专利名称：强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法
技术领域：
本发明是涉及采用强化脱硅、强化溶出(简称双强)制备氧化铝用的一种强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法。
背景技术：
氢氧化铝和氧化铝是一种用于冶金、化工、石油、轻工、制药、环保、电子等行业的重要原料。在冶金行业，氢氧化铝是生产氧化铝的重要原料，氧化铝主要用于电解制取金属铝。近年来，随着经济的快速发展，对铝材等产品的消费日益增大，电解铝的生产急剧增加，原料氧化铝供不应求，而目前生产氧化铝所用的铝土矿是高铝、低硅的高铝硅比的优质矿石，随着生产的发展，优质铝矿石已满足不了要求，只能使用储量比较大的氧化铝含量在60％左右、铝硅比(A/S)在6-7之间的矿石，就其生产方法来说，目前氧化铝的生产一是采用拜耳法，二是采用烧结法，或是二者结合使用的混联法，烧结法能耗高，工艺流程长，建设费用高，管理难度大，运营成本高，而现有拜耳法，只能在采用优质铝土矿作原料时使用，而优质铝土矿资源是很有限的，在采用中低质铝土矿作原料时使用拜耳法溶出率低，增加能耗、加大成本，而且我国的铝土矿石绝大部分属高铝、高硅及低铝硅比的一水硬铝石，其又难溶出，那么，如何采用难溶的中低质铝土矿石作原料生产氧化铝呢？
发明内容
针对上述情况，本发明之目的就是提供一种新的强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，可有效解决氧化铝的生产，以满足不断发展工业上的需要问题，其解决的技术方案是，对现有拜耳法进行工艺改造，采用强化脱硅和强化溶出的新技术，结合拜耳法来生产氧化铝产品(简称双强-拜耳法)，即首先将铝土矿石破碎，再入原料磨，同时加入脱硅剂及循环母液，之后进行强化脱硅，强化溶出，强化溶出矿浆经加入洗液进行稀释，送入赤泥分离槽进行赤泥分离，分离出的赤泥经加热水洗涤后，弃去赤泥，其洗液送入强化溶出的矿浆中作稀释液用，分离出赤泥后的浆液经精滤(叶滤)，精液与种子进行混合后，再进行晶种分解，种子过滤的滤液进入蒸发器进行蒸发成循环母液，送至原料磨，循环使用，晶种分解后的氢氧化铝过滤，一部分进入种子过滤液中，另一部分经氢氧化铝过滤，得成品氢氧化铝，再经焙烧即成氧化铝，从而实现本发明生产氧化铝之目的，本发明方法先进，独特，易于生产，适用面广，溶出率高，减缓结疤，能耗小，流程短，设备、基础建设投资小，易管理，成本低，有巨大的经济和社会效益。
四
图1为本发明生产工艺流程图。
图2为强化脱硅工艺流程图。
图3为强化溶出工艺流程图。
五具体实施例方式 以下结合工艺流程图对本发明的具体实施方式
作详细说明。
由图1给出，本发明是首先选取铝土矿石，铝土矿石的铝硅比A/S≥6，氧化铝含量≥55％，粒度≤480mm，将铝土矿石送入鄂式破碎机或圆锥破碎机进行破碎，使其粒度≤30mm，用矿用振动筛进行筛分，筛下粒度≤25mm的矿石粒，置于原料磨内，同时加脱硅剂活性钙和由蒸发器送来的循环母液，活性钙加入量为铝土矿石重量的10-12％，循环母液加入量为铝土矿石重量的27-33％，循环母液为浓度(或固含量)为225-245g/l(g/l即克/升，以下同)的氢氧化钠溶液；原料磨可用双仓湿式球磨机磨碎，经泵送入漩流器分级40目、60目与200目，合格的矿浆流入强化脱硅槽，进行强化脱硅，不合格的矿浆返回原料磨重新磨制，合格矿浆是指固含量为220-240g/l(固含量指矿石在浆液中的含量)，粒度为200目细浆液，强化脱硅是矿浆在强化槽内，于120℃下按7级搅拌强度要求，搅拌12小时，使铝硅比A/S为11，强化脱硅后，矿浆经高压隔膜泵加压，送入强化溶出系统中，进行强化溶出，强化溶出系统是由9级套管预热器、溶出器和浆料自蒸发器构成，溶出时间为3小时，高压隔膜泵压力≤12MPa，温度100℃，用加热载体进行9级预热，一级预热110℃，二级预热122.5℃，三级预热136℃，四级预热148℃，五级预热163℃，六级预热175℃，七级预热189℃，八级预热200℃，九级预热265℃以上，加热载体