一種利用低品位鋁土礦制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提出一種利用低品位鋁土礦制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的系統(tǒng)，包括鋁土礦儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐、焦粉儲(chǔ)罐、混料機(jī)、筒式造粒機(jī)、燒結(jié)機(jī)、立式磨、熟料粉溶出槽、脫硅機(jī)、種分槽和蒸發(fā)單元；各原料儲(chǔ)罐均連接于混料機(jī)，混料機(jī)連接于筒式造粒機(jī)，所述筒式造粒機(jī)的出料管線與燒結(jié)機(jī)的進(jìn)料口連接，燒結(jié)機(jī)的出料口連接于所述立式磨的進(jìn)料溜槽。本實(shí)用新型提出的系統(tǒng)，針對(duì)低品位鋁土礦難于提煉的缺陷，結(jié)合利用了冶煉領(lǐng)域的燒結(jié)技術(shù)，提出了全種分工藝技術(shù)，使燒結(jié)法工藝流程縮減了三分之一以上，綜合計(jì)算種分分解率提高到90％以上，氧化鋁的總回收率達(dá)到90％以上，降低了操作難度，減少設(shè)備及人員投入，降低了能耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種利用低品位鋁土礦制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種制粒燒結(jié)法冶煉鋁土礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)鋁土礦資源品位(鋁硅比）較低，用傳統(tǒng)燒結(jié)法的生產(chǎn)工藝處理，不僅造成氧 化鋁生產(chǎn)工藝復(fù)雜，而且增加了氧化鋁生產(chǎn)的難度和生產(chǎn)成本。因此，目前我國(guó)大部分企業(yè) 均只采用拜耳法工藝，對(duì)中低品位礦，如果直接用單純的拜耳法處理，將造成堿耗高、溶出 率差、成本急劇升高，特別是我國(guó)鋁土礦中還含有伊利石等硅礦物，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的預(yù)脫硅 予以去除，這些礦物在礦漿升溫預(yù)熱過(guò)程中易于發(fā)生反應(yīng)，在換熱面上析出鈉硅渣，成為結(jié) 疤，使傳熱系數(shù)迅速下降。
[0003] 另一方面，鋁工業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)鋁土礦的需求量很大，而我國(guó)又 大多數(shù)是中低品位的鋁土礦。隨著鋁土礦供礦品位下降的趨勢(shì)日益加劇，我國(guó)許多鋁土礦 資源因品位低難以利用，不得不從國(guó)外大量進(jìn)口，資料表明，近年來(lái)我國(guó)鋁土礦鋁資源的對(duì) 外依存度高達(dá)55%。目前能夠工業(yè)化處理低品位鋁土礦的方法只有傳統(tǒng)的燒結(jié)法技術(shù)，但 由于其工藝流程復(fù)雜、能耗高，造成生產(chǎn)成本居高不下，目前我國(guó)的燒結(jié)法生產(chǎn)線已基本處 于停產(chǎn)狀態(tài)。
[0004] 雖然根據(jù)我國(guó)鋁土礦資源的特點(diǎn)，一些科研單位和企業(yè)相應(yīng)開(kāi)發(fā)出了串聯(lián)法和混 聯(lián)法等技術(shù)以降低堿耗、提高氧化鋁的回收率，但是這兩種方法均需采用燒結(jié)法，這造成生 產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜龐大、基建投資增加、能耗高、難于控制、產(chǎn)品質(zhì)量較差等一系列問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)性不 佳，因此也逐步處于減產(chǎn)或停產(chǎn)狀態(tài)。
[0005] 如何有效利用鋁硅比5以下的中低品位鋁土礦，解決我國(guó)鋁土礦資源相對(duì)不足的 難題，已成為當(dāng)務(wù)之急。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)利用低品 位鋁土礦制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的目的。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案為：
[0008] -種利用低品位鋁土礦制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的系統(tǒng)，包括鋁土礦儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ) 罐、純堿儲(chǔ)罐、焦粉儲(chǔ)罐、混料機(jī)、筒式造粒機(jī)、燒結(jié)機(jī)、立式磨、熟料粉溶出槽、脫硅機(jī)、種分 槽和蒸發(fā)單元；
