CN105753024A - 一种基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法 - Google Patents

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张军
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Abstract

本发明公开一种基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法，包括以下步骤：⑴粉磨混料；⑵生料制球；⑶竖炉焙烧；⑷自粉化冷却；⑸溶出；⑹分离及洗涤；⑺碳化分解；⑻过滤；⑼低温拜耳法处理；得到冶金级氧化铝。有益效果：竖炉进行烧结，能耗大幅降低，明显利于降低生产成本；该方法容易实现高温、大规模工况下的烧结，不仅保障了产品的烧结质量，而且适宜大规模工业化生产。

Description

一种基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法
技术领域
本发明属于粉煤灰的资源化利用领域，涉及粉煤灰的资源化有效利用，尤其涉及一种基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法。
背景技术
目前，对于无氧化铝自给保障能力的大型电解铝企业来讲，随着国外氧化铝出口政策风险高企及国内氧化铝资源趋于枯竭的影响不断发酵，长期的氧化铝原料供应存在风险。
与此同时，国内高铝煤炭远景资源量约1000亿吨，富含氧化铝100亿吨。鉴于电解铝、钢铁等企业需要消耗大量动力煤，特别是电解铝、钢铁联合企业。因此针对此类企业，采取高铝煤发电→产生高铝粉煤灰→提取氧化铝→生产电解铝的循环经济产业发展思路，开发充分发挥企业优势的粉煤灰提取氧化铝生产线及方法对此类企业具有现实的需要和产业的紧迫性。
目前，利用粉煤灰生产氧化铝的技术很多，例如石灰石烧结法、碱石灰烧结法、酸浸法、硫酸铵烧结法、酸碱联合法等。其中烧结法主要包括石灰石烧结法和碱石灰烧结法，其共同的局限在于能耗高，成本高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种应用竖炉进行烧结，实现高铝粉煤灰低能耗提取氧化铝的方法及生产线。
为此，本发明采用如下技术方案：一种基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法，步骤如下：⑴粉磨混料：将粉煤灰与足量的石灰混合、磨料，混合物料粉不大于200目；所加石灰量根据粉煤灰物料组成使得混料后物料中CaO和SiO2的摩尔比为2:1，CaO和Al2O3的摩尔比为1:1；
⑵生料制球：将所述⑴步骤所配混合物料与质量浓度为5%-6%的消石灰溶液混合，采用高频振压团块成球法制球并经低温干燥制成高铝粉煤灰烧结小球；所述高铝粉煤灰烧结小球粒度3-8mm，水分含量低于6%；
⑶竖炉焙烧：将所述高铝粉煤灰烧结小球在竖炉均匀布料，经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却五个阶段，生料球焙烧成熟料球；所述焙烧温度1300℃-1450℃，控制焙烧时间30-50分钟；
⑷自粉化冷却：先将熟料在自粉化冷却设备中冷却至500-550℃时保温20-30分钟，然后冷却至400℃以下后急冷，再用标准化筛筛分，去除烧结不好的结块；
⑸溶出：自粉化的高铝粉煤灰熟料用碳酸钠溶液中溶出；溶出温度为60-75℃；碳酸钠溶液中所含Na2CO3与熟料中Al2O3摩尔比大于2:1；溶出时间为30-45分钟；得到溶出浆液和溶出粗渣；
⑹分离及洗涤：将⑸的溶出浆液利用沉降分离槽分离，溶出粗渣进行连续多次反向洗涤槽洗涤；溶出浆液在沉降槽中的停留时间为4-8h，作业温度90-105℃；溶出粗渣的反向洗涤次数3-5次；
⑺碳化分解：向⑹沉降分离后的含铝酸钠粗液中通入C02，使其中的大部分可溶性铝转化为氢氧化铝沉淀物；所通入C02的体积浓度为30%-50%,反应温度为60-100℃,反应时间为2h-4h；
⑻过滤：将碳化分解母液经过滤得到氢氧化铝和碳酸钠溶液两部分，碳酸钠溶液回收利用；
⑼低温拜耳法处理：将步骤⑻过滤得到氢氧化铝，用循环碱溶液进行低温拜耳法工艺处理，得到冶金级砂状氧化铝和高硅渣。
进一步的，步骤⑹产生的硅钙渣用于生产水泥。
进一步的，步骤⑺加入的C02是步骤⑶产生并经净化处理的C02。
优选的，步骤⑺碳化分解时在搅拌条件下进行。
所述步骤⑻过滤得到氢氧化铝的A/S为65-75。
所述步骤⑼所述低温拜耳法流程，包括原矿浆调配、低温溶出、赤泥分离洗涤、铝酸钠溶液分解、氢氧化铝分离洗涤、氢氧化铝焙烧和循环碱液蒸发及调配工序。
