专利名称：利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和水泥工艺方法
技术领域：
本发明涉及利用铝硅酸盐矿物原料的化工开发利用的方法，特别是一 种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和水泥的工艺方法。
背景技术：
目前，从含铝矿物原料中提取氧化铝的方法，基本上都是用铝土矿作为 原料，主要有拜耳法、碱石灰烧结法和联合法。铝土矿的矿物类型主要分为三水铝石型、一水软铝石型和一水硬铝石型三种。拜耳法要求铝土矿原料中的铝硅比大于9，只适用于低硅含量的三水铝石型铝土 矿和一水软铝石型铝土矿的开发。据毕诗文、于海燕等在《氧化铝生产工艺》(化学工业出版社2006年2月第一版) 一书中第15页称从铝土矿资源总量上讲，在已探明的铝土矿储量中，我国铝土矿总储量 仅占世界储量的1. 5%。世界铝土矿的人均储量为4000公斤，我国铝土矿的人均储量只有 283公斤。我国铝土矿已经不能保证2010年的国内需求，即使考虑到远景储量，我国的铝土 矿的保证年限也很难达到50年；从铝土矿类型上讲，我国铝土矿主要是具有高硅特点的一 水硬铝石，占到铝土矿总储量的98. 46%。其中铝硅比大于9的高铝铝土矿仅占18. 6%，铝 硅比在6-9的铝土矿占25. 4%，铝硅比在4-6的铝土矿占48. 6 %，铝硅比小于4的铝土矿 占 7. 4%。由于我国铝土矿绝大部分属于高硅含量的一水硬铝石，不能用流程简单的拜耳法 提取其中的氧化铝，国内大部分企业采用碱石灰烧结法或联合法提取我国铝土矿中的氧化 铝。其中，碱石灰烧结法要求铝土矿中的氧化铝含量大于55%、铝硅比大于3. 5 ；联合法要 求铝土矿中的氧化铝含量大于50%、铝硅比大于4. 5。这样，当铝土矿原料中的氧化铝含量 低于50%时，工业上就无法利用来提取氧化铝。我国已经是世界上对氧化铝需求量最大的国家。由于国内铝土矿总储量限制和现 有技术对我国自产的铝土矿中氧化铝含量低于50%时就不能利用来生产氧化铝的原因，为 了满足经济发展需要，我国每年都需要从国外进口大量的铝土矿和氧化铝。据国家海关总 署综合统计司统计，2005年，我国共进口铝土矿216万吨，进口氧化铝701. 6万吨；2006年， 我国共进口铝土矿968万吨，进口氧化铝691. 1万吨。因此，研究一种氧化铝含量低于50%的高硅铝土矿中的氧化铝的开发利用方法是 必要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，开发一种高硅铝土矿的开发利 用方法，特别是一种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和水泥的工艺方法。本发明的目的是这样实现的一种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和水泥的 工艺方法，特征在于运用纯碱-烧碱联合法原理，采用纯碱和烧碱同时循环工艺，通过纯碱 碱融-烧碱碱熔-水解-苛化-煅烧，实现提取高硅低铝矿物原料中氧化铝的同时，其余组 分全部转化成水泥，100%利用高硅低铝矿物原料，生产氢氧化铝和水泥。
图1为本发明的工艺原理示意图，图2为本发明具体实施的生产流程示 意图。
如图1中所示1、纯碱碱融将原料粉-纯碱混合料粉加热进行纯碱碱融，得到熔融体熟料。熔融 体熟料输入水淬工序。2、水淬将纯碱碱融工序得到的熔融体熟料趁高温迅速进行水淬，得到固体细粒 料。细粒料输入湿磨工序。3、湿磨将水淬工序得到的细粒料进行湿磨，得到浓稠浆料。浓稠浆料输入浆料溶
