專利名稱：一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，涉及一種從鋁酸鈉溶液蒸發(fā)后 含有硫酸鈉的結(jié)晶中脫除硫酸鈉的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在氧化鋁生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)原料鋁土礦內(nèi)的黃鐵礦、膠黃鐵礦等形態(tài)帶入 的硫，燃油、煤帶入的硫化物，均會與鋁酸鈉溶液反應(yīng)，以硫化物、硫代硫酸 鹽、硫酸鹽等在生產(chǎn)流程中不斷積累。硫在生產(chǎn)流程中的積累，會使種分分解 率降低；硫化物積累以一定程度，引起溶液中可溶性鐵濃度的升高，影響產(chǎn)品 質(zhì)量；硫化物、硫代硫酸鹽的硫會加劇對鋼材的腐蝕；硫最終轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕c， 堿耗增加；當(dāng)硫酸鈉積累到一定程度后，由于結(jié)晶析出將嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)。 除硫方法的研究已成為氧化鋁生產(chǎn)中的重要課題。尤其是隨著高硫鋁土礦的開 發(fā)和利用，氧化鋁生產(chǎn)過程中的脫硫研究顯得更為重要。
目前，氧化鋁生產(chǎn)中仍然采用生料加煤除硫的方法，它是將精煤還原劑添 加到生料中，噴入燒結(jié)爐后，在高溫和還原氣氛下，使Na2S04還原成Na2S， Na2S進(jìn)一步與FeO反應(yīng)生成FeS或Na2S*FeS復(fù)鹽，在熟料溶出時進(jìn)入赤泥中 而被除去。但這種方法除硫率太低(只有30%左右)，因為在窯的燒成帶和冷卻帶， 因過?？諝馓喽纬蓮?qiáng)氧化性氣氛，使得已經(jīng)形成的Na2S和FeS又重新被氧 化成Na2S04和FeO。
早在80年代，我國也開始了氧化鋁生產(chǎn)中濕法除硫研究。所謂氧化鋁濕法 除硫，是基于礦石和燃料帶入流程中的硫主要以Na2S04形式進(jìn)入工業(yè)鋁酸鈉溶 液中，選用合適的除硫劑并添加到能滿足氧化鋁生產(chǎn)工業(yè)要求的溶液(如種分母 液)中，使其中的硫形成硫酸鹽沉淀與鋁酸鈉溶液分開而被脫去。該方法主要有 工業(yè)鋁酸鈉溶液添加氫氧化鋇除硫，取得了可喜的成績，種分母液除硫率高， 但存在的主要問題是除硫成本偏高。其原因一是采用的脫硫劑一氫氧化鋇價格 較貴；二是除硫渣的回收利用工藝流程長、操作繁雜、消耗的Mn02價格高而且 產(chǎn)出大量錳渣。在濕法除硫研究中也有采用鋁酸鋇代替氫氧化鋇的。
山東鋁業(yè)公司研究院曾進(jìn)行了石灰與含硫酸鈉溶液反應(yīng)脫硫的研究，其結(jié) 果表明只有在較低溶液濃度時才有好的脫硫效果，并且脫硫產(chǎn)物會帶走氧化鋁， 造成氧化鋁的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述己技術(shù)存在的不足，提供一種脫硫成本低、工 藝流程短、操作簡單、氧化鋁的損失小的氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特征在于其脫除硫酸鈉過程
是將氧化鋁生產(chǎn)過程的結(jié)晶Na2S04在有碳酸鈣存在的條件下用碳還原，使硫生 成硫化鈣而脫除，鈉生成碳酸鈉回收利用。
本發(fā)明的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特征在于所述的碳 還原過程中Na2S04結(jié)晶、碳酸鈣和碳粉三種物料的配料分子比為1: 1~1.5: 2。
本發(fā)明的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特征在于所述的碳 還原過程是在600 90(TC溫度下，反應(yīng)30 90分鐘。
本發(fā)明的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特征在于其碳還原 后的物料在30 8(TC溫度下，在水中溶出20 60分鐘，含碳酸鈉溶出液返回生產(chǎn) 系統(tǒng)，硫化鈣殘渣過濾，洗滌后脫除。
本發(fā)明的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特征在于其碳還原 后的物料溶出時，物料與水的重量比為l: 5~10。
本發(fā)明的方法，其還原過程可以在馬弗爐、反射爐或回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行。
