本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種利用生料球生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括如下步驟：將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液反應(yīng)進(jìn)行預(yù)脫硅，得到粉煤灰濾餅和脫硅液；將脫硅粉煤灰濾餅加入到碳酸鈉溶液中形成混合漿液，然后在攪拌條件下加入石灰石、生石灰、無煙煤等粉料，攪拌和使其固化后，采用造球機(jī)進(jìn)行造球得到生料球，生料球進(jìn)行窯外烘干后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料，將熟料與調(diào)整液混合進(jìn)行溶出，溶出后進(jìn)行固液分離獲得溶出渣和鋁酸鈉粗液，將獲得的鋁酸鈉粗液進(jìn)行一二段脫硅，得到鋁酸鈉精液后進(jìn)行碳分分解，得到氫氧化鋁產(chǎn)品。本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法能大大降低生料燒結(jié)的能耗，不僅能提高產(chǎn)能、降低設(shè)備成本和操作難度，還能獲得純度高的氧化鋁產(chǎn)品。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種利用生料球生產(chǎn)氧化鋁的方法，屬于冶金
技術(shù)介紹
我國是世界最大的氧化鋁生產(chǎn)國，目前每年氧化鋁產(chǎn)量超過4000萬噸。而我國內(nèi)蒙古中西部和山西北部等地區(qū)的煤炭發(fā)電后產(chǎn)生的高鋁粉煤灰儲量豐富，僅內(nèi)蒙準(zhǔn)格爾煤田潛在的高鋁粉煤灰資源蘊(yùn)藏量就達(dá)150億噸，相當(dāng)于我國目前鋁土礦保有儲量的8倍以上，并且部分高鋁粉煤灰中氧化鋁含量可達(dá)到40％-50％。在相對長的一段時間里，國內(nèi)燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)廠均采用濕法將生料漿噴入回轉(zhuǎn)窯，烘干燒結(jié)成為熟料的方法，入窯的生料漿水分含量在37～43％之間，回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)能為40～60t/h，由于生料漿需要在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)烘干，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯能耗極高，生產(chǎn)效率較低，設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高。近幾年來，我國各大院校和科研單位積極開展了高鋁粉煤灰提取氧化鋁新工藝的研究，其主要工藝有：預(yù)脫硅-堿石灰燒結(jié)法、酸法、硫酸銨燒結(jié)法、石灰石燒結(jié)法等，其中預(yù)脫硅-堿石灰燒結(jié)法是目前唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并取得成功的工藝方法。然而在具體實(shí)施預(yù)脫硅-堿石灰燒結(jié)法的過程中，由于生料漿中還含有大量的水分，導(dǎo)致燒結(jié)回轉(zhuǎn)窯很大一部分能耗消耗在蒸發(fā)生料漿水分上面，再加上粉煤灰本身硅的含量較高，鋁硅比相對較低，熟料折合比相對較高，所以氧化鋁生產(chǎn)成本依然很高。如何開發(fā)一種新的氧化鋁生產(chǎn)方法，降低生料的燒結(jié)能耗，是高鋁粉煤灰經(jīng)濟(jì)高效生產(chǎn)氧化鋁中迫切需要解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種利用生料球生產(chǎn)氧化鋁的方法，該方法能大大降低生料燒結(jié)過程的能耗，不僅能提高產(chǎn)能、降低設(shè)備成本和操作難度，還可獲得純度高的氧化鋁產(chǎn)品。本專利技術(shù)提供了一種利用生料球生產(chǎn)氧化鋁的方法，該方法包括如下步驟：1)預(yù)脫硅：將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液混合后加熱，進(jìn)行預(yù)脫硅反應(yīng)，隨后進(jìn)行固液分離得到粉煤灰濾餅和脫硅液；2)生料球制備：將所述粉煤灰濾餅加入到碳酸鈉溶液中得到混合漿液，在攪拌的條件下向混合漿液中加入石灰石、生石灰或無煙煤的粉料，得到生料漿，攪拌使其固化，制成生料球；3)熟料焙燒：將所述生料球加熱烘干后焙燒成熟料；4)熟料溶出：將所述熟料與調(diào)整液混合進(jìn)行溶出，溶出后進(jìn)行固液分離獲得溶出粗渣和鋁酸鈉粗液，其中所述調(diào)整液包括：10～60g/L的Na2Ok，10～60g/L的Na2Oc；5)一二段脫硅：將溶出后的鋁酸鈉粗液進(jìn)行一二段脫硅工藝得到脫硅精液，其中，一段脫硅工藝添加鈉硅渣作為種子，二段脫硅工藝添加石灰乳；6)碳分分解：將步驟5)得到的所述脫硅精液通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳分，得到氫氧化鋁和碳分分解母液；7)焙燒：將所述氫氧化鋁焙燒得到氧化鋁。