解工序。4、浆料溶解将湿磨工序得到的浓浆料进行稀释、溶解；溶解后，过滤，得到滤饼 和滤液。滤饼输入烧碱碱熔工序，滤液输入一次水解工序生产粗氢氧化铝。5、烧碱碱熔将浆料溶解工序得到的滤饼，加入烧碱溶液，加热进行碱熔，得到干 粉。干粉输入干粉溶解工序。6、干粉溶解将烧碱碱熔工序得到的干粉进行溶解。溶解后，过滤，得到滤饼和滤 液。滤饼中包含有部分氢氧化铝，经洗涤以后，输入氢氧化铝溶出工序；滤液输入一次水解 工序生产粗氢氧化铝。7、氢氧化铝溶出将干粉溶解工序得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝 溶解进入溶液。溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入一次水解 工序生产粗氢氧化铝。8、一次水解将浆料溶解工序、干粉溶解工序及氢氧化铝溶出工序得到的滤液合 并，进行稀释水解。稀释水解结束后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤为含有二氧化硅 的粗氢氧化铝，输入滤饼溶解工序；滤液为含有少量铝酸钠的硅酸钠溶液，输入第二蒸发工序。9、滤饼溶解将一次水解工序得到的滤饼，用烧碱溶液进行溶解，得到含二氧化硅 的粗铝酸钠溶液。粗铝酸钠溶液输入脱硅提纯工序。10、脱硅提纯将滤饼溶解工序得到的溶液，进行脱硅处理。脱硅处理结束后，过 滤，得到滤饼脱硅渣和滤液。脱硅渣含有氧化铝和二氧化硅，直接输入烧碱碱熔工序，与浆 料溶解工序得到的滤饼一起，重新进行烧碱碱熔；滤液为高纯度铝酸钠溶液，输入二次水解 工序生产氢氧化铝。11、二次水解将脱硅提纯工序得到的滤液，进行稀释水解。水解结束后，过滤，得 到滤饼和滤液。滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液为含有铝酸钠的氢氧化钠 稀溶液，输入第一蒸发工序。12、第一蒸发将二次水解工序得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液。浓溶液输 入滤饼溶解工序，代替烧碱溶液进行滤饼溶解，实现部分烧碱循环。13、第二蒸发将一次水解工序得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液。浓溶液输 入苛化工序。14、苛化将第二蒸发工序得到的滤液，进行苛化处理。苛化结束后，过滤，得到滤 饼和滤液。滤饼输入率值调整工序；滤液为含有氢氧化钠的稀溶液，分别输入配料干燥工序 和第三蒸发工序。15、配料干燥将苛化工序得到的滤液，取需要的量与原料粉混合，得到混合浆料； 将混合浆料与含二氧化碳的烟道气进行混合干燥，氢氧化钠与二氧化碳反应，生成碳酸钠，得到原料粉_纯碱混合料粉，循环用于下一批纯碱碱融，实现了纯碱循环。16、第三蒸发将苛化工序得到的滤液用于配料干燥工序后剩余的溶液加热蒸发 浓缩，得到浓溶液。浓溶液作为浓烧碱溶液，循环用于烧碱碱熔工序、氢氧化铝溶出工序和 滤饼溶解工序，实现了全部烧碱循环。17、率值调整将苛化工序得到的滤饼加入率值调整原料，用水进行洗涤。洗涤后， 过滤，得到滤饼和滤液。滤饼输入煅烧工序；滤液并入洗涤液，集中循环利用。18、煅烧将率值调整工序得到的滤饼进行煅烧，得到水泥熟料。水泥熟料输入粉
碎工序。19、粉碎将煅烧工序得到的水泥熟料粉碎，得到产品水泥。
具体实施例方式结合图2，本发明是这样进一步实现的如图2中所示，将纯碱碱融工序和煅烧工序产生的高温烟道气合并用常温空气进 行换热高温烟道气经过空气换热，将常温空气加热得到400-80(TC的热空气，高温烟道气 温度降低，变为500-600°C中温烟道气；中温烟道气再用于配料干燥工序，得到原料粉-纯 碱混合料粉，中温烟道气温度降低到200°C以下。200°C以下的烟道气经过水洗、净化处理 后，得到的常温洁净烟道气直接排放。400-8000C的热空气用于烧碱碱熔工艺的加热浓缩和烘焙干燥；通过对烟道气的换热利用和净化处理，实现了废热再利用和尾气无污染排放。所述图2中的原料粉是指用粒度为40-200目的高硅低铝矿物原料粉作为原料，其
