專利名稱：兩組份燒結法氧化鋁制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制備氧化鋁的新工藝，用于燒結法制備氧化鋁。
背景技術：
鋁土礦是目前氧化鋁生產中最主要的原料，分為三水鋁石型、一水軟鋁石型、一水硬鋁石型以及各種混合型，其性質及礦物組成決定著氧化鋁的生產方法，現在世界上生產氧化鋁的方法主要有拜爾法、燒結法和聯合法。國外大多數氧化鋁生產廠家由于擁有三水鋁石型鋁土礦，大多采用拜爾法來生產氧化鋁；我國鋁土礦資源豐富，但已發現的鋁土礦多為一水硬鋁石型，三水鋁石型鋁土礦甚少，因此，國內氧化鋁生產企業大多采用堿-石灰燒結法或聯合法來生產氧化鋁。
建國以來經過多年的研究和工業生產實踐，我國氧化鋁行業逐步建立并完善了傳統的堿-石灰燒結法生產氧化鋁工藝流程，該流程包括配料、料漿制備、熟料燒結、熟料溶出、赤泥分離洗滌、粗液脫硅、精液分解、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發等工序，主要處理A/S為3-5的鋁土礦。在料漿制備工序，料漿堿比控制在0.94-0.98、鈣比為2.22-2.26、礦漿的鋁硅比為4.0左右，上述料漿在回轉窯中的燒成溫度為1250-1300℃，熟料中的氧化鋁品位為33％-34％，溶出液的氧化鋁濃度為100-120g/l。由于該工藝的干法品位低、濕法濃度低，造成氧化鋁的熟料折合比高、工藝能耗高、成本高，其綜合反映是最終低產出、企業經濟效益差。
隨著技術的進步，傳統燒結法又朝著“干法高品位、濕法高濃度、最終高產出、實現低消耗”的“三高一低”的方向發展，形成了“高鋁硅比燒結法生產氧化鋁工藝”，專利號為991123069，即處理較高品位(A/S6-12)鋁土礦的堿-石灰燒結法工藝流程，該流程在料漿配制工序，料漿A/S控制在6-12、堿比0.9-1.0、鈣比1.2-2.3，經過回轉窯在1250-1300℃下燒成后熟料氧化鋁品位可達到38％-40％，溶出液的氧化鋁濃度為130-250g/l，使整個流程的物料循環量相對減少、廢渣量相對降低，從而從一定程度上提高了工藝效率，降低了生產成本。
堿-石灰燒結法由堿、石灰、礦石三組份配制料漿，加入的石灰在回轉窯中燒成時，與鋁土礦中的二氧化硅反應生產β-2CaO·SiO2，由于該物質在熟料溶出過程中發生分解，生成的Ca(OH)2與溶液中的Al2O3和SiO2反應生產水化石榴石，即所謂的二次反應，致使溶液中的一部分Al2O3又重新進入赤泥，從而造成Al2O3的損失。
發明內容
本發明的目的在于提供一種兩組份燒結法氧化鋁制備工藝，熟料氧化鋁品位高，廢渣產出少，生產效率高，生產成本低，能耗低。
本發明所述的兩組份燒結法氧化鋁制備工藝，包括配料、料漿制備、熟料燒結、熟料溶出、粗液脫硅、過濾、種分制得氫氧化鋁，再焙燒氫氧化鋁制得氧化鋁，其技術要點是僅由鋁土礦和工業堿粉兩組份配料制備。
本發明用堿和鋁土礦兩組份來代替堿-石灰-鋁土礦三組份配料，因不配入石灰，避免了大量無用鈣進入氧化鋁熟料，減少了干法燒成時的物流量，也避免了2CaO·SiO2的生成，使其在溶出時無副反應損失，熟料氧化鋁品位大大提高，達到45％-50％，溶出液濃度也可大幅度提高。
