,其鋁硅比較低,也是重要的生產(chǎn)氧化鋁的潛在資源。采用傳統(tǒng)的拜耳法、石灰拜耳法和選礦拜耳法處理低品位含鋁資源時,氧化鋁回收率太低,堿耗較高,不僅影響成本,資源利用率也不符合國家要求;傳統(tǒng)的堿石灰燒結法、 混聯(lián)法和串聯(lián)法中,熟料燒結均是濕法噴漿入窯燒結,由于入窯的生料漿中含有38 40%的水分,它的汽化和升溫消耗的熱量占熟料燒結熱耗約40%,且窯尾尾氣的熱量難于回收,因而燒成能耗很高;此外,用于燒結法生料配料的碳分母液所需蒸發(fā)的強度也很大,因而生產(chǎn)總能耗太高。長期以來,氧化鋁科技界試圖實現(xiàn)燒結法干法(半干法)喂料技術,但都未獲成功。 如采用傳統(tǒng)的堿石灰燒結法的干法(半干法)入窯試驗,堿的揮發(fā)和結疤嚴重;采用石灰燒結法雖然不存在堿揮發(fā)的技術難題,但是由于熟料配鈣比高,熟料折合比大,熟料中氧化鋁溶出率低,僅6(Γ70%,溶出液氧化鋁濃度和循環(huán)效率均較低,總體節(jié)能效果差。本發(fā)明克服了上述弊端,能夠?qū)崿F(xiàn)干法(半干法)燒結處理低鋁硅比含鋁資源。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題,本發(fā)明本發(fā)明提供一種采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,采用低鋁硅比含鋁資源與石灰石干法或半干法混料,然后干法或半干法燒結制成熟料,再進行溶出、脫硅、碳酸化分解和焙燒制得氧化鋁。采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,按照以下步驟進行
(1)將低鋁硅比含鋁資源、石灰石與添加劑混合,混合比例按石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的二氧化硅的摩爾比為Ca0/Si02=2,石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的二氧化鈦的摩爾比為Ca0/Ti02=l,石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的氧化鋁的摩爾比為Ca0/Al203=l. (Tl. 6,添加劑中的氧化鈉與低鋁硅比含鋁資源中的氧化鋁的摩爾比為Na2CVAl2O3=(H). 4,同時保證(CaO+ Na2O) /Al2O3=L 2(Tl. 60,然后置于球磨機中,在轉(zhuǎn)速15 20rpm條件下球磨至粒度-200目;
(2)將球磨后的物料置于回轉(zhuǎn)窯中,在120(Tl450°C燒結O.5 4h制成燒結熟料;
(3)將碳酸鈉溶液與燒結熟料置于溶出濕磨中進行溶出,溶出溫度為7(T90°C,溶出時間為3(Tl80min,溶出時碳酸鈉溶液與燒結熟料的液固比為3 5 L/kg,碳酸鈉溶液的濃度按 Na2O計為90^120r/L,溶出后過濾去除赤泥,獲得溶出液;
(4)在溶出液中加入晶種先進行常壓脫硅,再進行中壓脫硅獲得脫硅液常壓脫硅時的脫硅溫度為9(Tl00°C,時間為4 8h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為4(T60g/L溶出液;中壓脫硅時的脫硅溫度為14(Tl70°C,時間為O. 5 2h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為l(T30g/L溶出液,