中氧化铝与二氧化硅含量均没有限制。所述图2中的纯碱碱融是指将40-200目的原料粉与纯碱粉按照质量比原料粉 纯碱粉=1 0.41-2. 26进行配料，具体用量按照摩尔比原料中的Al2O3 加入的Na2CO3 = 1 1与原料中的SiO2 加入的Na2CO3 = I 0. 2-2. 1之和计算，得到原料粉-纯碱混合 料粉，在1000-1350°C温度下反应30-45分钟，保持出料温度在1000°C以上，得到熔融体熟 料和1000°C以上的纯碱碱融尾气高温烟道气。熔融体熟料输入水淬工序；高温烟道气输入 换热工序。所述图2中的水淬是指将纯碱碱融工艺段生成的高温熔融体熟料，从碱融炉出料 口自动流出，进入盛有洗涤液的水淬池中骤然冷却，高温熟料碎裂成1-5毫米的细小颗粒。 水淬液输入浆料溶解工序，溶解湿磨得到的浆料；1-5毫米的细小颗粒料输入湿磨工序。所述图2中的湿磨是指将水淬工艺段得到的细粒料从水淬池中取出，用洗涤液进 行湿磨，磨到细度100目以上，得到浓稠浆料。浓稠浆料输入浆料溶解工序。所述图2中的浆料溶解是指将湿磨工艺段得到的浓稠浆料用水淬液和洗涤液进 行稀释。稀释时，控制溶液中活性Na2O彡200克/升，在自然温度下搅拌20-30分钟，在2 小时内尽快过滤。过滤后，得到滤饼和滤液。滤饼输入烧碱碱熔工序；滤液输入一次水解工 序。活性Na2O是指由Na2CO3转化提供的Na2O ；活性Na2O质量按照碱融时投入的Na2CO3 质量，在Na2CO3转化率70-75%之间取值计算，所取的数值可以包括70%或75%。所述图2中的烧碱溶液是指质量百分比浓度> 30%的NaOH溶液。所述图2中的烧碱碱熔是指将经浆料溶解工艺段得到的滤饼与烧碱溶液按照摩 尔比滤饼中的SiO2 加入的NaOH=I 1-1. 4进行配料，用经过高温烟道气换热得到的
7400-800°C的热空气加热反应，直到物料变成干粉。干粉输入干粉溶解工序。所述图2中的干粉溶解是指将经烧碱碱熔工艺段得到的干粉用洗涤液溶解。干粉 溶解时，控制溶解后溶液中Na2O > 250克/升。干粉溶解后，在4小时内过滤。过滤后，得 到滤饼和滤液。滤饼用95°C热水洗涤至PH= 11。洗涤液集中用于循环利用。洗涤后的滤 饼为含有氢氧化铝的杂质，输入氢氧化铝溶出工序；滤液输入一次水解工序。所述图2中的氢氧化铝溶出是指将经干粉溶解工艺段得到的滤饼，再用烧碱溶 液溶解。滤饼溶解时，加入的烧碱溶液量按照滤饼溶解后溶液中摩尔比Al2O3 Na2O = 1 1. 4-1. 6计算，控制溶液中Na2O浓度在230-250克/升之间，温度110°C，溶解时间3小 时。滤饼溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼用95°C热水洗涤至PH= 11。洗涤液集中用 于循环利用。洗涤后的滤饼呈碱性，作为滤渣，其中含有大量的Fe203、Ca0、Ti02、Mg0等组分 和少量的Al (OH)3,输入污水处理工序，用于对洗涤烟道气后的污水进行絮凝净化处理。滤 液输入一次水解工序。所述图2中的一次水解是指将浆料溶解工艺段得到的滤液、干粉溶解工艺段得到 的滤液和氢氧化铝溶出工艺段得到的滤液合并，用洗涤液进行稀释水解。稀释水解时，控制 溶液中NaAlO2浓度< 0. 5M ；时间20-30分钟。水解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼用95°C 热水洗涤至PH = 9. 5-9. 8。洗涤液集中用于循环利用。洗涤后的滤饼为含有少量SiO2的粗 氢氧化铝，输入滤饼溶解工序；滤液为含有少量铝酸钠的硅酸钠溶液，输入第二蒸发工序。所述图2中的滤饼溶解是指将一次水解工艺段得到的滤饼用烧碱溶液溶解，得到 粗铝酸钠溶液。滤饼溶解时，控制溶解后溶液中Al2O3 < 150克/升、Na2O < 210克/升，溶 解温度110°C，溶解时间3小时。粗铝酸钠溶液输入脱硅提纯工序。所述图2中的脱硅提纯是指将滤饼溶解工艺段得到的粗铝酸钠溶液中添加含氧 化钙的脱硅原料生石灰或熟石灰进行脱硅处理。脱硅时，氧化钙用量6-8克/升，温度 100-105°C，时间1小时。脱硅提纯后，过滤，得到脱硅渣和滤液。脱硅渣直接输送到烧碱碱 熔工艺段，与浆料溶解工序得到的滤饼一起，重新进行烧碱碱熔处理；滤液输入二次水解工 序。所述图2中的二次水解是指将脱硅提纯工艺段得到的滤液，用95°C热水进行稀释 水解。