前8级用320℃蒸气，第九级用380℃熔盐，熔盐由47％的NaNO2和53％的KNO3构成(重量计)，经九级预热后，矿浆在溶出器中以265℃、40MPa压力下强化溶出，进入自蒸发器内减压减温(一般为8级降温、降压)，压力降至常压，温度降至129℃(八级降温从高至低是226℃、213℃、199℃、185℃、170.5℃、155.5℃、143℃、129℃)之后送入稀释装置内加入洗液进行稀释，使其在100℃，比重为1.30，再用分离沉降槽进行赤泥分离，分离出的赤泥经80-95℃的热水对赤泥进行洗涤后弃去，洗液送至稀释装置内作稀释液，分离出赤泥后的矿浆液，经叶滤机进行叶滤(精滤)，除去浮游物，使矿浆中浮游物≤0.015g/l，再置入混合槽加入种子(即氢氧化钠或氢氧化铝)进行晶种分解，分解后的矿浆一部分进入种子过滤机，种子再利用，滤液进入循环蒸发器进行蒸发调制循环母液，另一部分，固含量≥400g/l的浆液经过滤机进行分离、洗涤为成品氢氧化铝，氢氧化铝再经焙烧，即成氧化铝，焙烧可用气态旋浮焙烧炉进行。
本发明具有以下积极效果 (1)强化脱硅能够间接提高矿石的A/S，降低碱耗，并减少强化溶出工段的1-5级结疤厚度，提高设备运转率，相对增加有效生产时间。
(2)适合处理我国难溶的一水硬铝石型铝土矿，并且能够处理品味较低的矿石，从下表就能看出，下表是实施强化技术后矿石铝硅比和溶出率的情况。矿A/S赤A/S溶出率6.081.1980.437.091.3081.666.461.2380.966.831.3979.656.831.2981.117.051.4080.146.711.3080.636.661.3280.18 (3)能够取得很好的效果，实施强化技术效果比较见下表。
实施强化技术的效果比较 实施前实施后 时间 矿A/S 赤A/S 溶出率(％) 时间 矿A/S 赤A/S 溶出率(％) 99.02 14.65 4.24 70.06 04.01 6.08 1.19 80.43 99.03 14.88 3.70 75.13 04.02 7.09 1.30 81.66 99.04 15.81 3.45 78.12 04.03 6.46 1.23 80.96 99.05 17.38 3.22 81.45 04.04 6.83 1.39 79.65 99.06 14.72 3.02 75.07 04.05 6.83 1.29 81.11 99.07 13.8 2.87 79.20 04.06 7.05 1.40 80.14 99.08 11.06 3.25 70.61 04.07 6.71 1.30 80.63 99.09 12.32 3.13 75.22 04.08 6.66 1.32 80.18 99.10 16.07 3.02 81.21 99.11 15.78 3.57 77.38 99.12 17.37 3.33 80.83 从上表的效果比较可以看出，实施本发明能使难溶的一水硬铝石得到了充分的溶出，即使在矿石的A/S较低的情况下，也能很好地提高了氧化铝的溶出率，在矿石的铝硅比从15.33降到6.7的条件下，溶出率由实施前的76.75％提高到80.60％左右，实施后比实施前提了3.85％，相应的氧化铝的回收率也得到了提高。
(4)产品质量好。 氢氧化铝产品质量表 时间化学成份％ 附水％ AL2O3≥ 灼减≤ SiO2≤ Fe2O3≤ Na2O≤ 04.01 65.26 34.61 0.013 0.012 0.11 11.8 04.02 65.30 34.60 0.012 0.010 0.08 10.2 04.03 65.25 34.59 0.015 0.014 0.10 11.5 04.04 65.31 34.55 0.015 0.012 0.11 12.12 04.05 65.21 34.6 0.012 0.012 0.17 12.9 04.06 64.35 35.42 0.009 0.017 0.20 10.8 04.07 65.32 34.38 0.009 0.013 0.18 10.8 04.08 65.51 34.36 0.011 0.011 0.11 