(5)上述方法獲得的脫硅液經(jīng)過一次過濾去除硅渣,再經(jīng)葉濾、碳分、洗滌、二次過濾去除水分,最后焙燒制成氧化鋁。所述的低鋁硅比含鋁資源的鋁硅比(A/S)為1飛,其中Al2O3 40^60%, SiO2 10 40%,其它為雜質(zhì)。所述的添加劑為氧化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、氟化鈉或者硝酸鈉。所述的氧化鋁的溶出率> 90%ο所述的赤泥中主要成分為原硅酸鈣和碳酸鈣,作為生產(chǎn)水泥的原料。所述赤泥中鈉的重量含量按Na2O計彡O. 5%。本發(fā)明采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,采用石灰石、少量添加劑與低鋁硅比含鋁資源進行干混,在燒結過程中沒有堿揮發(fā)的問題,能夠?qū)崿F(xiàn)窯尾旋風預熱,干法或半干法喂料、燒結等節(jié)能技術;并且配鈣比低,熟料溶出率高,突破了傳統(tǒng)的石灰燒結法熟料折合比高、溶出率低的問題;本發(fā)明干法或半干法燒結系統(tǒng)與濕法系統(tǒng)各自獨立,并且流程簡單,在中壓脫硅過程中能夠同時實現(xiàn)水分蒸發(fā),減少后續(xù)的蒸發(fā)工序的能耗壓力,采用上述方法并結合現(xiàn)有技術制備氧化鋁能耗最低可達750kg標煤/t氧化鋁,能耗明顯降低;本發(fā)明的方法礦源選擇性廣,綜合成本低,資源利用率高,無廢渣排出, 不存在現(xiàn)有的傳統(tǒng)拜耳法、石灰拜耳法、選礦拜耳法、堿石灰燒結法、聯(lián)合法對處理資源的局限性,對我國低品位含鋁資源的高效利用具有重大意義,應用前景較為廣闊。
圖I為本發(fā)明的采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法燒結生產(chǎn)氧化鋁的工藝流程圖。
具體實施例方式下面將通過不同實施例來描述本發(fā)明。本發(fā)明不局限于這些實施例中,可以在前述化學成分與制造方法范圍內(nèi)加以調(diào)整實施。本發(fā)明實施例中采用干法燒結生產(chǎn)氧化鋁的低鋁硅比含鋁資源包括低品位鋁土礦、聞招粉煤灰、聞嶺土以及霞石、煤砰石等。本發(fā)明實施例中采用半干法燒結生產(chǎn)氧化鋁的低鋁硅比含鋁資源包括氧化鋁生產(chǎn)赤泥(含水1(Γ40%)、脫硅粉煤灰(含水1(Γ40%)等。本發(fā)明實施例中添加劑為氧化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、氟化鈉或者硝酸鈉。實施例I
采用低品位鋁土礦,主要化學成分為Al2O3 60%, SiO2 10%,其它為雜質(zhì),其鋁硅比為6 ; 將低品位鋁土礦、石灰石與碳酸鈉干法混合,混合比例按石灰石中的氧化鈣與低品位鋁土礦中的二氧化硅的摩爾比為Ca0/Si02=2,石灰石中的氧化鈣與低品位鋁土礦中的二氧化鈦的摩爾比為Ca0/Ti02=l,石灰石中的氧化鈣與低品位鋁土礦中的氧化鋁的摩爾比為 Ca0/Al203=l. O,碳酸鈉與低品位招土礦的氧化招的摩爾比為Na2C03/Al203=0. 4,然后置于球
4磨機中,在轉(zhuǎn)速20rpm條件下球磨至粒度-200目。將球磨后的物料置于回轉(zhuǎn)窯中,在1250±50°C干法燒結4h制成燒結熟料。將碳酸鈉溶液與燒結熟料置于溶出濕磨中進行溶出,溶出溫度為70°C,溶出時間為180min,溶出時碳酸鈉溶液與燒結熟料的液固比為5 L/kg,碳酸鈉溶液的濃度按Na2O計為90g/L,溶出后經(jīng)過過濾去除赤泥,獲得溶出液,氧化招的溶出率為91%,赤泥中鈉的重量含量按Na2O計為O. 35% ;赤泥作為生產(chǎn)水泥的原料。在溶出液中加入晶種先進行常壓脫硅,再進行中壓脫硅獲得脫硅液常壓脫硅時的脫硅溫度為90°C,時間為8h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為60g/L溶出液;中壓脫硅時的脫硅溫度為140°C,時間為2h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為10g/L 溶出液。獲得的脫硅液經(jīng)過一次過濾去除硅渣,再經(jīng)葉濾、碳分、洗滌、二次過濾去除水分, 最后焙燒制成氧化鋁。實施例2