水解时，控制溶液中NaAlO2浓度< 0. 5M ；时间20-30分钟。水解后过滤，得到滤饼和 滤液。滤饼用95°C热水洗涤至PH = 7-8。洗涤液集中用于循环利用。洗涤后的滤饼为氢 氧化铝，经烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液输入第一蒸发工序。所述图2中的第一蒸发是指将二次水解工艺段得到的滤液，加热进行蒸发浓缩。 浓缩时，控制溶液中Na2O浓度达到310克/升为浓缩终点，得到含有铝酸钠的氢氧化钠浓溶 液。浓溶液循环输入滤饼溶解工段，用来代替烧碱溶液进行滤饼溶解，实现部分烧碱循环。所述图2中的第二蒸发是指将一次水解工艺段得到的滤液，加热进行蒸发浓缩。 浓缩时，控制溶液中Na2O浓度达到150-250克/升为浓缩终点，得到含有少量铝酸钠的硅 酸钠浓溶液。浓溶液输入苛化工序。所述图2中的苛化是指将第二蒸发工艺段得到的溶液，添加苛化原料生石灰或熟 石灰或乙炔工业的电石渣进行苛化处理。加入苛化原料时，控制加入苛化原料后的混合物 料中质量比SiO2 CaO = 1 2-3。苛化温度100_105°C，时间1. 5-2. 5小时。苛化结束 后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼输入率值调整工序；滤液为氢氧化钠溶液，输入配料干燥工序和第三蒸发工序。所述图2中的配料干燥是指将苛化工艺段得到的滤液，根据纯碱碱融工序配方计 算结果需要的碳酸钠质量，换算成氢氧化钠质量后，取需要体积的滤液与原料粉混合，得到 混合浆料；将混合浆料与500-600°C的中温烟道气进行混合干燥，使氢氧化钠与二氧化碳 反应，生成碳酸钠，得到原料粉-纯碱混合料粉，用于下一批的纯碱碱融，实现了纯碱循环。配料干燥后的尾气温度降低到200°C以下，是含干燥尾尘的低温烟道气，经过水 洗、净化处理后，得到的尾气是常温洁净烟道气。净化后的尾气直接排放。所述图2中的第三蒸发是指将苛化工艺段得到的滤液用于配料干燥工序后剩余 的溶液，加热进行蒸发浓缩。浓缩时，控制溶液中Na2O浓度达到310克/升为浓缩终点，得 到浓烧碱氢氧化钠溶液，循环输入到烧碱碱熔工段、氢氧化铝溶出工段和滤饼溶解工段，用 来代替烧碱溶液使用，实现全部烧碱循环。所述图2中的率值调整是指将苛化工艺段得到的滤饼，加入率值调整原料，并用 95°C热水搅拌洗涤至PH = 9-10。洗涤后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼为水泥生料，输入煅 烧工序；洗涤液集中用于循环利用。加入的率值调整原料，除了污水处理工序得到的的废渣，还可以是钢厂的钢渣粉、 黄磷工业的磷渣粉、磷酸工业的磷石膏粉、火电工业的粉煤灰、煤炭工业的煤矸石粉、氧化 铝工业的尾矿粉和赤泥、铜锌矿工业选矿的尾矿粉；加入的率值调整原料质量根据加入率 值调整原料后的混合物料中质量比Al2O3 Fe2O3=I 0.8-1. 7、SiO2 (Al203+Fe203)= 1 1. 7-2. 7,SiO2 CaO = 1 2-3、(CaO-1. 65A1203_0. 35Fe203) 2. 8Si02 = 0. 82-0. 94 计算确定。所述图2中的煅烧是指将率值调整工艺段得到的滤饼，在1250-1500°C进行煅烧 处理，得到水泥熟料和1000°c以上的煅烧尾气高温烟道气。高温烟道气输入换热工序。所述图2中的粉碎是指将煅烧工艺段得到的水泥熟料冷却后进行粉碎，粉碎到 200目，得到产品水泥。氢氧化铝溶出工艺段滤饼洗涤后得到的滤渣，输入污水处理工序，用于对洗涤低 温烟道气后的污水进行絮凝净化处理。净化处理后产生的废渣输入率值调整工序；污水净 化处理后得到的清水循环用于后续的烟道气洗涤，实现了洗涤废水循环。