专利名称：高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铝工业领域，尤其是一种高铝粉煤灰溶出工艺。
背景技术：
目前世界上每年生产7000多万吨氧化铝，各氧化铝厂几乎全部采用铝土矿为原料。我国是世界上最大的氧化铝生产国，年产量约3000万吨氧化铝，约占世界总产量的 40%。但是我国铝土矿资源相对贫乏，铝土矿储量仅占世界总储量的6%左右，矿石品位较低，矿石类型主要以难处理的一水硬铝石为主，处理工艺复杂、能耗高，生产成本也较高。由于我国铝土矿资源严重不足，只能依靠从国外进口矿石解决原料问题，我国年进口铝土矿矿石约3000万吨，占国内铝土矿使用量的50%左右。矿石资源不足，严重制约了我国氧化铝工业的发展，寻找新的可替代的非铝土矿资源作为氧化铝工业原料，研究生产氧化铝新的工艺技术成为我国铝工业发展的当务之急。我国煤炭资源非常丰富，煤炭产量占世界第一，每年产出20多亿吨煤，煤炭大部分用于火电厂发电，煤炭燃烧后将排出大量粉煤灰，我国每年大约排放高铝粉煤灰(指粉煤灰中Al2O3彡38%)1亿吨以上。经研究分析，高铝粉煤灰主要由氧化铝、氧化硅组成，2种成分的含量约占80%，另含铁、镁、钛、钙等其他成分，有的粉煤灰中还含有丰富的镓等稀贵金属，是综合利用提取冶金级氧化铝和金属镓的原料，具有极高的工业利用价值。我国北方地区的粉煤灰中氧化铝含量普遍高于南方地区，如山西、陕西、内蒙、宁夏、新疆等地部分矿区产出的粉煤灰中氧化铝含量通常在40%左右，属于高铝粉煤灰，内蒙古鄂尔多斯地区粉煤灰中氧化铝含量有的高达45 50%，这与国外三水铝土矿中的氧化铝含量相当，从化学成分分析，完全可以作为提取冶金级氧化铝的原料之一。目前粉煤灰通常是火电厂排出的废弃物，主要作为一种工业废渣堆存，这既占用了大量土地，而且严重污染了环境，为维护灰渣堆场的安全运行，还需要对灰渣堆场进行维护，这就增加了电厂的生产成本。沿海地区由于人口稠密、工业发达，有时将粉煤灰用于筑路、制砖等建筑材料，这仅属于粉煤灰低档次、低附加值的应用，而经济欠发达地区或西部地区，粉煤灰仍主要作为工业废渣堆存。总体来说，我国及世界发达国家对粉煤灰综合利用课题仍处于试验研究阶段，正在寻找其合理利用的途径。近年来，针对我国铝土矿资源严重不足的现状，我国许多科研部门及大专院校，积极开展非铝土矿资源生产冶金级氧化铝研究，重点是研究高铝粉煤灰综合利用生产冶金级氧化铝。各研究单位根据各自的研究成果，提出了一些处理高铝粉煤灰的新工艺方法，主要研究方向如下
(1)碱法是高铝粉煤灰综合利用研究的主流方法。它主要借鉴现有氧化铝行业成熟的烧结法生产工艺，利用烧结法工艺可以处理低品位、低铝硅比矿石的特点，将高铝粉煤灰、 石灰石(或石灰)、碱按一定的配比，制备成生料浆进行烧结，烧结熟料经溶出、脱硅、分解、 焙烧而得到冶金级氧化铝产品。此法的优点是工艺技术成熟，能得到合格的氧化铝产品。但此法的缺点很多，主要是石灰配量巨大、赤泥量大、铝酸钠溶液的浓度低、生产能耗高，其投资和成本高，此方法其技术上可行但经济上不合理。(2)盐酸法采用盐酸与高铝粉煤灰按比例配料，在一定的温度及压力条件下溶出粉煤灰中的氧化铝，得到氯化铝溶液，然后经过除渣得到纯净的氯化铝溶液，氯化铝溶液经蒸发结晶、焙烧得到氧化铝产品，其优点是流程简单、渣量小、生产成本低。缺点是氯化铝溶液除铁及除杂较难、盐酸在80 160°C温度下对设备的腐蚀很严重，一些工艺及材料问题需进一步研究解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，能使高铝粉煤灰中的氧化铝溶出，使其进入溶液，而且生产成本低，对设备损耗小，以克服现有技术的不足。本发明是这样实现的高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，将高铝粉煤灰与稀硫酸按比例进行混合，制成原矿浆A ；将原矿浆A在常温下通过溶出进料泵送入溶出装置中，通过 1 3级套管进行预热，预热后的原矿浆A温度达85 90°C，得到预热矿浆B ；再将套管加热至145 155°C，使预热矿浆B被加热至145 155°C，得到加热矿浆C ；再将加热矿浆C 送入压煮器中进行保温溶出，在保温175 185°C、保压0. 