本發(fā)明的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，目的是要把流程中的 Na2S04轉(zhuǎn)化成有用的Na2C03，而將硫以CaS、 FeS或氣體形式的H2S和S02排 除。采用"路布蘭制堿法"的基本原理，即用碳還原在有碳酸鈣存在的條件下， 使硫生成硫化鈣，而氧化鈉則生成碳酸鈉。溶出后，硫化鈣在殘渣中分離排出， 其反應(yīng)如下Na2S04+2C+ CaC03—Na2C03+CaS+2C02。由于原料中含有 Na2C03、 NaOH及Al203，因此反應(yīng)過程與"路布蘭制堿法"又有所不同。
本發(fā)明實施過程中主要考察SO f的還原率和殘渣排硫率。SO女還原率需要 分析燒結(jié)所得熟料中的S2—和so r含量，S2—的含量表明己被還原的部分(包括 Na2S和CaS) ， SO f的含量表明>^2804未被還原或還原后又被氧化的部分。上 述兩項中硫的總量以St表示，S2—在ST中的百分?jǐn)?shù)即為SO f的還原率(％)， 還原率越高，說明Na2S04被還原的量越大。溶出后殘渣中的s2—和SO f中的總
硫量占st的百分?jǐn)?shù)即為殘渣排硫率。
本發(fā)明在回轉(zhuǎn)窯實施時，由于硫以S02或其它形式在煙氣中逸出，固殘渣 排硫率會降低，但總的排硫率仍然較高。
如果熟料溶出后溶液中S:含量較高，可以考慮通入C02使成H2S排除Sz—， 此為本發(fā)明拓展的范圍。
關(guān)于本發(fā)明的方法和在設(shè)備中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，本發(fā)明所作的原理說明僅 僅是可能發(fā)生的例子，絕不是限制性的。
本發(fā)明的方法，可以使硫酸鈉中硫的脫除率達(dá)到60%以上，而鈉則以碳酸 鈉的形式得以回收。
具體實施例方式
一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其脫除硫酸鈉過程是將氧化鋁 生產(chǎn)過程的結(jié)晶Na2S04在有碳酸鈣存在的條件下用碳還原后，進(jìn)行溶出，使硫 生成硫化鈣而脫除，鈉生成碳酸鈉回收利用；所述的碳還原過程中氧化鋁生產(chǎn) 過程中含Na2S04結(jié)晶、碳粉和碳酸鈣的配料分子配比為1: 1~1.5: 2;所述的 碳還原過程是在600 900'C溫度下，反應(yīng)30~90分鐘；其碳還原后的物料是在 30 8(TC溫度下，在水中溶出20-60分鐘，含碳酸鈉溶出液返回生產(chǎn)系統(tǒng)，硫化 鈣殘渣過濾，洗滌后脫除其碳還原后的物料溶出時，還原后的物料與水的重量 比為1: 5 10。
本發(fā)明的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，是要把氧化鋁生產(chǎn)流 程中的Na2S04轉(zhuǎn)化成有用的Na2C03，而將硫以CaS、 FeS或氣體形式的H2S和 S02排除。在有碳酸*丐存在的條件下用碳還原，使硫生成硫化鈣，而氧化鈉則生 成碳酸鈉。燒結(jié)后的熟料經(jīng)溶出后，硫化鈣在殘渣中分離排出。
下面結(jié)合實例對本發(fā)明的方法作進(jìn)一步的說明。 實施例1
氧化鋁生產(chǎn)過程含硫酸鈉的結(jié)晶主要成分(重量百分?jǐn)?shù))Na2S0443.4%， Na2C0331.3%， Na208.7%， Al2033.2%;還原劑煤粉含固定碳62%;石灰石粉用 化學(xué)純CaCCb。
將含結(jié)晶按Na2S04的含量與碳酸鈣和碳粉按1:1.3:2 (分子比)的配比混均， 成球，在馬弗爐中升溫至650°C，保溫90分鐘，然后冷卻到20(TC取出，即為 熟料。熟料成份S2_6.74%; SO f3.67%; ST7.96%。 SO女還原率84.7%。
取上述燒結(jié)后的熟料10克，加入80克水中(80ml)，溫度保持65。C，攪拌 溶出30分鐘，殘渣過濾，洗滌烘干。殘渣成份S2_16.4%; SO fl.45%。殘渣 排硫率65.9%。
實施例2
氧化鋁生產(chǎn)過程含硫酸鈉的結(jié)晶主要成分(重量百分?jǐn)?shù))Na2S0443.4%，Na2C0331.3%， Na208.7%， Al2033.2%;還原劑煤粉含固定碳62%;石灰石粉用 化學(xué)純CaC03。
將含結(jié)晶按Na2S04的含量與碳酸鈣和碳粉按1:1.3:2 (分子比)的配比混均， 散裝在瓷柑鍋中，加蓋，在馬弗爐中升溫至85(TC，保溫30分鐘，然后冷卻到 200。C取出，即為熟料。熟料成份S2-6.88%; SO f2.98°/。； ST7.87%。 SO f還原 率87.4%。