下面是图1、图2中各工艺流程中的化学原理纯碱碱融Na2C03+Si02— Na2O · Si02+C02 个Na2C03+Al203 — Na2O · A1203+C02 个Na2O · Al203+Na20 · SiO2 — Na2O · Al2O3 · 2Si02Na2C03+Fe203 — Na2O · Fe203+C02 个Na2O · Fe203+Al203 — Na2O · Al203+Fe203Ca0+Si02 — 2Ca0 ‘ SiO2CaCHAl2O3 — CaO · Al2O3CaCHFe2O3 — 2Ca0 · Fe2O3Na2C03+Si02+Ca0 — Na2O · CaO · Si02+C02 个CaCHNa2O · Al2O3 · 2Si02 — Na2O · Al203+2Ca0 · SiO2MgCHSiO2 — MgO · SiO2
MgO+CaO+Fe0s—MgO。2CaO。Fe0s
浆料溶解Na0。A10s+H0一Al(。H)s J+NaOH
Na，0。Fe，0，+H，0一，Fe(。H)，J+NaOH
Na，0。A1，0，。2SiO，+NaOH—Na，0。A1，0，+Na，0。SiO，+H，0
烧碱碱熔Na0。A10s．2SiO+NaOH—Na0。A10s+Na0。SiO+H0
A1(OH)，+NaOH一，Na，0。A1，0，+H，0
Fe(。H)，+NaOH一，Na，0。Fe，0，+H，0
干粉溶解Na0。A10s+H0一Al(。H)s J+NaOH
Na，0。Fe，0，+H，0一，Fe(。H)，J+NaOH
氢氧化铝溶出At(OH)s+NaOH—Na0。A10s+H0
一次水解Na0。A10s+H0一Al(。H)s J+NaOH
滤饼溶解At(OH)s+NaOH—Na0。A10s+H0
脱硅提纯Na0。A10s+CaO+H0—3CaO。A10s．6H0 J+NaOH
Na，0。A1，0，+Na，0。SiO，+CaO+H，0—3CaO。A1，0，．xSiO，。Y比0 J+NaOH
二次水解Na0。A10s+H0一Al(。H)s J+NaOH
苛化CaO+H，0一Ca(。H)，
Ca(。H)，+Na，C。，一CaCO，J+H，0
Ca(OH)+Na0。A10s+H0—3CaO。A10s．6H0 J+NaOH
3CaO。A1，0，。6H，0 J+Na，0。SiO，+H，0—3CaO。A1，0，。XSiO，。YH，0 J+NaOH
Na0。A10s+Na0。SiO+H0一Na0。A10s．2SiO．2H0 J
Ca(。H)，+Na，0。A1，0，。2Si0，。2比O+NaOH
一Na，0。2CaO。2SiO，。H，0 J+Na，0。A1，0，+H，0
Na，0。2CaO。2SiO，。H，O+NaOH—Na，0。SiO，+Ca(OH)，J+H，0
Ca(。H)，+Na，0。SiO，一，CaO。SiO，。XH，0 J+NaOH
配料干燥NaOH+CO，一Na，C。，+几0
煅烧Ca(。H)，一CaO+H，0 7
Fe(。H)，一，Fe，0，+H，0 7
CaCO，一CaO+CO，7
3CaO。A1，0，。6H，0一，3CaO。A1，0，+H，0 7
CaO。SiO，。XH，0一，2CaO。SiO，+SiO，+H，0 7
3CaO。A1，0，。XSiO，。YH，0—3CaO。A1，0，+2CaO。SiO，+SiO，+H，0 7
CaO+SiO。一2CaO。SiO。
CaO+CaO。SiO。一十2CaO。SiO。
CaO+Fe，0，一2CaO。Fe，0，
CaO+3CaO。A1，0，一5CaO。3A1，0，
CaO+2CaO。Fe，0’+5CaO。3A1，0’一4CaO。A1，0’。Fe，0’
CaO+2CaO。SiO，一3CaO。SiO，
本发明经过实际试用，收到了如下的效果
l、实现了氧化铝含量低于50％的高硅铝土矿中的氧化铝的开发利用。
