专利名称：一种制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥的方法
技术领域：
*.本发明涉及拜尔法的赤泥废渣的综合利用方法，具体地 说是利用制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥，达到赤泥的综合利用。属铝 化工，环保和工业废渣的利用技术范畴。
背景技术：
目前全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上是用 拜尔法生产的。所谓拜尔法，文献1 (《氧化铝生产工艺学》；中南工业 大学杨重愚教授主编，冶金工业出版社出版，1982年1月第一版)是这 样报道的拜尔法是用苛性碱在一定高温和压力下处理铝土矿，以溶出 其中的氧化铝而获得铝酸钠溶液，并用加晶种分解的方法，使溶液中的 氧化铝成为氢氧化铝结晶析出。将母液经蒸发后返用于浸出铝土矿而构 成拜尔法循环。
拜尔法流程简单，能耗低，产品质量好，处理优质铝土矿时产品成 本低。但随着矿石铝硅比降低，氧化铝回收率下降，碱耗上升，成本增 加，因此拜尔法只局限于处理优质铝土矿，其铝硅比至少不低于7-8， 通常在10以上。此外，拜尔法需要消耗价格比较昂贵的苛性碱。
拜尔法生产氧化铝，最根本的障碍就是铝土矿中的二氧化硅Si02， 二氧化硅是拜尔法生产中最有害的杂质，因为二氧化硅是酸性氧化物， 用苛性碱NaOH去溶解氧化铝时，二氧化硅必然要与氢氧化钠反应，必须 要消耗大量的碱，不仅损失了碱，而且还要损失大量的氧化铝，因为最 终损失到渣中沉淀物是3Na20 3Al必i 5Si02 / H20，因此拜尔法赤泥中 必然含有相当数量的碱和氧化铝,特别是处理低品位铝土矿时更为严重。生产一吨氧化铝，要产出0.5-1.5吨赤泥(随铝土矿品位及生产方
法不同而异)，赤泥是氧化铝厂最大的污染物，防止赤泥污染的根本出路 是解决赤泥的综合利用问题。目前世界上每年产出约亿吨的赤泥，只有 很少一部分得到利用，不少铝厂由于赤泥处理不善，造成了严重的环境 污染，还占用大量的土地堆放。这是氧化铝生产中存在的世界难题。拜
尔法赤泥的化学组成大体为
Si02 : 5-20%; A1A: 15-30%; FeA: 4-10%;
Ti02: 6-10%; Na20: 4-10%; CaO: 10-20%。
从拜尔法赤泥的化学组成看，除了 Na20、 Ti02外，其它化学组成都 是可作生产水泥的基本原料，只要将其中的Na20含量降至1%以下就可 以作为生产水泥的原料。我国水泥产品已达10多亿吨，要大量消耗其它 的原材料，如将拜尔法赤泥中的碱提出来，将赤泥的碱含量降到1%以下， 完全可作水泥原料，变废为宝，这是解决拜尔法赤泥的根本出路。
对于拜尔法赤泥的处理和利用，文献l中报道有两种方法 一种是 拜尔-烧结联合法的串联法，该法是对于中等品位的铝土矿先以拜尔法处 理，提取其中大部分氧化铝，然后再用碱石灰烧结法，处理拜尔法赤泥， 进一步提取其中的氧化铝和碱，所得的铝酸钠溶液并入拜尔法系统。该 法优点是铝矿石经两次处理，因而氧化铝提取率高，同时总投资和加工 费较低，缺点是拜尔法赤泥在回转窑中烧结比较困难，原因是烧结温度 范围窄，烧结过程难于控制以及熟料质量好坏难于保证。同时拜尔法和 烧结法两大系统也难于平衡，生产稳定性差，正常生产难于维持，目前 工业生产上很少采用。第二种方法是拜尔-烧结联合法的混联法。为解决 串联法出现的不足问题，提出了在拜尔法赤泥中添加一部分低品位的铝 矿石进行烧结，这种方法使熟料铝硅比提高，使炉料溶点提高，烧成温 度范围变宽，从而改善了烧结过程，还解决了用纯串联法处理低铁铝土矿时补碱不足的问题，是处理高硅低铁铝土矿的有效方法，缺点是流程 很长，设备繁多，投资大，控制复杂等。
文献1中报道的对于拜尔法赤泥的两种处理方法，对拜尔法的赤泥 中的氧化铝和碱有一定的回收，但是无论采用何种联合法，最后产出的 赤泥渣，碱含量仍然较高，也难开展对其利用，不能作生产水泥的原料， 仍然对环境造成严重污染，并仍然占有大量土地堆放。
对于拜尔法赤泥的利用，文献2 (《一种新的石灰烧结-拜尔法联合 生产氢氧化铝的方法》，发明专利，申请号200710077821.5)报道的方 法是将拜尔法赤泥作为石灰烧结法生产氢氧化铝中的浸出液的脱硅剂， 这是拜尔法赤泥的一个重要用途。但用量极为有限，不可能将大规模排 放的拜尔法赤泥渣处理利用掉，更不可能将已经大规模堆放的拜尔法赤 泥渣处理掉。
对于拜尔法赤泥的其它利用，有一些报道，例如有用拜尔法赤泥作 成砌块砖，但都还存在许多问题，都未能对拜尔法赤泥的合理利用找到 根本出路，至今拜尔法赤泥仍是作为严重的污染物，排放在自然环境之 中，并占用了大量土地。