[0009] 所述鋁土礦儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐、焦粉儲(chǔ)罐均連接于混料機(jī)，所述混料機(jī) 連接于筒式造粒機(jī)，所述筒式造粒機(jī)的出料管線與燒結(jié)機(jī)的進(jìn)料口連接，所述燒結(jié)機(jī)的出 料口連接于所述立式磨的進(jìn)料溜槽；
[0010]所述立式磨的出料槽通過(guò)管路連接所述熟料粉溶解槽，熟料粉溶解槽的排液管路 連接所述脫硅機(jī)，脫硅機(jī)通過(guò)管路連接所述種分槽;所述種分槽的出液管路連接所述蒸發(fā) 單元;所述蒸發(fā)單元通過(guò)管路連接混料機(jī)和筒式造粒機(jī)。
[0011] 其中，所述石灰石儲(chǔ)罐和鋁土礦儲(chǔ)罐均連接有磨碎裝置。
[0012] 其中，所述燒結(jié)機(jī)上方布置有點(diǎn)火爐。
[0013] 其中，所述蒸發(fā)單元包括第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器，所述第一蒸發(fā)器的進(jìn)液管路 與所述種分槽的出液管路連接，第二蒸發(fā)器的出口管路連接于混料機(jī)和筒式制粒機(jī)。
[0014] 利用本實(shí)用新型提出的系統(tǒng)，利用低品位鋁土礦制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的方法，包 括以下步驟：
[0015] (1)鋁土礦、石灰石中加入純堿、焦粉和堿液進(jìn)行配料，所述堿液為循環(huán)鋁酸鈉溶 液，配料比例為鋁土礦35~45:石灰石26~35%:純堿5~15%:焦粉8~12% (干粉的質(zhì)量 比），配料完成后，水分控制在15~30%;
[0016] (2)將配好的料連同體積量為85~90%的堿液一起加入混料機(jī)進(jìn)行充分混合，再 用滾筒制粒機(jī)制粒，制粒加液量為剩余的10~15%，制粒粒徑為3~8_，保證制成粒后的透 氣性指數(shù)在40~60kPa。
[0017] (3)將成品粒在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1400~1500°C，燒成后的熟料磨細(xì)為 熟料粉末；
[0018] (4)將熟料粉加水或調(diào)整液進(jìn)行溶出，溶出條件為:液固比為3-4:1，溶出時(shí)間為15 ~20分鐘，溫度為70~75 °C。
[0019] (5)將步驟⑷得到的渣用水進(jìn)行5~7次反向洗滌后，洗液作為步驟⑷的調(diào)整液， 渣進(jìn)行堆存；
[0020] (6)將步驟(4)得到的溶液與鋁酸鈉結(jié)晶混合溶解后脫硅，脫硅的溫度160~180 °C，時(shí)間1~2小時(shí)；
[0021] (7)將步驟(6)得到的溶液加氫氧化鋁晶種進(jìn)行種分分解，分解得到A1(0H)3,然后 焙燒得到氧化鋁；
[0022] (8)將步驟(7)得到的種分母液分兩步進(jìn)行蒸發(fā)和排鹽，第一步采用普通材質(zhì)的蒸 發(fā)器蒸發(fā)到堿液濃度為Na20 280~300g/L，然后用鎳材蒸發(fā)器再進(jìn)行第二步蒸發(fā)排鹽，得 到堿液濃度為Na20 500~600g/L;
[0023] (9)將第二步蒸發(fā)后的種分母液進(jìn)行加種子降溫結(jié)晶，得到鋁酸鈉晶體，鋁酸鈉晶 體再加入到步驟(6)中進(jìn)行溶解循環(huán);結(jié)晶條件為:首溫80~110°C，末溫40~50°C，時(shí)間6~ 8小時(shí)；
[0024] (10)將步驟(9)得到的母液與步驟(8)得到的鹽和步驟(6)得到的硅渣進(jìn)行混合， 然后作為配料堿液返回到步驟(1)中，實(shí)現(xiàn)堿液循環(huán)。
[0025]其中，所述步驟（1)中，鋁土礦為鋁硅比5以下的低品位鋁土礦。所用焦粉可選煤炭 焦粉，熱值在7000大卡以上的即可。
[0026] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于：
[0027] (1)本實(shí)用新型提出的方法，針對(duì)低品位鋁土礦難于提煉的缺陷，結(jié)合利用了冶煉 領(lǐng)域的燒結(jié)技術(shù)，提出了全種分工藝技術(shù)，使燒結(jié)法工藝流程縮減了三分之一以上，綜合計(jì) 算種分分解率提高到90%以上，氧化鋁的總回收率達(dá)到90%以上，降低了操作難度，減少設(shè) 備及人員投入，降低了能耗。
[0028] (2)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了高濃度種分母液蒸發(fā)的突破，通過(guò)兩步蒸發(fā)排鹽技術(shù)，解決 了傳統(tǒng)種分母液蒸發(fā)因排鹽困難制約蒸發(fā)濃度的問(wèn)題。