2、原料的资源利用率高。本发明100%利用了氧化铝含量低于50%的高硅低铝矿 物原料，氧化铝的提取率达到85%，不仅提取了占原料总量20%左右的氧化铝，而且同时 利用了原料中剩余的所有组分，适用于各种高硅低铝矿物原料资源的开发。3、原料的资源利用附加值高。运用公知的酸溶和碱溶工艺，通过对本发明得到的 氢氧化铝进行进一步的深加工，很容易得到种类齐全、规格繁多的高附加值的各种铝盐与 氧化铝、铝酸盐等化工产品。技术应用的商业价值高。4、产品成本低。本发明采用纯碱循环与烧碱循环工艺，工艺流程简洁，产品生产周 期短，只要4-6小时；产品得率高；烟道气中的二氧化碳、余热、洗涤液的回收利用，使所得 到的氢氧化铝成本比国内外其他工艺方法生产的成本都大幅度降低。5、清洁生产。本发明的工艺过程实现了物料闭路循环，生产过程对环境没有污染。6、产品质量高。本发明得到的产品氢氧化铝为高纯度氢氧化铝，可以进一步生产 目前国内无法生产的、电解铝工业中最好的砂状氧化铝；由于是采用配方工艺湿法生产的 水泥，产品水泥的组成可以在率值调整工段通过准确的配料控制获得，水泥质量容易控制。本发明实施得到的氢氧化铝、水泥产品以及由氢氧化铝运用公知的酸溶、碱溶工 艺得到的各种铝盐、铝酸盐、氧化铝产品，可以为油墨、造纸、印染、纺织、医药、油脂、催化 剂、塑料、橡胶、日化、石油、建筑、电解铝等行业使用。
权利要求
一种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和水泥的工艺方法，特征在于运用纯碱-烧碱联合法原理，采用纯碱和烧碱同时循环工艺，通过纯碱碱融-烧碱碱熔-水解-苛化-煅烧，实现提取高硅低铝矿物原料中氧化铝的同时，其余组分全部转化成水泥，100％利用高硅低铝矿物原料，生产氢氧化铝和水泥(1)纯碱碱融将原料粉-纯碱混合料粉加热进行纯碱碱融，得到熔融体熟料；熔融体熟料输入水淬工序；(2)水淬将纯碱碱融工序得到的熔融体熟料趁高温迅速进行水淬，得到固体细粒料；细粒料输入湿磨工序；(3)湿磨将水淬工序得到的细粒料进行湿磨，得到浓浆料；浓浆料输入浆料溶解工序；(4)浆料溶解将湿磨工序得到的浓浆料进行稀释、溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼输入烧碱碱熔工序，滤液输入一次水解工序；(5)烧碱碱熔将浆料溶解工序得到的滤饼，加入烧碱溶液，加热进行碱熔，得到干粉；干粉输入干粉溶解工序；(6)干粉溶解将烧碱碱熔工序得到的干粉进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤后，输入氢氧化铝溶出工序；滤液输入一次水解工序；(7)氢氧化铝溶出将干粉溶解工序得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入一次水解工序；(8)一次水解将浆料溶解工序、干粉溶解工序及氢氧化铝溶出工序得到的滤液合并，进行稀释水解；稀释水解结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤输入滤饼溶解工序；滤液输入第二蒸发工序；(9)滤饼溶解将一次水解工序得到的滤饼，用烧碱溶液进行溶解，得到溶液；溶液输入脱硅提纯工序；(10)脱硅提纯将滤饼溶解工序得到的溶液，进行脱硅处理；脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液；脱硅渣直接输入烧碱碱熔工序，与浆料溶解工序得到的滤饼一起，重新进行烧碱碱熔；滤液输入二次水解工序生产氢氧化铝；(11)二次水解将脱硅提纯工序得到的滤液，进行稀释水解；水解结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液输入第一蒸发工序；(12)第一蒸发将二次水解工序得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液；浓溶液输入滤饼溶解工序，代替烧碱溶液进行滤饼溶解，实现部分烧碱循环；(13)第二蒸发将一次水解工序得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液输入苛化工序；(14)苛化将第二蒸发工序得到的滤液，进行苛化处理；苛化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼输入率值调整工序；滤液分别输入配