8.9氧化铝产品质量随机抽样表时间 化学成份％AL2O3≥灼减≤SiO2≤Fe2O3≤Na2O≤04.08.0598.850.870.0200.0190.24204.08.1198.900.810.0170.0170.21604.08.1599.050.720.0200.0180.1904.08.2098.930.800.0200.0170.23204.08.250.0200.0170.29604.08.3099.120.570.0160.0160.27504.09.0698.620.90.0180.0150.447 通过上两表说明，产品质量稳定，氢氧化铝各项指标均达到或超过GB/T4294-1997一级品标准，氧化铝各项指标均达到YS/T274-1998一级品标准，添加脱硅剂不会影响产品质量。
(5)兼备了拜耳法生产氧化铝的特点 工艺流程短，基建投资小，建设周期短，产品质量好，生产成本低，工艺流程短，生产稳定，操作管理方便等优点。
(6)提高了设备的运转率，降低碱耗，降低成本。下表是强化技术实施前后随机抽样的赤泥N/S的比较表。
赤泥N/S比较表 实施前实施后 时间(2004.4) Na2O SiO2 N/S 时间(2004.9) Na2O SiO2 N/S 3 3.4 17.30 0.2 3 0.66 14.52 0.05 8 6.07 16.5 0.37 8 1.61 14.92 0.11 13 6.55 17.30 0.38 13 1.20 14.34 0.08 18 5.31 16.20 0.33 18 1.49 13.89 0.11 23 3.42 17.05 0.2 23 1.62 14.52 0.11 28 5.07 18.0 0.28 27 1.08 14.44 0.07 从上面可以看出，实施强化技术是可行的，是有效果的，并且效果比较明显，实施强化技术以后，溶出系统结疤情况也得到改观，清洗时间由原来的15天左右提高到28天左右，设备运转率提高10％，相对增加有效生产时间，实施强化技术前与实施强化技术后的N/S比较表说明，只有脱硅剂充分的与Na2SiO3反应，生产难溶于碱的矿物，才能降低废物中化学碱的损失，从一个侧面说明了实施强化技术能够降低碱耗，降低成本。
(7)氧化铝的直接生产成本低，碱耗低。 碱单耗比较表实施前实施后 时间 矿A/S碱单耗(kg) 时间 矿A/S碱单耗(kg) 99.02 14.65140 04.01 8.0858.38 99.03 14.88136.2 04.02 8.0945.53 99.04 15.81121.7 04.03 8.4663.9 99.05 17.38124.6 04.04 7.7375.9 99.06 14.72140.8 04.05 7.8342.4 99.07 13.8117.4 04.06 8.05三期投料 99.08 11.06122 04.07 8.7149.9 99.09 12.32118.6 04.08 7.6667.1 99.10 16.07130.7 99.11 15.78126.9 99.12 17.37119.3 从上表可以看出，实施前在A/S高的情况下，碱的单耗最高为140.8kg，最低为117.4kg，平均为127.11kg，实施后在A/S低的情况下，碱的单耗最高为75.9kg，最低为42.4kg，平均为57.59kg，碱耗大大降低。
(8)对环境不会产生危害。
采用本发明生产氧化铝工艺，对环境不会造成影响，强化脱硅后的硅渣随赤泥一同排走，强化溶出只是改变溶出的部分工艺参数和设备，延长了溶出时间，没有给系统增加其它矿物，所以不会对环境造成影响。
(9)生产运行稳定，能够达到设计要求，可节约大量资金。
申请人:年产30万吨氧化铝采用本发明，从建厂初期到现在，总投资额累计为8亿元，若用混联法或烧结法建成同规模的氧化铝厂，其总投资额为13.5亿元，相比之下，其建设投资可节省40.7％，为国家节约了大批资金，另外，采用本发明工艺流程短，大大缩短了建设期，年产30万吨规模的氧化铝厂，根据实际经验，可用一年半的时间顺利投产，从而相对的节约了建设期的费用，也使产品的经济效益得以迅速实现。