[0029] (3)本實(shí)用新型可以將部分廉價(jià)的工業(yè)純堿轉(zhuǎn)化為附加值高的液堿，進(jìn)一步降到 了本技術(shù)的主產(chǎn)品的成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
[0030] 總之，本實(shí)用新型在傳統(tǒng)燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破，生產(chǎn)成本 及建廠投資都大幅度降低，在處理低品位鋁土礦時(shí)效果突出，綜合成本接近拜耳法生產(chǎn)成 本。同時(shí)在設(shè)備選型方面，在化工和冶金行業(yè)都有成熟的設(shè)備選擇，工業(yè)化非常容易可行。
【附圖說(shuō)明】
[0031 ]圖1:制粒燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2:制粒燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的流程圖。
[0033]圖中器件與編號(hào)對(duì)于關(guān)系為:鋁土礦儲(chǔ)罐1、石灰石儲(chǔ)罐2、純堿儲(chǔ)罐3、焦粉儲(chǔ)罐4、 混料機(jī)5、筒式造粒機(jī)6、點(diǎn)火爐7、燒結(jié)機(jī)8、脫硅機(jī)9、立式磨10、種分槽11、熟料粉溶出槽12、 第二蒸發(fā)器13、第一蒸發(fā)器14。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，但不以此來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。
[0035] 下面將通過(guò)不同實(shí)施例來(lái)描述本實(shí)用新型。本實(shí)用新型不局限于這些實(shí)施例中。
[0036] 實(shí)施例1
[0037]參見(jiàn)圖1，一種利用低品位鋁土礦制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的系統(tǒng)，包括鋁土礦儲(chǔ)罐1、 石灰石儲(chǔ)罐2、純堿儲(chǔ)罐3、焦粉儲(chǔ)罐4、混料機(jī)5、筒式造粒機(jī)6、燒結(jié)機(jī)8、立式磨10、熟料粉溶 出槽12、脫硅機(jī)9、種分槽11和蒸發(fā)單元；
[0038]所述鋁土礦儲(chǔ)罐1、石灰石儲(chǔ)罐2、純堿儲(chǔ)罐3、焦粉儲(chǔ)罐4均連接于混料機(jī)5，所述混 料機(jī)連接于筒式造粒機(jī)6，所述筒式造粒機(jī)6的出料管線與燒結(jié)機(jī)8的進(jìn)料口連接，所述燒結(jié) 機(jī)的出料口連接于所述立式磨10的進(jìn)料溜槽；
[0039] 所述立式磨10的出料槽通過(guò)管路連接熟料粉溶出槽12,熟料粉溶出槽的排液管路 連接所述脫硅機(jī)9，脫硅機(jī)9通過(guò)管路連接所述種分槽11;所述種分槽11的出液管路連接蒸 發(fā)單元。
[0040] 其中，石灰石儲(chǔ)罐2和鋁土礦儲(chǔ)罐1均連接有磨碎裝置。
[0041] 燒結(jié)機(jī)上方布置有點(diǎn)火爐7。
[0042] 其中，所述蒸發(fā)單元包括第一蒸發(fā)器14和第二蒸發(fā)器13,所述第一蒸發(fā)器的進(jìn)液 管路與所述種分槽的出液管路連接，第二蒸發(fā)器13的出口管路連接于混料機(jī)5和筒式制粒 機(jī)6〇
[0043]采用本實(shí)施例的系統(tǒng)，原料鋁土礦(A/S為3.5)及石灰石采用山西孝義地區(qū)礦，其 成分如表1、2所不。
[0044] 表1:鋁土礦成分
[0046] 表2:石灰石成分
[0047]
[0048] 生產(chǎn)氧化鋁的流程見(jiàn)圖2,首先將鋁土礦(成分如表1)、石灰石(成分如表2)分別破 碎至2~5mm，然后將其分別磨細(xì)至粒度為-0.074mm占85%以上，將焦粉破碎至1~3mm。然后 將鋁土礦粉、石灰石粉、焦粉、純堿粉按干粉質(zhì)量比例鋁土礦35:石灰石26:純堿6:焦粉8進(jìn) 行充分混合，然后準(zhǔn)備堿液，堿液為循環(huán)鋁酸鈉溶液，濃度為Na20 51 Og/L，ak = 14，得到的 配料水分30%，堿比為1，鈣比為2。
[0049] 將配好的料加入混料機(jī)進(jìn)行第一次混合，一混完的料進(jìn)入二次混料機(jī)，二次混料 機(jī)機(jī)同時(shí)噴入堿液，用量為配料用量的3/17 ;在筒式制粒機(jī)內(nèi)進(jìn)行制粒，顆粒分布為3~ 8mm 〇
[0050] 將成品粒料及鋪底料和邊料布于燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行燒結(jié)，控制點(diǎn)火溫度1050°C，點(diǎn)火 負(fù)壓大于4KPa，燒結(jié)溫度1400~1500 °C，燒結(jié)負(fù)壓8~8.5KPa。然后將燒結(jié)塊磨細(xì)到- 0.074mm占90%以上的熟料粉磨。
