CN1380253A - 一水型铝土矿石灰拜耳法生产氧化铝工艺 - Google Patents
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Abstract
一水型铝土矿石灰拜耳法生产氧化铝工艺,涉及一水型铝土矿为原料采用拜耳法生产氧化铝的工艺方法。在矿浆制时加入石灰量是以石灰中含的CaO的量与铝土矿中含的TiO2反应生成钙钛矿+铝土矿中SiO2与石灰中CaO反应生成水合硅酸钙所需量加入石灰,其中平衡TiO2加入的CaO的分子比为C/T=1－1.5,平衡SiO2的加入CaO的分子比为C/S=1.5－3.0;将矿浆在90－110℃温度下进行2－12小时脱硅预处理,再进行常规的拜尔法过程。本发明的方法其脱硅产物主要为水合硅酸钙,可大幅度降低碱和能耗,使我国铝土矿资源中的中低品位一水硬铝石矿适于采用纯拜尔法生产氧化铝工艺。
Description
(一)所属技术领域
一水型铝土矿石灰拜耳法生产氧化铝工艺，涉及一种以一水型铝土矿采用拜耳法生产氧化铝的工艺方法，特别是以一水型铝土矿为原料采用拜耳法生产氧化铝的工艺方法。
(二)背景技术
目前，在氧化铝生产中，实现工业化生产的主要有拜耳法、烧结法或混联法。其中拜耳法具有能耗低、流程简单、生产成本低的优点，但是采用拜耳法生产氧化铝对原料的要求严格，一般要求原料铝硅比要大于10，特别适于在使用铝硅比高的三水型铝土矿原料进行的氧化铝生产。而我国的铝土矿资源大多为一水型铝土矿，作为一种生产氧化铝的原料之一，大多数具有氧化铝、氧化硅含量高，铝硅比低的特点。目前，工业上以一水型铝土矿为原料的氧化铝生产大都多采用混联法、烧结法，这些方法的投资大、流程复杂、能耗和生产成本高。在我国铝土矿资源中，绝大部分属于中、低品位的一水型铝土矿，在已探明的储量中80％以上属中低品位，A/S＜8，由于这种铝土矿的氧化硅含量较高，因此，不适用于直接采用能耗较低的纯拜尔法生产工艺进行生产，而不得不采用流程较长、能耗较高、建设投资较大的传统混联法生产工艺，如何根据这一状况，开发出流程简单、能耗较低、能有效降低成本的氧化铝生产新工艺，是我国氧化铝企业必须解决的战略性课题。
随着铝硅比大于10的一水型铝土矿的日益减少及降低能耗、生产成本的需要，利用铝硅比低的一水型铝土矿为氧化铝生产原料，采用拜耳法生产氧化铝是氧化铝工业的一项重要课题。为此人们进行了大量的研究，其中的一个途境是对传统的纯拜耳法进行改进。
传统的拜耳法实质上就是在不同的反应条件下将铝土矿中的铝成份与碱交替进行Al2O3.(1或3)H2O+2Na2O+aq溶出与2NaAl(OH)4+aq的反应过程。即对于铝土矿经钠碱溶液压煮溶出处理，使其中的氧化铝进入液相，后经析出固体氧化铝水合物。在这一过程中矿物中的一些杂质成份对反应是有害的，其中以硅成份对反应的影响程度最大。常规的拜耳法溶出过程矿浆中的硅成份与碱液反应生成含水铝硅酸钠，其分子式大致为相当于Na2O.Al2O3.1.7SiO2.nH2O其中Al3O2与SiO2的重量相等，即A/S比＝1，如果矿石中的全部SiO2全部转变为这种含水铝硅酸钠，每1kg SiO2就会造成1kg Al2O3和0.608kgNa2O的损失。使在压煮条件下，矿石中的SiO2与铝酸钠碱溶液反应生成的含水铝硅酸钠，随残渣—赤泥排除生产流程，造成碱的化学损失而不得不用烧结的办法再进行回收，加大了生产能耗，成本上升。通常认为铝硅比低的铝土矿在拜耳法生产中会造成相当高的碱耗，而使生产成本过高。目前普遍认为A/S在7-8以下就不适于用常规拜耳法生产。