8 1. OMPa的条件下，溶出60 90min,得到溶出料浆D ；将溶出料浆D经过3级自蒸发降温至115 118°C后与酸渣洗液E 一同送入稀释槽中，得到温度为100 110°C的混合料浆F，即为溶出工艺得到的中间产物。稀硫酸的质量百分比浓度为25 40%。高铝粉煤灰与稀硫酸的混合比例采用氧化铝溶出化学反应理论计算量1. 0值的比例。 将溶出料浆D经过3级自蒸发所产生的二次蒸汽返回到套管中，供预热工序使用。溶出料浆D的每级自蒸发降温20 21°C。在压煮器内设有搅拌器，搅拌器在保温溶出的过程中，保持对加热矿浆C进行搅拌。套管的内管为铅合金内管，外套管为不锈钢管。压煮器及搅拌器为铅合金材料制成。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用硫酸法来处理高铝粉煤灰，使高铝粉煤灰中的氧化铝溶出，并使其进入溶液中，其氧化铝溶出率高达85 90%，为后续的生产工序做好了准备；本发明使高铝粉煤灰得到合理利用，并且成本低廉，经济合理，而且解决了设备在溶出中被腐蚀的问题。本发明方法简单，容易实施，使用效果好。
附图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式本发明的实施例1 高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，将氧化铝的质量百分比含量为 45%的高铝粉煤灰与质量百分比浓度为35%的稀硫酸采用氧化铝溶出化学反应理论计算量 1. 0值的比例进行混合，制成原矿浆A ；将原矿浆A在常温下通过溶出进料泵送入溶出装置 (溶出装置包括套管、压煮器及自蒸发器)中，先利用蒸汽将1 3级套管加热至88°C (套管的内管为铅合金内管，外套管为不锈钢管)，通过1 3级套管将原矿浆A进行预热，预热后的原矿浆A温度达85 87°C，得到预热矿浆B ；再重新通入蒸汽将套管加热至150°C，从而使预热矿浆B被加热至150°C，得到加热矿浆C ；再将加热矿浆C送入压煮器中进行保温溶出，在保温180°C、保压1. OMPa的条件下，溶出90min，在压煮器内设有搅拌器(压煮器及搅拌器为铅合金材料制成)，搅拌器在保温溶出的过程中，保持对加热矿浆C进行搅拌，得到溶出料浆D ；将溶出料浆D经过3级自蒸发降温至118°C，将溶出料浆D经过3级自蒸发所产生的二次蒸汽返回到套管中，供预热工序使用，溶出料浆D的每级自蒸发降温21°C;将降温后的溶出料浆D与酸渣分离洗涤返回的酸渣洗液E—同送入稀释槽中，得到温度为105°C的混合料浆F，即为溶出工艺得到的中间产物(混合料浆F主要为硫酸铝溶液与酸渣组成的酸渣料浆)。本发明的实施例2 高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，将氧化铝的质量百分比含量为 40%的高铝粉煤灰与质量百分比浓度为38%的稀硫酸采用氧化铝溶出化学反应理论计算量 1. 0值的比例进行混合，制成原矿浆A ；将原矿浆A在常温下通过溶出进料泵送入溶出装置 (溶出装置包括套管、压煮器及自蒸发器)中，先利用蒸汽将1 3级套管加热至90°C (套管的内管为铅合金内管，外套管为不锈钢管)，通过1 3级套管将原矿浆A进行预热，预热后的原矿浆A温度达87°C，得到预热矿浆B ；再重新通入蒸汽将套管加热至150°C，从而使预热矿浆B被加热至150°C，得到加热矿浆C ；再将加热矿浆C送入压煮器中进行保温溶出，在保温185°C、保压0. 95MPa的条件下，溶出70min，在压煮器内设有搅拌器(压煮器及搅拌器为铅合金材料制成)，搅拌器在保温溶出的过程中，保持对加热矿浆C进行搅拌，得到溶出料浆D ；将溶出料浆D经过3级自蒸发降温至114°C，将溶出料浆D经过3级自蒸发所产生的二次蒸汽返回到套管中，供预热工序使用，溶出料浆D的每级自蒸发降温21°C ；将降温后的溶出料浆D与酸渣分离洗涤返回的酸渣洗液E—同送入稀释槽中，得到温度为100°C的混合料浆F，即为溶出工艺得到的中间产物。