采用低品位鋁土礦,主要化學成分為Al2O3 50%, SiO2 20%,其它為雜質(zhì),其鋁硅比為 2. 5 ;將低品位鋁土礦、石灰石與氧化鈉干法混合,混合比例按石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的二氧化硅的摩爾比為Ca0/Si02=2,石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的二氧化鈦的摩爾比為Ca0/Ti02=l,石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的氧化鋁的摩爾比為Ca0/Al203=l. 2,氧化鈉與低鋁硅比含鋁資源中的氧化鋁的摩爾比為Na2O/ Al2O3=O- 2,然后置于球磨機中,在轉(zhuǎn)速20rpm條件下球磨至粒度-200目。將球磨后的物料置于回轉(zhuǎn)窯中,在1300±50°C干法燒結2h制成燒結熟料。將碳酸鈉溶液與燒結熟料置于溶出濕磨中進行溶出,溶出溫度為80°C,溶出時間為60min,溶出時碳酸鈉溶液與燒結熟料的液固比為4 L/kg,碳酸鈉溶液的濃度按Na2O計為 100g/L,溶出后經(jīng)過過濾去除赤泥,獲得溶出液,氧化鋁的溶出率為92%,赤泥中鈉的重量含量按Na2O計為O. 45% ;赤泥作為生產(chǎn)水泥的原料。在溶出液中加入晶種先進行常壓脫硅,再進行中壓脫硅獲得脫硅液常壓脫硅時的脫硅溫度為95°C,時間為6h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為50g/L溶出液;中壓脫硅時的脫硅溫度為155°C,時間為lh,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為20g/L 溶出液。獲得的脫硅液經(jīng)過一次過濾去除硅渣,再經(jīng)葉濾、碳分、洗滌、二次過濾去除水分, 最后焙燒制成氧化鋁。實施例3
采用高鋁粉煤灰,主要化學成分為Al2O3 40%, SiO2 40%,其它為雜質(zhì),其鋁硅比為I ;將脫硅后的高鋁粉煤灰與石灰石半干法混合,混合比例按石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的二氧化硅的摩爾比為Ca0/Si02=2,石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的二氧化鈦的摩爾比為Ca0/Ti02=l,石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的氧化鋁的摩爾比為Ca0/Al203=l. 4,然后置于球磨機中,在轉(zhuǎn)速20rpm條件下球磨至粒度-200目。將球磨后的物料置于回轉(zhuǎn)窯中,在1400±50°C半干法燒結Ih制成燒結熟料。將碳酸鈉溶液與燒結熟料置于溶出濕磨中進行溶出,溶出溫度為90°C,溶出時間為30min,溶出時碳酸鈉溶液與燒結熟料的液固比為3 L/kg,碳酸鈉溶液的濃度按Na2O計為120g/L,溶出后經(jīng)過過濾去除赤泥,獲得溶出液,氧化鋁的溶出率為90%,赤泥中鈉的重量含量按Na2O計為O. 25% ;赤泥作為生產(chǎn)水泥的原料。在溶出液中加入晶種先進行常壓脫硅,再進行中壓脫硅獲得脫硅液常壓脫硅時的脫硅溫度為100°c,時間為4h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為40g/L溶出液;中壓脫硅時的脫硅溫度為170°C,時間為O. 5h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為30g/ L溶出液。獲得的脫硅液經(jīng)過一次過濾去除硅渣,再經(jīng)葉濾、碳分、洗滌、二次過濾去除水分, 最后焙燒制成氧化鋁。
權利要求