本发明的有益效果是：由于石灰石烧结法的主要缺点是能耗高，而本发明创新性的使用了竖炉进行烧结，一方面使得该方法与传统的石灰石烧结法相比烧结能耗大幅降低（竖炉与其它炉型相比能耗是最低的），明显利于降低生产成本；另一方面，竖炉高温及产量大的特点，使得该方法容易实现高温、大规模工况下的烧结，不仅保障了产品的烧结质量，而且适宜大规模工业化生产；此外，竖炉结构简单，设备技术成熟，使得该方法投资强度低，容易产业化。
附图说明
图1：本发明的生产线组成图；
图2：本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。下面结合具体实施例来进一步描述本发明。
具体实例所用的高铝粉煤灰成分组成如表1所示。
表1实例中所用的高铝粉煤灰成分（%）
实施例1
⑴粉磨混料：将粉煤灰80Kg与石灰146Kg加入混料机（球磨机）内粉磨并混料，混合物料粉磨至200目；
⑵生料制球：将所述⑴步骤所配混合料与消石灰（粘接剂）稀溶液（质量浓度为5%-6%），采用高频振压团块成球法制球，并经低温干燥制成高铝粉煤灰烧结小球；所得高铝粉煤灰烧结小球粒度4-8mm，水分含量低于6%；
⑶竖炉焙烧：将所述高铝粉煤灰烧结小球在竖炉均匀布料，经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却五个阶段，生料球焙烧成熟料球；所述焙烧温度1300℃-1450℃，焙烧时间40分钟；
⑷自粉化冷却：先将熟料在自粉化冷却设备中冷却至500-550℃时保温20-30分钟，然后冷却至400℃以下后急冷，再用标准化筛筛分，去除烧结不好的结块；
⑸溶出：自粉化的高铝粉煤灰熟料在机械搅拌的工况下在碳酸钠溶液中溶出；最佳溶出温度为60-75℃；碳酸钠溶液中Na2CO3与熟料中Al2O3摩尔比大于2:1；最佳溶出时间为30-45分钟；
⑹分离及洗涤：将熟料溶出浆液和溶出粗渣利用沉降分离槽+连续多次反向洗涤槽的流程进行分离和洗涤；所述浆液在沉降槽中的停留时间为4-8h，作业温度90-105℃；所述溶出粗渣的反向洗涤次数：3-5次；分离、洗涤产生的硅钙渣用于生产水泥；
⑺碳化分解：向沉降分离后的含有铝酸钠的粗液中通入步骤⑶产生并经净化处理的C02，使其中的大部分可溶性铝转化为氢氧化铝沉淀物的过程；所用C02体积浓度为30%-50%,反应温度为60-100℃,反应时间为2h-4h,并且在搅拌条件下进行；
⑻过滤：将碳化分解母液经过滤得到氢氧化铝和碳酸钠溶液两部分，其中所述碳酸钠溶液经蒸发浓缩后用于步骤⑸的溶出；
⑼低温拜耳法处理：将过滤得到A/S为70左右的氢氧化铝，用循环碱溶液进行低温拜耳法工艺处理，得到冶金级砂状氧化铝和高硅渣。所述低温拜耳法流程，包括原矿浆调配、低温溶出、赤泥分离洗涤、铝酸钠溶液分解、氢氧化铝分离洗涤、氢氧化铝焙烧和循环碱液蒸发及调配工序。得砂状氧化铝25.1Kg，氧化铝提取率69.47%。
实施例2
⑴粉磨混料：将粉煤灰60Kg与石灰110Kg加入混料机（球磨机）内粉磨并混料，混合物料粉磨至200目；
⑵生料制球：将所述⑴步骤所配混合料与消石灰（粘接剂）稀溶液（质量浓度为5%-6%），采用高频振压团块成球法制球，并经低温干燥制成高铝粉煤灰烧结小球；所得高铝粉煤灰烧结小球粒度4-8mm，水分含量低于6%；
⑶竖炉焙烧：将所述高铝粉煤灰烧结小球在竖炉均匀布料，经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却五个阶段，生料球焙烧成熟料球；所述焙烧温度1300℃-1450℃，焙烧时间40分钟；
⑷自粉化冷却：先将熟料在自粉化冷却设备中冷却至500-550℃时保温20-30分钟，然后冷却至400℃以下后急冷，再用标准化筛筛分，去除烧结不好的结块；
⑸溶出：自粉化的高铝粉煤灰熟料在机械搅拌的工况下在碳酸钠溶液中溶出；最佳溶出温度为60-75℃；碳酸钠溶液中Na2CO3与熟料中Al2O3摩尔比大于2:1；最佳溶出时间为30-45分钟；
⑹分离及洗涤：将熟料溶出浆液和溶出粗渣利用沉降分离槽+连续多次反向洗涤槽的流程进行分离和洗涤；所述浆液在沉降槽中的停留时间为4-8h，作业温度90-105℃；所述溶出粗渣的反向洗涤次数：3-5次；分离、洗涤产生的硅钙渣用于生产水泥；
⑺碳化分解：向沉降分离后的含有铝酸钠的粗液中通入步骤⑶产生并经净化处理的C02，使其中的大部分可溶性铝转化为氢氧化铝沉淀物的过程；所用C02体积浓度为30%-50%,反应温度为60-100℃,反应时间为2h-4h,并且在搅拌条件下进行；
⑻过滤：将碳化分解母液经过滤得到氢氧化铝和碳酸钠溶液两部分，其中所述碳酸钠溶液经蒸发浓缩后用于步骤⑸的溶出；
⑼低温拜耳法处理：将过滤得到A/S为70左右的氢氧化铝，用循环碱溶液进行低温拜耳法工艺处理，得到冶金级砂状氧化铝和高硅渣。所述低温拜耳法流程，包括原矿浆调配、低温溶出、赤泥分离洗涤、铝酸钠溶液分解、氢氧化铝分离洗涤、氢氧化铝焙烧和循环碱液蒸发及调配工序。得砂状氧化铝19.26Kg，氧化铝提取率71.08%。