权利要求
1、一种强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，其特征在于，将铝土矿石粉碎置于原料磨内，同时加入活性钙脱硅剂和氢氧化钠循环母液，活性钙脱硅剂的加入量是铝土矿石重量的10-12％，氢氧化钠循环母液加入量是铝土矿石重量的27-33％，混合磨后，送入漩流器分级，再进行强化脱硅，强化脱硅是将固含量为220-240g/l的矿浆在120℃按7级搅拌强度要求，搅拌12小时，使铝硅比A/S为11，强化脱硅后矿浆经加压送入强化溶出系统，进行强化溶出，强化溶出是在强化溶出系统中经用加热载体进行9级预热，使其温度达265℃以上，矿浆在溶出器内以265℃、40MPa压力下强化溶出，进入自蒸发器内减压减温，压力降至常压，降温至129℃，之后，送入稀释装置内加入洗液进行稀释，使其比重在100℃下为1.30，再进行赤泥分离，分离出的赤泥经80-95℃的热水进行洗涤弃去，洗液送至稀释装置内作稀释液，分离出赤泥后的矿浆液，经过滤除去浮游物，再置入混合槽加入氢氧化钠种子进行晶种分解，分解后的浆液一部分进入种子过滤机，种子再利用，滤液进入循环蒸发器进行蒸发调制循环母液，另一部分，固含量≥400g/l的浆液经过滤、分离、洗涤成氢氧化铝，再经焙烧即成氧化铝。
2、根据权利要求1所述的强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，其特征在于，所说的铝土矿石铝硅比A/S为≥6，氧化铝含量≥55％。
3、根据权利要求1所述的强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，其特征在于，所说的氢氧化钠循环母液为浓度225-245g/l的氢氧化钠溶液。
4、根据权利要求1所述的强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，其特征在于，所说的强化溶出系统是由9级套管预热器、溶出器及浆料自蒸发器构成，溶出时间为3小时。
5、根据权利要求1所述的强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，其特征在于，所说的加压，是采用高压隔膜泵进行，压力≤12MPa，温度100℃。
6、根据权利要求1所述的强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，其特征在于，所说的9级预热为一级预热110℃、二级预热122.5℃、三级预热136℃、四级预热148℃、五级预热163℃、六级预热175℃、七级预热189℃、八级预热200℃、九级预热265℃，加热载体1-8级为320℃的蒸气，第九级为380℃熔盐，熔盐由重量计47％的NaNO2和53％的KNO3构成。
7、根据权利要求1所述的强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，其特征在于，所说的分离出赤泥后的矿浆液，浮游物≤0.015g/l。
全文摘要
本发明是一种强化脱硅及溶出氧化铝的生产方法，可有效解决氧化铝的生产，以满足生产发展需要的问题，其方法是将铝土矿石破碎后与脱硅剂及循环母液入原料磨进行磨碎，再经强化脱硅与强化溶出及稀释后，进行赤泥分离，赤泥经热水洗涤后弃去，洗液作稀释液用，分离出赤泥后的浆液精滤后，滤液与种子进行混合，再进行晶种分解，种子过滤的滤液经蒸发器蒸发成循环母液，送至原料磨，循环使用，晶种分解后的氢氧化铝过滤，一部分进入种子滤液中，另一部分过滤，得成品氢氧化铝，再焙烧即成氧化铝，本发明方法先进，独特，易于生产，适用面广，溶出率高，减缓结疤，能耗小，流程短，设备、基础建设投资小，易管理，成本低，有巨大的经济和社会效益。
文档编号C01F7/00GK1648050SQ20041006034
公开日2005年8月3日 申请日期2004年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者杨根水, 冯运伟, 王提山, 马迎春, 楼定跃 申请人:平顶山市汇源化学工业公司