另外，可以將溶出液中的SiO2常壓脫硅獲取副產洗滌劑用4A沸石，不僅可以變廢為寶，而且能解決傳統燒結法鈉硅渣大量回頭配料在生產流程中循環的弊端，從而也能大幅度降低氧化鋁的生產成本。兩組份熟料溶出液中的SiO2再利用率只有50-60％，在加壓脫硅過程中還有40-50％的鈉硅渣生成，可采用將鈉硅渣改性生產4A沸石的方式，完全解決鈉硅渣需回頭去配料的難題。關于將鈉硅渣處理為洗滌用4A沸石的技術我們已另外申請了專利，不屬于本次的重點技術，故，不再贅述。
本發明中，較好的工藝控制參數分別為適宜的鋁土礦與工業堿粉的重量配比1∶0.28～1∶0.32，并配入碳分母液制備料漿。
碳分母液的濃度為280～350g/l，每噸鋁土礦配入碳分母液的配入量為1.35～1.45m3/噸。
兩組份燒結熟料溶出時需要添加有下列成分的調整液Al2O332～40g/l、NK50～60g/l、NC8～12g/l。調整液的加入量為3～5m3/t-熟料。
堿比控制為1.0-1.2，燒成溫度為1150-1250℃，最佳為堿比1.0-1.1，燒成溫度1150-1200℃。
溶出溫度為70-95℃，最佳為75-85℃。
溶出后鋁酸鈉溶液成份為Al2O3160-250g/l、Na2O7150-190g/l、SiO28-20g/l，苛性化系數αK為1.2-1.6，溶出后鋁酸鈉溶液的最佳成份Al2O3170-250g/l、Na2O7160-190g/l、SiO211-13g/l，苛性化系數αK1.4-1.6。
本發明未提及的方面同現有的燒結法，按常規操作要求進行即可，不再贅述。
本發明生產工藝與原有高鋁硅比燒結法生產氧化鋁工藝相比，熟料折合比由原工藝的3.3～3.6t/t-Al2O3降至2.4～2.7t/t-Al2O3、熟料氧化鋁品位由原來的38～40％提高到45～50％，工藝能耗由原工藝的1400～1500kgbm t/t-Al2O3降至1100～1300kgbm t/t-Al2O3，兩組份氧化鋁熟料的赤泥產出率由原來的38％大幅降至14％，實現了廢渣產出少、生產效率高、生產成本低、能耗低的目標，從而也使大量有價元素富集于赤泥中，為提取金屬鈧等稀有元素和赤泥綜合利用開辟了新途徑，利于工業化應用。
圖1、本發明實施例工藝流程框圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1本發明所述的兩組份燒結法氧化鋁制備工藝情況如下所用鋁土礦的化學重量百分組成為SiO27.19，Fe2O35.25，Al2O367.82，CaO 8.50，Na2O 0.6，K2O 0.55，TiO22.91，其它7.18，礦石灼減13.55％；所用鋁土礦主要物相重量百分組成為一水硬鋁石78.5，銳鈦礦2.8，高嶺石3.5，石英1.3，赤鐵礦4.2，其它9.7；料漿配制是按照鋁土礦與工業堿粉重量比為1∶0.30，向原料磨中加入鋁土礦、工業堿粉，并按每噸鋁土礦配入高濃度蒸發碳分母液1.39m3，料漿磨至120目篩上殘留為12％。
上述料漿送至回轉窯燒制兩組份熟料，燒成溫度為1160-1180℃，物料在熟料窯中停留時間為2.0小時，所得兩組份熟料的重量百分組成為SiO25.88，Fe2O33.96，Al2O345.50，CaO 3.05，Na2O 34.29，K2O 2.25，Na2OS2.79；兩組份熟料與調整液一起在溶出濕磨中進行溶出，調整液的添加量為4m3/t-熟料，溶出溫度為75-80℃，溶出液成份為Al2O3185g/l、Na2O7175g/l、SiO212g/l、苛性化系數αK1.45；兩組份熟料溶出后用過濾機進行液固分離，分離得到的赤泥經洗滌后綜合利用處理或外排，洗液去配調整液；粗液在75-80℃、攪拌時間為80分鐘的條件下常壓脫硅副產4A沸石。