Claims (6)

1.一种基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法，其特征在于，步骤如下：⑴粉磨混料：将粉煤灰与足量的石灰混合、磨料，混合物料粉不大于200目；所加石灰量根据粉煤灰物料组成使得混料后物料中CaO和SiO2的摩尔比为2:1，CaO和Al2O3的摩尔比为1:1；
⑵生料制球：将所述⑴步骤所配混合物料与质量浓度为5%-6%的消石灰溶液混合，采用高频振压团块成球法制球并经低温干燥制成高铝粉煤灰烧结小球；所述高铝粉煤灰烧结小球粒度3-8mm，水分含量低于6%；
⑶竖炉焙烧：将所述高铝粉煤灰烧结小球在竖炉均匀布料，经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却五个阶段，生料球焙烧成熟料球；所述焙烧温度1300℃-1450℃，控制焙烧时间30-50分钟；
⑷自粉化冷却：先将熟料在自粉化冷却设备中冷却至500-550℃时保温20-30分钟，然后冷却至400℃以下后急冷，再用标准化筛筛分，去除烧结不好的结块；
⑸溶出：自粉化的高铝粉煤灰熟料用碳酸钠溶液中溶出；溶出温度为60-75℃；碳酸钠溶液中所含Na2CO3与熟料中Al2O3摩尔比大于2:1；溶出时间为30-45分钟；得到溶出浆液和溶出粗渣；
⑹分离及洗涤：将⑸的溶出浆液利用沉降分离槽分离，溶出粗渣进行连续多次反向洗涤槽洗涤；溶出浆液在沉降槽中的停留时间为4-8h，作业温度90-105℃；溶出粗渣的反向洗涤次数3-5次；
⑺碳化分解：向⑹沉降分离后的含铝酸钠粗液中通入C02，使其中的大部分可溶性铝转化为氢氧化铝沉淀物；所通入C02的体积浓度为30%-50%,反应温度为60-100℃,反应时间为2h-4h；
⑻过滤：将碳化分解母液经过滤得到氢氧化铝和碳酸钠溶液两部分，碳酸钠溶液回收利用；
⑼低温拜耳法处理：将步骤⑻过滤得到氢氧化铝，用循环碱溶液进行低温拜耳法工艺处理，得到冶金级砂状氧化铝和高硅渣。
2.根据权利要求1所述的基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法，其特征在于，步骤⑹产生的硅钙渣用于生产水泥。
3.根据权利要求1所述的基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法，其特征在于，步骤⑺加入的C02是步骤⑶产生并经净化处理的C02。
4.根据权利要求1所述的基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法，其特征在于，步骤⑺碳化分解时在搅拌条件下进行。
5.根据权利要求1所述的基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法，其特征在于，步骤⑻过滤得到氢氧化铝的A/S为65-75。
6.根据权利要求1所述的基于石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法，其特征在于，步骤⑼所述低温拜耳法流程，包括原矿浆调配、低温溶出、赤泥分离洗涤、铝酸钠溶液分解、氢氧化铝分离洗涤、氢氧化铝焙烧和循环碱液蒸发及调配工序。
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