在对拜耳法生产氧化铝工艺的改进研究中，有实验发现采用在拜耳法处理一水型铝矿时，为除去矿石中含有TiO2添加相应的石灰进行压煮溶出时，在TiO2转化为钙钛矿同时有水合硅酸钙产生，减少了生成Na2O.Al2O3.1.7SiO2.nH2O造成的碱损失。进而的改进在原来仅考虑除去TiO2而加入石灰的基础上，加大石灰的加入量，使在压煮条件下，矿石中的SiO2不与铝酸钠碱溶液反应生成的含水铝硅酸钠，而生成水合硅酸钙，以减少过程中碱的化学损失，降低生产能耗。在专利号为CN86106054A的专利申请中就公开了这样一种改进方法。该方法中在矿石中加入了石灰中CaO与铝土矿中SiO2重量比为1.5∶3的石灰，有效地降低了碱耗。但该方法在进入拜耳法实际流程应用中仍不理想。
(三)发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，对已有的以一水型铝土矿为原料的拜耳法生产氧化铝的方法中存的不足进行改进，提供一种能有效实现降低碱耗、减少能耗的新的拜耳法生产氧化铝的工艺方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一水型铝土矿石灰拜耳法生产氧化铝工艺，包括矿浆制备及常规的压煮溶出、赤泥分离与洗涤、晶种分解、氢氧化铝焙烧工序，其特征在于：
(1)在矿浆制备时加入的石灰量是以石灰中含有效CaO的量与铝土矿中含的TiO2反应生成钙钛矿+铝土矿中SiO2与石灰中CaO反应生成水合硅酸钙所需量计算石灰加入量，其中平衡TiO2加入的CaO的分子比为C/T＝1-1.5；平衡SiO2的加入CaO的分子比为C/S＝1.5-3.0；
(2)矿浆制备后，首先将矿浆加热至在90--110℃温度下在矿浆槽内停留2-12小时进行脱硅预处理，然后再进入压煮溶出工序，进行常规的拜尔法过程。
本发明所述的方法，其特征在于所处理的一水铝石型铝土矿的铝硅比为5.0-14。
本发明所述的方法，其特征在于压煮溶出的温度为240℃-290℃，反应时间控制在10-90分钟。
本发明所述的方法，其特征在于将赤泥在进行强化沉降时，沉降槽的进料固含控制在60-120g/l。
本发明的方法在拜尔法生产工艺中添加较常规拜尔法适当过量的石灰添加剂，选择将矿浆加热，并维持足够高的反应温度和足够长的反应时间，使硅矿物尽可能的生成水合硅酸钙(水化石榴石)，而不是常规拜尔法的水合铝硅酸钠(钠硅渣)，大幅度降低了碱耗，并且由于进入赤泥中的碱量大大减少，省去了因回收碱进行的烧结过程或脱碱过程，使能耗大大降低，实现了我国铝土矿资源中的中、低品位一水硬铝石矿采用纯拜尔法生产氧化铝工艺生产的目的。
(四)具体实施方式
一水型铝土矿石灰拜耳法生产氧化铝工艺，包括矿浆制备及常规的压煮溶出、赤泥分离与洗涤、晶种分解、氢氧化铝焙烧工序，其特征是在矿浆制备时加入石灰量是以石灰中含的有效CaO的量与铝土矿中含的TiO2反应生成钙钛矿+铝土矿中SiO2与石灰中CaO反应生成水合硅酸钙所需量加入石灰；其中平衡TiO2加入的CaO的分子比为C/T＝1-1.5；平衡SiO2的加入CaO的分子比为C/S＝1.5-3.0；矿浆制备后，首先将矿浆加热至在90℃-110℃温度下在矿浆槽内停留2-12小时，进行脱硅预处理，然后再进入压煮溶出工序。本发明所述的方法，其特征在于所处理的一水铝石型铝土矿的铝硅比为5.0-14。本发明所述的方法，其特征在于压煮溶出的温度为240-290℃，反应时间控制在10-90分钟。本发所述的方法，其特征在于将赤泥在进行强化沉降时，沉降槽的进料固含控制在60-120g/l。
下面结合实例对本发明的方法作进一步说明。