種分所產氫氧化鋁經焙燒爐焙燒獲得氧化鋁產品，其主要雜質含量為SiO20.029，Fe2O30.009，Na2O 0.31。
其中調整液是含有下列組份的水溶液36g/l、NK55g/l、NC10g/l。
實施例2本發明所述的兩組份燒結法氧化鋁制備工藝情況如下所用鋁土礦的化學重量百分組成為SiO29.19，Fe2O35.05，Al2O365.82，CaO 8.30，Na2O 0.6，K2O 0.54，TiO22.89，其它7.18，礦石灼減14％；料漿配制是按照鋁土礦與工業堿粉重量比為1∶0.31，向原料磨中加入鋁土礦、工業堿粉，并按每噸鋁土礦配入高濃度蒸發碳分母液1.40m3，料漿磨至120目篩上殘留為10％。
上述料漿送至回轉窯燒制兩組份熟料，燒成溫度為1150-1160℃，物料在熟料窯中停留時間為2.5小時，所得兩組份熟料的重量百分組成為SiO29.88，Fe2O33.96，Al2O343.50，CaO 3.00，Na2O 34.29，K2O 2.20，Na2OS2.77；兩組份熟料與調整液一起在溶出濕磨中進行溶出，調整液的添加量為3m3/t-熟料，溶出溫度為76-78℃；兩組份熟料溶出后用過濾機進行液固分離，分離得到的赤泥經洗滌后綜合利用處理或外排，洗液去配調整液；粗液在77-80℃、攪拌時間為80分鐘的條件下常壓脫硅副產4A沸石。
種分所產氫氧化鋁經焙燒爐焙燒獲得氧化鋁產品，其主要雜質含量為SiO20.029，Fe2O30.009，Na2O 0.31。
其中調整液是含有下列組份的水溶液33g/l、NK52g/l、NC9g/l。
實施例3本發明所述的兩組份燒結法氧化鋁制備工藝情況如下料漿配制是按照鋁土礦與工業堿粉重量比為1∶0.29，向原料磨中加入鋁土礦、工業堿粉，并按每噸鋁土礦配入高濃度蒸發碳分母液1.44m3，料漿磨至120目篩上殘留為14％。
上述料漿送至回轉窯燒制兩組份熟料，燒成溫度為1180-1200℃，物料在熟料窯中停留時間為2小時，制得兩組份熟料；兩組份熟料與調整液一起在溶出濕磨中進行溶出，調整液的添加量為4.5m3/t-熟料，溶出溫度為77-79℃；兩組份熟料溶出后用過濾機進行液固分離，分離得到的洗液去配調整液。種分所產氫氧化鋁經焙燒爐焙燒獲得氧化鋁產品。
其中調整液是含有下列組份的水溶液38g/l、NK56g/l、NC11g/l。
其它同實施例1。
實施例4本發明所述的兩組份燒結法氧化鋁制備工藝情況如下料漿配制是按照鋁土礦與工業堿粉重量比為1∶0.32，向原料磨中加入鋁土礦、工業堿粉，并按每噸鋁土礦配入高濃度蒸發碳分母液1.36m3，料漿磨至120目篩上殘留為13％。
上述料漿送至回轉窯燒制兩組份熟料，燒成溫度為1200-1220℃，物料在熟料窯中停留時間為2.5小時，制得兩組份熟料；兩組份熟料與調整液一起在溶出濕磨中進行溶出，調整液的添加量為3.5m3/t-熟料，溶出溫度為77-78℃；其中調整液是含有下列組份的水溶液37g/l、NK51g/l、NC10g/l。
其它同實施例3。