在本專利技術(shù)的方案中，Na2Ok、Na2Oc是氧化鋁工業(yè)中常用的技術(shù)名詞。用Na2Ok來表征鋁酸鈉或其它堿性溶液中NaOH與NaAlO2的含量之和，具體計算過程可以是分別將NaOH及NaAlO2含量均折合成Na2O來計算，然后將二者相加所得的值稱為溶液中的苛堿含量，現(xiàn)有技術(shù)中可用Na2Ok/Na2O/NK來表示；用Na2Oc來表征鋁酸鈉或其它堿性溶液中Na2CO3的含量，具體是將溶液中Na2CO3的含量折合成Na2O計算，現(xiàn)有技術(shù)中可用Na2Oc或NC來表示。上述計算方法是本領(lǐng)域的共知常識，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)Na2Ok、Na2Oc常規(guī)的計算方法直接進(jìn)行相關(guān)計算。進(jìn)一步的，步驟1)預(yù)脫硅中氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為10～30％，氫氧化鈉與高鋁粉煤灰的質(zhì)量比為0.2～0.8:1，反應(yīng)溫度：70～135℃，反應(yīng)時間：0.5～3h。進(jìn)一步的，步驟2)生料球制備過程中，控制制成的所述生料漿的鈣比摩爾比為1.90～2.2，堿比摩爾比為0.95～1.05，其中生石灰添加量為所需總氧化鈣量的30％以上進(jìn)行添加，生料球直徑≤15mm。具體的鈣比指CaO/SiO2的摩爾比；堿比指Na2O/(Al2O3+Fe2O3)的摩爾比，上述條件可使得下面的步驟3)熟料烘焙獲得更好的效果。進(jìn)一步的，步驟3)熟料焙燒的焙燒溫度為1150～1300℃，焙燒時間10～60min。進(jìn)一步的，所述步驟4)熟料溶出中使用的所述熟料的粒徑≤8mm，所述調(diào)整液與熟料的液固質(zhì)量比為2～8:1，熟料溶出溫度為55～85℃，熟料溶出時間為5～30min。上述粒徑可由步驟3)熟料焙燒過程控制，從而提高熟料溶出的效果及過濾分離效果。進(jìn)一步的，步驟4)熟料溶出獲得的所述鋁酸鈉粗液中Al2O3為60-120g/L，Na2Ok為100-160g/L，Na2Oc為20-80g/L。進(jìn)一步的，所述鋁酸鈉粗液中Na2O與Al2O3的摩爾比可以為1.3-1.6。所述鋁酸鈉粗液可以通過控制熟料溶出條件獲得。進(jìn)一步的，步驟5)中一段脫硅條件為：添加鈉硅渣20-80g/L，溫度為120～175℃，時間1～4h；二段脫硅條件為：添加的石灰乳中含氧化鈣：5-45g/L，溫度為80～100℃，時間1.5～5h。進(jìn)一步的，步驟6)中二氧化碳?xì)怏w中二氧化碳的體積濃度為30～50％，碳分的溫度為60～100℃，碳分的時間為2～4h，并且在攪拌條件下進(jìn)行碳分，碳分的分解率可達(dá)85～95％。更進(jìn)一步的，步驟6)得到碳分的分解母液還可以返回步驟2)中，全部或部分替換碳酸鈉溶液。例如首次由高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁則可以使用碳酸鈉溶液；在由高鋁粉煤灰連續(xù)化生產(chǎn)氧化鋁過程中可直接使用步驟6)獲得碳分的分解母液部分替換碳酸鈉溶液。進(jìn)一步的，步驟7)中氫氧化鋁在900～1100℃條件下進(jìn)行流態(tài)化煅燒以獲得氧化鋁。在本專利技術(shù)的方案中，固液分離可使用常規(guī)的真空抽濾設(shè)備進(jìn)行。本專利技術(shù)方案的步驟4)、5)的固液分離還可在沉降槽中進(jìn)行。步驟6)中獲得的氫氧化鋁為較高純度氫氧化鋁的碳分產(chǎn)物。本專利技術(shù)所提供的一種利用生料球生產(chǎn)氧化鋁的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本專利技術(shù)提供的方法先將生料制造成生料球，然后進(jìn)行干法燒結(jié)工藝，克服了回轉(zhuǎn)窯能耗極高，生產(chǎn)效率較低的問題，解決了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料難燒結(jié)，溫度控制難等技術(shù)難題，不僅降低了設(shè)備成本和操作難度，還能獲得高純度氧化鋁產(chǎn)品。2、本專利技術(shù)提供的方法中在添加生石灰使生料固化的過程中，可使用回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣進(jìn)行加熱烘干，使其加速固化。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。