发明内容
本发明的目的在于解决拜尔法赤泥废渣的综合利用问 题，消除赤泥大量占有土地堆放以及赤泥的碱性造成强腐蚀污染环境的 问题，本发明的目的是这样实现的，即利用一种制块石灰烧结法处理拜 尔法的赤泥废渣，提取赤泥中的氧化铝和碱，并将提取氧化铝和碱后的 余渣用作水泥原料，从而使拜尔法无废渣排放，从根本上消除了拜尔法 赤泥对环境的严重污染和占用大量土地堆放的问题，同时使拜尔法所适 应的铝土矿的铝硅比范围扩大，对资源利用率提高，做到节约资源和对 资源的循环利用，经济效益和社会效益好。
具体方法是将拜尔法赤泥和石灰石或石灰及煤按一定比例配料，配料方法为先将拜尔法赤泥、石灰石和煤的灰份进行全分析，然后将
上述原料中的化学成分按照Ca0与Al必,的分子比为1:1， Ca0与Si02 的分子比为2:1， Ca0与Fe必,的分子比为3:1， Ca0与Ti02的分子比为 1:1的原理进行配料，通过分析和计算得出拜尔法赤泥和石灰石和煤的 具体配料比，配料后经混匀和粉磨后，加水制成块状，将干燥块状物(生 料块)堆码在隧道窑的窑车上，推入隧道窑中进行煅烧，最佳的隧道窑 为平顶隧道窑，隧道窑的高温段控制在IIO(TC至130(TC之间，烧结时间 2 5小时，烧结出的熟料块经冷却破碎和粉磨至120 160目后，用 80-150克/升碳酸钠碱液按固液比1 : 3配比在90-IO(TC下浸取，浸出时 间为1 5小时，浸出后经固液分离，含有铝酸钠的溶液合并入拜尔法溶 出矿浆的稀释工段，余渣经三次逆流水洗涤后送去水泥厂作水泥生产原 料。洗澡水用于配置碳酸钠溶液和用于制块。浸出液也可用碳分法析出 氢氧化铝，母液循环使用。
本发明具有以下有益效果
1、 本发明的生产工艺是将拜尔法赤泥与石灰石配料后，制成块放在 隧道窑中烧结，烧成温度较宽，生产易于控制，克服了文献l中的拜尔-烧结联合串联法中由于烧成温度窄，烧结熟料的质量好坏难于保证，难 于控制，经常出现熟料粘窑壁和结大块，造成停产等现象。
2、 本发明的生产工艺简单，流程短，投资少，文献l中的拜尔-烧 结联合法流程长，设备繁多，控制复杂，投资大，本发明显著优于文献 1中的拜尔-烧结联合法。
3、 本发明能提取拜尔法赤泥中的氧化铝达60%以上，碱达80%以上， 对铝土矿总的提取率可达90%以上，使得生产一吨氧化铝耗碱量可降到 20公斤以下，碱耗指标为世界的先进水平。本发明处理拜尔法赤泥不仅 有良好的经济效益，更主要的是带来显著的社会效益。4、本发明最显著的有效成果是通过本发明的方法处理拜尔法赤泥 后，可使拜尔法赤泥的碱降至1%以下，从而使处理后赤泥可以作为水泥 原料，变废为宝，找到了拜尔法赤泥可大量利用的根本途径，可达到拜 尔法赤泥的零排放的目的，解决了氧化铝工业生产中最大的赤泥污染环 境这一世界性的难题。
具体实施例方式本发明的实施例工业试验是在贵州平坝宏大铝化工 有限公司的技术中心试验基地进行，试验基地有长60米内空宽1.8米的
平顶隧道窑一座，窑上安装为12个烧火用的自动喷煤机，有小L5球磨
机干磨和湿磨各一台，有各种矿石破碎设备，有湿法系统的浸取、过滤、 洗涤、输送等各种设备。
实施例所采用的拜尔法赤泥为宏大铝化工有限公司氧化铝生产所产 出的拜尔法赤泥，石灰石为平坝地区当地的石灰石。
实施例1:
实施采用的拜尔法赤泥的化学组分A1A:24.53%， Si(kl3.87%， FeA:7. 48%; CaO:24. 22%， Ti02:7. 39%, Na化5. 2%。
实施采用的石灰石的化学组分CaO:53.34%， Mg0:1.34%， SiO"O. 17%， Fe20"0. 02% ，AIA:O. 50%， TiCU散量。
配料拜尔法赤泥与石灰石、煤的配料重量比为100: 42: 5，用电
子秤配料。
配料后用双轴搅拌机混匀后，进入球磨机粉磨，细度达到120目， 筛余量小于5%，从球磨机出来的生料粉，加入16%的水，再经双轴搅拌 后，送入挤砖机制成大小为240X120X60(mra)的块状，将料块堆码在隧 道窑车上，每窑车放置600块左右，码好一车的料块送进隧道窑中，每 40分钟推车一次，装有料块的隧道窑车，在隧道窑中，通过干燥带、预 热带、高温烧成带，再经冷却带，每车从进窑到另一端出窑，需16个小时，隧道窑的高温烧结温度为1200±30°C，料块在高温带停留时间为4 小时。从隧道窑经煅烧的熟料块经颚式破碎和对滚机破碎后，进入湿法 球磨机，用120克/升的碳酸钠溶液浸出，固液比为1: 3，浸出温度为 95°C±5°C，时间为1小时，浸出液经取样分析，取样五次分析的平均数 据为Na20 :74.2g/L， A1A55. 07g/L。产生的渣经三次水逆流洗涤后， 烘干后，全分析化学组成为A1A: 8. 53%; Si02: 13. 18%; Fe203: 6. 59%; CaO: 45.14%; Ti02 : 7 . 09%;歸:0.80%。浸出液经过滤后，滤液加入 到拜尔法溶出矿浆的稀释工段。