實施例5本發明所述的兩組份燒結法氧化鋁制備工藝情況如下料漿配制是按照鋁土礦與工業堿粉重量比為1∶0.28，向原料磨中加入鋁土礦、工業堿粉，并按每噸鋁土礦配入高濃度蒸發碳分母液1.41m3，料漿磨至120目篩上殘留為11％。
上述料漿送至回轉窯燒制兩組份熟料，燒成溫度為1210-1230℃，物料在熟料窯中停留時間為2小時，制得兩組份熟料；兩組份熟料與調整液一起在溶出濕磨中進行溶出，調整液的添加量為4.2m3/t-熟料，溶出溫度為75-76℃；其中調整液是含有下列組份的水溶液32g/l、NK53g/l、NC12g/l。
其它同實施例1。
實施例6本發明所述的兩組份燒結法氧化鋁制備工藝情況如下料漿配制是按照鋁土礦與工業堿粉重量比為1∶0.31，向原料磨中加入鋁土礦、工業堿粉，并按每噸鋁土礦配入高濃度蒸發碳分母液1.43m3，料漿磨至120目篩上殘留為12％。
上述料漿送至回轉窯燒制兩組份熟料，燒成溫度為1220-1240℃；兩組份熟料與調整液一起在溶出濕磨中進行溶出，調整液的添加量為3.8m3/t-熟料，溶出溫度為76-78℃；其它同實施例1。
權利要求
1.一種兩組份燒結法氧化鋁制備工藝，包括配料、料漿制備、熟料燒結、熟料溶出、粗液脫硅、過濾、種分制得氫氧化鋁，再焙燒氫氧化鋁制得氧化鋁，其特征在于由鋁土礦和工業堿粉兩組份配料制備。
2.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于鋁土礦與工業堿粉的重量配比為1∶0.28～1∶0.32，并配入碳分母液制備料漿。
3.根據權利要求2所述的制備工藝，其特征在于碳分母液的濃度為280～350g/l，每噸鋁土礦配入碳分母液的配入量為1.35～1.45m3/噸。
4.根據權利要求1、2或3所述的制備工藝，其特征在于兩組份燒結熟料溶出時需要添加有下列成分的調整液氧化鋁32～40g/l、NX50～60g/l、NC8～12g/l。
5.根據權利要求4所述的制備工藝，其特征在于調整液的加入量為3～5m3/t-熟料。
6.根據權利要求5所述的制備工藝，其特征在于堿比為1.0-1.2，燒成溫度為1150-1250℃。
7.根據權利要求6所述的制備工藝，其特征在于堿比為1.0-1.1，燒成溫度為1150-1200℃。
8.根據權利要求5所述的制備工藝，其特征在于溶出溫度為70-95℃。
9.根據權利要求8所述的制備工藝，其特征在于溶出后鋁酸鈉溶液成份為Al2O3160-250g/l、Na2OT150-190g/l、SiO28-20g/l，苛性化系數αK為1.2-1.6。
10.根據權利要求9所述的制備工藝，其特征在于溶出后鋁酸鈉溶液成份為Al2O3170-250g/l、Na2OT160-190g/l、SiO211-13g/l，苛性化系數αK為1.4-1.6。
全文摘要
兩組份燒結法氧化鋁制備工藝包括配料、料漿制備、熟料燒結、熟料溶出、粗液脫硅、過濾、種分制得氫氧化鋁，再焙燒氫氧化鋁制得氧化鋁，其特征在于由鋁土礦和工業堿粉兩組份配料制備。本發明生產工藝與原有高鋁硅比燒結法生產氧化鋁工藝相比，熟料折合比由原工藝的3.3～3.6t/t－Al
文檔編號C01F7/30GK1579942SQ200410023999
公開日2005年2月16日 申請日期2004年5月14日 優先權日2004年5月14日
發明者劉昌俊, 侯健, 賈海龍, 李文成, 王平升, 溫金德, 任明林 申請人:山東鋁業股份有限公司