[0051 ]將磨制好的熟料粉加調(diào)整液在溶出槽內(nèi)進(jìn)行溶出，液固比為3.5:1，配置的溶出液 的濃度Na20 50g/L，ak = 1.2，溶出時(shí)間為20分鐘，溫度為75 °C。
[0052] 將溶出得到的渣用水進(jìn)行7次反向洗滌后，洗液作為溶出調(diào)整液（與熟料粉混合 用），渣進(jìn)行堆存。
[0053] 將溶出得到的溶液與鋁酸鈉結(jié)晶混合溶解后，用一段種分蒸發(fā)母液調(diào)整ak為1.5， AL203濃度控制為120g/L，加入脫硅種子在脫硅機(jī)內(nèi)進(jìn)行脫硅。脫硅條件為:種子量60g/L，溫 度160°C，時(shí)間1小時(shí)，脫硅完成后，漿液用葉濾機(jī)進(jìn)行精制，精液進(jìn)行種分分解，脫硅渣與循 環(huán)母液混合回頭配料。
[0054] 脫硅得到的精液加氫氧化鋁晶種進(jìn)行種分分解，分解得到A1(0H)3,然后焙燒得到 氧化鋁。
[0055] 分解得到的種分母液分兩步進(jìn)行蒸發(fā)和排鹽，第一步用常規(guī)六效降膜蒸發(fā)器蒸發(fā) 到堿液濃度為Na20280~300g/L，然后再用鎳材蒸發(fā)器進(jìn)行第二步蒸發(fā)排鹽，得到堿液濃度 為Na2〇 510g/L。
[0056] 將第二步蒸發(fā)后的種分母液進(jìn)行加種子降溫結(jié)晶，得到鋁酸鈉晶體，鋁酸鈉晶體 再加入到溶出粗液中進(jìn)行溶解循環(huán)。結(jié)晶條件為:首溫80°C，末溫50°C，種子量20g/L，時(shí)間6 小時(shí)。
[0057] 將結(jié)晶得到的循環(huán)母液與蒸發(fā)排出鹽和脫硅得到的硅渣進(jìn)行混合，然后作為配料 堿液返回進(jìn)行配料，實(shí)現(xiàn)堿液循環(huán)。
[0058] 按種分分解步驟和兩步蒸發(fā)排鹽步驟得到的分解循環(huán)母液綜合計(jì)算，種分分解率 達(dá)到95 %。
[0059] 本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新 型，而并非用作對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例 的變換、變型都將落在本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用低品位鋁土礦制粒燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁的系統(tǒng)，其特征在于，包括鋁土礦儲(chǔ)罐、 石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐、焦粉儲(chǔ)罐、混料機(jī)、筒式造粒機(jī)、燒結(jié)機(jī)、立式磨、熟料粉溶出槽、脫 硅機(jī)、種分槽和蒸發(fā)單元； 所述鋁土礦儲(chǔ)罐、石灰石儲(chǔ)罐、純堿儲(chǔ)罐、焦粉儲(chǔ)罐均連接于混料機(jī)，所述混料機(jī)連接 于筒式造粒機(jī)，所述筒式造粒機(jī)的出料管線與燒結(jié)機(jī)的進(jìn)料口連接，所述燒結(jié)機(jī)的出料口 連接于所述立式磨的進(jìn)料溜槽； 所述立式磨的出料槽通過(guò)管路連接所述熟料粉溶出槽，熟料粉溶出槽的排液管路連接 所述脫硅機(jī)，脫硅機(jī)通過(guò)管路連接所述種分槽;所述種分槽的出液管路連接所述蒸發(fā)單元； 所述蒸發(fā)單元通過(guò)管路連接混料機(jī)和筒式造粒機(jī)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述石灰石儲(chǔ)罐和鋁土礦儲(chǔ)罐均連接有磨 碎裝置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燒結(jié)機(jī)上方布置有點(diǎn)火爐。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)單元包括第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā) 器，所述第一蒸發(fā)器的進(jìn)液管路與所述種分槽的出液管路連接，第二蒸發(fā)器出口管路連接 于混料機(jī)和筒式造粒機(jī)。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK205590314SQ201620118389
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年2月6日
【發(fā)明人】張廣, 麻樹(shù)春
【申請(qǐng)人】杭州錦江集團(tuán)有限公司