实施结果碱提取率为80%，氧化铝的提取率达65%，渣含碱量低于 1%，符合作水泥生产原料。
实施例2:
实施的工艺路线和操作方法同实施例1，只使用的拜尔法赤泥的化 学成分与配料比略有不同。
拜尔法赤泥的化学组分Al20:,:20 . 84%， Si02:13. 65%， FeA:7. 3%; Ca0:23. 5%， Ti02:7. 5%，歸6.0%。 石灰石化学组分与实施例1相同。
配料拜尔法赤泥与石灰石、煤的配料重量比为100: 43: 5，用电
子秤配料。
操作方法和条件完全同实施例1，只是浸出使用的碳酸钠溶液浓度
改为100克/升。
得到浸出液Na20 :75. 1/L， Al20:i:57. 4g/L。 实施结果碱提取率为80%，氧化铝的提取率达65.5%。 渣经水洗涤后其化学组成为A1203: 7.8%; Si02: 11.5%; FeA:
6. 5%; Ti02: 7. 25%; CaO: 45. 2%; 歸:0. 85%。渣含碱量低于1%，符
合作水泥生产原料。
权利要求
1. 一种制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥的方法，其特征是将拜尔法赤泥和石灰石或石灰及煤按一定比例配料，配料方法为先将拜尔法赤泥、石灰石和煤的灰份进行全分析，然后将上述原料中的化学成分按照CaO与Al2O3的分子比为1:1，CaO与SiO2的分子比为2:1，CaO与Fe2O3的分子比为3:1，CaO与TiO2的分子比为1:1的原理进行配料，通过分析和计算得出拜尔法赤泥和石灰石和煤的具体配料比，配料后混匀粉磨，加水制成块状，将干燥块状物在隧道窑中控制温度1100℃至1300℃，煅烧3～5小时，冷却后破碎粉磨至120～160目，用80-150克/升碳酸钠碱液按固液比1∶3配比，在90-100℃下浸取0.5～2小时，浸出液并入拜尔法溶出矿浆的稀释工段或浸出液用碳分法制取氢氧化铝，浸渣经水洗涤后作水泥生产原料。
2. 根据权利要求1所述的一种制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥的方法，其 特征是配料后混匀粉磨的粒度不得小于120目，冷却后粉磨粒度不得小于120 目，用100 120克/升，碳酸钠溶液在95土5i:浸出时间1小时。
3. 根据权利要求1或2所述的一种制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥的方法，其特征是最佳的隧道窑为平顶隧道窑。
4. 根据权利要求3所述的一种制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥的方法，其 特征是加水制成的块状物最好是240X 120X60 (mm)类似的砖块状物。
5. 根据权利要求3所述的一种制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥的方法，其 特征是隧道窑的高温烧结温度为1200士5(TC，料块在高温带停留时间为2 4 小时。
6. 根据权利要求1所述的一种制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥的方法，其 特征是浸取后的沉淀经三次水逆流洗涤，使渣中的碱含量低于1%。
全文摘要
本发明是一种制块石灰烧结法处理拜尔法赤泥的方法，是利用制块石灰烧结法处理拜尔法的赤泥，达到赤泥的综合利用。方法主要是将拜尔法的赤泥和石灰石按比例配料，经磨细、制块、在1100℃～1300℃煅烧3～5小时后冷却粉碎，用碳酸钠溶液浸取，浸出液并入拜尔法溶出矿浆的稀释工段，浸渣经水洗后作水泥原料。本发明能将赤泥中60％的氧化铝和80％以上的碱提出，回到拜尔法工艺流程中，使拜尔法对铝土矿总提取率达90％以上，使生产一吨氧化铝碱耗降到20kg以下，使拜尔法所适应的铝土矿铝硅比范围扩大，并从根本上消除赤泥大量占有土地堆放以及赤泥的腐蚀性造成的环境污染问题。
文档编号C04B33/02GK101412616SQ20071007797
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者张西兴, 朱云勤, 胡兆平, 马培舰, 马武权 申请人:贵州平坝宏大铝化工有限公司