本发明的具体实施方式为：将预均化堆场送来的铝矿和用部分循环碱液化灰后得到的石灰乳经计量后进入两段磨矿系统的棒磨机，棒磨机和球磨机出料进入同一搅拌槽，用泵送入水力旋流器进行分级，水力旋流器底流进入球磨机，水力旋流器溢流为合格原矿浆，由泵送往脱硅预处理。然后进行压煮溶出、赤泥分离与洗涤、晶种分解、氢氧化铝焙烧，完成本发明的过程。
与常规拜耳法相比较，本发明的优点是，由于对矿石中的SiO2也添配了石灰进行压煮溶出，使SiO2部分或全部生成含水铝硅酸钙，从而部分或全部避免了碱的化学损失，达到节碱、节能的良好效果。
实施例
铝土矿化学成分(％)：
1#矿样Al2O3：66.75％ SiO2：12.45％ TiO2：2.49％；
2#矿样Al2O3：68.44％ SiO2：10.79％ TiO2：3.08％；
石灰成分：CaO有效＝90.25％；
实验结果：
| 矿样 | 脱硅预处理条件 | 石灰配比 | 溶出条件 | 溶出结果 | |||||
| 矿号 | 温度℃ | 时间分钟 | C/T | C/S | 温度℃ | 时间分钟 | A/S | N/S | αk |
| 1# | 90 | 2 | 1.0 | 1.5 | 240 | 10 | 1.08 | 0.52 | 1.47 |
| 2# | 91 | 3 | 1.1 | 1.7 | 245 | 20 | 1.38 | 0.39 | 1.46 |
| 1# | 92 | 4 | 1.2 | 1.9 | 250 | 30 | 1.47 | 0.20 | 1.46 |
| 1# | 93 | 5 | 1.3 | 2.0 | 255 | 40 | 1.45 | 0.26 | 1.45 |
| 2# | 94 | 6 | 1.5 | 2.1 | 260 | 50 | 1.17 | 0.56 | 1.41 |
| 2# | 95 | 7 | 1.0 | 2.3 | 265 | 60 | 1.48 | 0.32 | 1.42 |
| 1# | 96 | 8 | 1.2 | 2.5 | 270 | 70 | 1.50 | 0.27 | 1.49 |
| 1# | 97 | 9 | 1.3 | 2.7 | 275 | 80 | 1.48 | 0.25 | 1.46 |
| 2# | 98 | 10 | 1.4 | 2.9 | 280 | 85 | 1.46 | 0.26 | 1.49 |
| 2# | 100 | 12 | 1.5 | 3.0 | 290 | 90 | 1.50 | 0.25 | 1.46 |
Claims (4)
1.一水型铝土矿石灰拜耳法生产氧化铝工艺，包括矿浆制备及常规的压煮溶出、赤泥分离与洗涤、晶种分解、氢氧化铝焙烧工序，其特征在于：
(1)在矿浆制备时加入石灰量是以石灰中含的有效CaO的量与铝土矿中含的TiO2反应生成钙钛矿+铝土矿中SiO2与石灰中CaO反应生成水合硅酸钙所需量加入石灰，其中平衡TiO2加入的CaO的分子比为C/T＝1-1.5，平衡SiO2的加入CaO的分子比为C/S＝1.5-3.0；
(2)矿浆制备后，首先将矿浆加热至在90--110℃温度下在矿浆槽内停留2-12小时进行脱硅预处理，然后再进入压煮溶出工序，进行常规的拜尔法过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所处理的一水铝石型铝土矿的铝硅比为5.0-14。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于压煮溶出的温度为240-290℃，反应时间控制在10-90分钟。
4.根据权利要求1所述的方法其特征在于将赤泥在进行强化沉降时，沉降槽的进料固含控制在60-120g/l。
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