由于高铝粉煤灰与稀硫酸的溶出反应为放热反应，因此靠它们的溶出反应热，可以在原矿浆A被加热至145 155°C后自升温到160°C，并在进入后序的压煮器保温溶出罐中继续进行溶出反应并自升温到180°C左右。套管的内管为铅合金内管，铅合金材料在此温度范围可以耐硫酸腐蚀；压煮器及搅拌器材质选用铅合金材料，这样可以防止硫酸在高温下腐蚀设备；利用自蒸发器产生的二次蒸汽对原矿浆进行预热，起到节约能源的目的； 自蒸发器的材质也选用铅合金材料。
权利要求
1.一种高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，其特征在于将高铝粉煤灰与稀硫酸按比例进行混合，制成原矿浆A ；将原矿浆A在常温下通过溶出进料泵送入溶出装置中，通过1 3级套管进行预热，预热后的原矿浆A温度达85 90°C，得到预热矿浆B ；再将套管加热至145 M5°C，使预热矿浆B被加热至145 155°C，得到加热矿浆C;再将加热矿浆C送入压煮器中进行保温溶出，在保温175 185°C、保压0. 8 1. OMPa的条件下，溶出60 90min，得到溶出料浆D ；将溶出料浆D经过3级自蒸发降温至115 118°C后与酸渣洗液E —同送入稀释槽中，得到温度为100 110°C的混合料浆F，即为溶出工艺得到的中间产物。
2.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，其特征在于稀硫酸的质量百分比浓度为25 40%。
3.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，其特征在于高铝粉煤灰与稀硫酸的混合比例采用氧化铝溶出化学反应理论计算量1.0值的比例。
4.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，其特征在于将溶出料浆D经过3级自蒸发所产生的二次蒸汽返回到套管中，供预热工序使用。
5.根据权利要求1或4所述的高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，其特征在于溶出料浆D的每级自蒸发降温20 21°C。
6.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，其特征在于在压煮器内设有搅拌器，搅拌器在保温溶出的过程中，保持对加热矿浆C进行搅拌。
7.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，其特征在于套管的内管为铅合金内管，外套管为不锈钢管。
8.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，其特征在于压煮器及搅拌器为铅合金材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种高铝粉煤灰硫酸法溶出工艺，将高铝粉煤灰与稀硫酸按比例进行混合，制成原矿浆A；将原矿浆A在常温下通过溶出进料泵送入溶出装置中，通过1～3级套管进行预热，得到预热矿浆B；再将套管加热使预热矿浆B被加热得到加热矿浆C；再将加热矿浆C送入压煮器中进行保温溶出，在保温保压的条件下溶出得到溶出料浆D；将溶出料浆D经过3级自蒸发降温后与酸渣洗液E一同送入稀释槽中，得到混合料浆F。本发明使高铝粉煤灰中的氧化铝溶出，并使其进入溶液中，其氧化铝溶出率高达85～90%,为后续的生产工序做好了准备；本发明使高铝粉煤灰得到合理利用，并且成本低廉，经济合理，而且解决了设备在溶出中被腐蚀的问题。
文档编号C01F7/02GK102398912SQ20101028102
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者陈德 申请人:贵阳铝镁设计研究院有限公司