1.采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,其特征在于按照以下步驟進行(1)將低鋁硅比含鋁資源、石灰石與添加劑混合,混合比例按石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的二氧化硅的摩爾比為Ca0/Si02=2,石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的二氧化鈦的摩爾比為Ca0/Ti02=l,石灰石中的氧化鈣與低鋁硅比含鋁資源中的氧化鋁的摩爾比為Ca0/Al203=l. (Tl. 6,添加劑中的氧化鈉與低鋁硅比含鋁資源中的氧化鋁的摩爾比為Na2CVAl2O3=(H). 4,同時保證(CaO+ Na2O) /Al2O3=L 2(Tl. 60,然后置于球磨機中,在轉(zhuǎn)速15 20rpm條件下球磨至粒度-200目;(2)將球磨后的物料置于回轉(zhuǎn)窯中,在120(Tl450°C燒結O.5 4h制成燒結熟料;(3)將碳酸鈉溶液與燒結熟料置于溶出濕磨中進行溶出,溶出溫度為7(T90°C,溶出時間為3(Tl80min,溶出時碳酸鈉溶液與燒結熟料的液固比為3 5 L/kg,碳酸鈉溶液的濃度按 Na2O計為90^120r/L,溶出后過濾去除赤泥,獲得溶出液;(4)在溶出液中加入晶種先進行常壓脫硅,再進行中壓脫硅獲得脫硅液常壓脫硅時的脫硅溫度為9(Tl00°C,時間為4 8h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為4(T60g/L溶出液;中壓脫硅時的脫硅溫度為14(Tl70°C,時間為O. 5 2h,采用的晶種為鈉硅渣,鈉硅渣的加入量為l(T30g/L溶出液;(5)上述方法獲得的脫硅液經(jīng)過一次過濾去除硅渣,再經(jīng)葉濾、碳分、洗滌、二次過濾去除水分,最后焙燒制成氧化鋁。
2.根據(jù)權利要求I所述的采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法, 其特征在于所述的低鋁硅比含鋁資源的鋁硅比(A/S)為f 6,其中Al2O3 4(T60%,SiO2 10 40%,其它為雜質(zhì)。
3.根據(jù)權利要求I所述的采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,其特征在于所述的添加劑為氧化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉或者硝酸鈉。
4.根據(jù)權利要求I所述的采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,其特征在于所述的氧化鋁的溶出率> 90%。
5.根據(jù)權利要求I所述的采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,其特征在于所述的赤泥中主要成分為原硅酸鈣和碳酸鈣,作為生產(chǎn)水泥的原料。
6.根據(jù)權利要求I所述的采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,其特征在于所述赤泥中鈉的重量含量按Na2O計< O. 5%。
全文摘要
采用低鋁硅比含鋁資源干法或半干法生產(chǎn)氧化鋁的方法,屬于氧化鋁生產(chǎn)技術領域。按照以下步驟進行將低鋁硅比含鋁資源、石灰石與添加劑混合,然后置于球磨機中,球磨至粒度-200目;將球磨后的物料置于回轉(zhuǎn)窯中,在1200~1450℃燒結0.5~4h制成燒結熟料;將碳酸鈉溶液與燒結熟料置于溶出濕磨中進行溶出,溶出后過濾去除赤泥,獲得溶出液;在溶出液中加入晶種先進行常壓脫硅,再進行中壓脫硅獲得脫硅液,獲得的脫硅液經(jīng)過一次過濾去除硅渣,再經(jīng)葉濾、碳分、洗滌、二次過濾去除水分,最后焙燒制成氧化鋁。本發(fā)明能耗明顯降低,礦源選擇性廣,綜合成本低,資源利用率高,無廢渣排出。
文檔編號C01F7/20GK102583475SQ20121006996
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權日2012年3月16日
發(fā)明者于海燕, 畢詩文, 潘曉林, 王波, 顧松青 申請人:東北大學