取上述燒結(jié)后的熟料10克，加入50克水中(50ml)，溫度保持30'C，攪拌 溶出50分鐘，殘渣過濾，洗滌烘干。殘渣成份S2_16.1%; SO fl.ll%。殘渣 排硫率69.4%。
實施例3
氧化鋁生產(chǎn)過程含硫酸鈉的結(jié)晶主要成分(重量百分?jǐn)?shù))Na2S0443.4%， Na2C0331.3°/。， Na208.7%， Al2033.2%;還原劑煤粉含固定碳62%;石灰石粉用 化學(xué)純CaC03。
將含結(jié)晶按Na2S04的含量與碳酸鈣和碳粉按1:1:2 (分子比)的配比混均， 成球，在馬弗爐中升溫至800°C，保溫60分鐘，然后冷卻到250'C取出，即為 熟料。熟料成份S2_6.79%; SO p.24%; ST7.87°/。。 SO f還原率86.3%。
取上述燒結(jié)后的熟料IO克，加入100克水中(lOOml)，溫度保持50。C，攪 拌溶出40分鐘，殘渣過濾，洗滌烘干。殘渣成份S2_14.9%; SO fl.3%。殘渣 排硫率62.3%。
實施例4
氧化鋁生產(chǎn)過程含硫酸鈉的結(jié)晶主要成分(重量百分?jǐn)?shù))Na2S0443.4%， Na2C0331.3%， Na208.7°/。， Al2033.2°/。；還原劑煤粉含固定碳62%;石灰石粉用 化學(xué)純CaCCb。
將含結(jié)晶按Na2S04的含量與碳酸鈣和碳粉按1:1.5:2 (分子比)的配比混均， 散裝在瓷坩鍋中，加蓋，在馬弗爐中升溫至70(TC，保溫90分鐘，然后冷卻到 20(TC取出，即為熟料。熟料成份S2_7.54%; SO f0.93%; ST7.85°/。。 SO f還原 率96.10/0。
取上述燒結(jié)后的熟料10克，加入80克水中(80ml)，溫度保持65'C，攪拌 溶出20分鐘，殘渣過濾，洗滌烘干。殘渣成份S2_19.3%; SO fl.38%。殘渣 排硫率65.0%。
實施例5
氧化鋁生產(chǎn)過程含硫酸鈉的結(jié)晶主要成分(重量百分?jǐn)?shù))Na2S0443.4%，
Na2C0331.3%， Na208.7%， Al2033.2%;還原劑煤粉含固定碳62%;石灰石粉用 化學(xué)純CaC03。
將含結(jié)晶按Na2S04的含量與碳酸鈣和碳粉按1:1.3:2 (分子比)的配比混均， 在實驗室小回轉(zhuǎn)窯中燒結(jié)，試料在高溫(680°C)區(qū)停留80分鐘，出料即為熟 料。熟料成份ST6.38%。 SO f還原率85.70/0。
取上述燒結(jié)后的熟料10克，加入80克水中(S0ml)，溫度保持55"C，攪拌 溶出30分鐘，殘渣過濾，洗滌烘干。殘渣成份ST10.38%。殘渣排硫率43.6%。
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特征在于其脫除硫酸鈉過程是將氧化鋁生產(chǎn)過程的結(jié)晶Na2SO4在有碳酸鈣存在的條件下用碳還原，使硫生成硫化鈣而脫除，鈉生成碳酸鈉回收利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特 征在于所述的碳還原過程中Na2S04結(jié)晶、碳酸鈣和碳粉三種物料的配料分子比為1: 1 1.5: 2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特 征在于所述的碳還原過程是在600 90(TC溫度下，反應(yīng)30 90分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特 征在于其碳還原后的物料在30 80'C溫度下，在水中溶出20 60分鐘，含碳酸鈉 溶出液返回生產(chǎn)系統(tǒng)，硫化鈣殘澄過濾，洗滌后脫除。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，其特 征在于其碳還原后的物料溶出時，物料與水的重量比為h 5~10。
全文摘要
一種氧化鋁生產(chǎn)過程中脫除硫酸鈉的方法，涉及一種從鋁酸鈉溶液蒸發(fā)后含有硫酸鈉的結(jié)晶中脫除硫酸鈉的技術(shù)。其特征在于其脫除硫酸鈉過程是將氧化鋁生產(chǎn)過程的結(jié)晶Na₂SO₄在有碳酸鈣存在的條件下用碳還原，使硫生成硫化鈣而脫除，鈉生成碳酸鈉回收利用。本發(fā)明的方法，可以使硫酸鈉中硫的脫除率達(dá)到60％以上，而鈉則以碳酸鈉的形式得以回收。
文檔編號C01F7/46GK101182026SQ200710179640
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者劉汝興, 白萬全 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司