本專利技術(shù)中所用原料為內(nèi)蒙某火電廠的高鋁粉煤灰，其主要化學(xué)成分如表1所示：表1高鋁粉煤灰的化學(xué)成分實(shí)施例11)預(yù)脫硅：將高鋁粉煤灰與質(zhì)量濃度為20％氫氧化鈉溶液(氫氧化鈉與高鋁粉煤灰的質(zhì)量比為0.5:1)進(jìn)行混合，將該混合溶液加熱到110℃后，導(dǎo)入耐壓容器中進(jìn)行脫硅反應(yīng)2h，然后進(jìn)行液固分離得到液相的脫硅液和固相的粉煤灰濾餅；2)生料球制備：將粉煤灰濾餅加入碳酸鈉溶液中得到脫硅粉煤灰混合漿液。調(diào)整混合漿液的流量為100m3/h，向混合漿液中添加的石灰石粉為28.7t/h、生石灰為8.19t/h，攪拌使其固化；生石灰和石灰石等混合入混合漿液時需經(jīng)磨細(xì)處理，生料漿的鈣比摩爾比為2.02，堿比摩爾比為1.025，含水率為42.9wt％，制成的生料球直本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用生料球生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：1)預(yù)脫硅：將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液混合后加熱，進(jìn)行預(yù)脫硅反應(yīng)，隨后進(jìn)行固液分離得到粉煤灰濾餅和脫硅液；2)生料球制備：將所述粉煤灰濾餅加入到碳酸鈉溶液中得到混合漿液，在攪拌的條件下向混合漿液中加入石灰石、生石灰或無煙煤的粉料，得到生料漿，攪拌使其固化，制成生料球；3)熟料焙燒：將所述生料球加熱烘干后焙燒成熟料；4)熟料溶出：將所述熟料與調(diào)整液混合進(jìn)行溶出，溶出后進(jìn)行固液分離獲得溶出渣和鋁酸鈉粗液，其中所述調(diào)整液包括：10～60g/L的Na2Ok，10～60g/L的Na2Oc；5)一二段脫硅：將所述步驟4)得到的所述鋁酸鈉粗液進(jìn)行一二段脫硅工藝得到脫硅精液，一段脫硅工藝添加鈉硅渣作為種子，二段脫硅工藝添加石灰乳；6)碳分分解：將步驟5)得到的所述脫硅精液通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳分，得到氫氧化鋁和碳分分解母液；7)焙燒：將所述氫氧化鋁焙燒得到氧化鋁。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用生料球生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：1)預(yù)脫硅：將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液混合后加熱，進(jìn)行預(yù)脫硅反應(yīng)，隨后進(jìn)行固液分離得到粉煤灰濾餅和脫硅液；2)生料球制備：將所述粉煤灰濾餅加入到碳酸鈉溶液中得到混合漿液，在攪拌的條件下向混合漿液中加入石灰石、生石灰或無煙煤的粉料，得到生料漿，攪拌使其固化，制成生料球；3)熟料焙燒：將所述生料球加熱烘干后焙燒成熟料；4)熟料溶出：將所述熟料與調(diào)整液混合進(jìn)行溶出，溶出后進(jìn)行固液分離獲得溶出渣和鋁酸鈉粗液，其中所述調(diào)整液包括：10～60g/L的Na2Ok，10～60g/L的Na2Oc；5)一二段脫硅：將所述步驟4)得到的所述鋁酸鈉粗液進(jìn)行一二段脫硅工藝得到脫硅精液，一段脫硅工藝添加鈉硅渣作為種子，二段脫硅工藝添加石灰乳；6)碳分分解：將步驟5)得到的所述脫硅精液通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳分，得到氫氧化鋁和碳分分解母液；7)焙燒：將所述氫氧化鋁焙燒得到氧化鋁。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)預(yù)脫硅中所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為10～30％，所述氫氧化鈉與所述高鋁粉煤灰的質(zhì)量比為0.2～0.8:1，反應(yīng)溫度：70～135℃，反應(yīng)時間：0.5～3h。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)生料球制備過程中，控制所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：豆衛(wèi)博，蘇杰，孫振斌，張生，鄧忠貴，陳曉霞，周立平，秦鴻波，韓涇奎，侯軍，孫強(qiáng)，耿培峰，
申請(專利權(quán))人：內(nèi)蒙古大唐國際再生資源開發(fā)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：內(nèi)蒙古;15
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