料干燥工序和第三蒸发工序；(15)配料干燥将苛化工序得到的滤液，取需要的量与原料粉混合，得到混合浆料；将混合浆料与烟道气进行混合干燥，得到原料粉-纯碱混合料粉，循环用于下一批纯碱碱融，实现了纯碱循环；(16)第三蒸发将苛化工序得到的滤液加热蒸发浓缩，得到浓溶液；浓溶液作为浓烧碱溶液，循环用于烧碱碱熔工序、氢氧化铝溶出工序和滤饼溶解工序，实现了全部烧碱循环；(17)率值调整将苛化工序得到的滤饼加入率值调整原料，用水进行洗涤；洗涤后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼输入煅烧工序；滤液并入洗涤液，集中循环利用；(18)煅烧将率值调整工序得到的滤饼进行煅烧，得到水泥熟料；水泥熟料输入粉碎工序；(19)粉碎将煅烧工序得到的水泥熟料粉碎，得到产品水泥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的高硅低铝矿物原料，是指高岭土、黏 土、黄砂、氧化铝含量低于50 %的铝土矿和氧化铝工业的赤泥。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的纯碱碱融将原料粉_纯碱混合料 粉加热进行纯碱碱融，得到熔融体熟料，是指将40-200目的原料粉与纯碱粉按照质量比原 料粉纯碱粉=1 0. 41-2. 26进行配料，得到原料粉-纯碱混合料粉，在1000-135(TC温 度下反应30-45分钟，保持出料温度在1000°C以上，得到熔融体熟料。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的浆料溶解将湿磨工序得到的浓浆 料进行稀释、溶解；溶解后，过滤，是指将湿磨工艺段得到的浓浆料进行稀释；稀释时，控制 溶液中活性Na20彡200克/升，在2小时内过滤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的烧碱碱熔将浆料溶解工序得到的 滤饼，加入烧碱溶液，加热进行碱熔，得到干粉，是指将经浆料溶解工艺段得到的滤饼与烧 碱溶液按照摩尔比滤饼中的Si02 加入的NaOH=l 1-1.4进行配料，在400-8001加热 反应，直到物料变成干粉。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的干粉溶解将烧碱碱熔工序得到的 干粉进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤，是指将经烧碱碱熔工艺段得 到的干粉溶解；干粉溶解时，控制溶解后溶液中Na20 > 250克/升；干粉溶解后，在4小时 内过滤；滤饼用水洗涤至PH = 11。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的氢氧化铝溶出将干粉溶解工序得 到的滤饼用烧碱溶液进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤，是指将经干 粉溶解工艺段得到的滤饼，再用烧碱溶液溶解；滤饼溶解时，加入的烧碱溶液量按照滤饼溶 解后溶液中摩尔比A1203 Na20 =1:1. 4-1. 6计算，控制溶液中Na20浓度在230-250克 /升之间，温度110°c，溶解时间3小时；滤饼溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼用水洗涤 至 PH = 11。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的滤饼溶解将一次水解工序得到的 滤饼，用烧碱溶液进行溶解，是指将一次水解工艺段得到的滤饼用烧碱溶液溶解；滤饼溶解 时，控制溶解后溶液中A1203彡150克/升、Na20彡210克/升，溶解温度110°C，溶解时间 3小时。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的第二蒸发将一次水解工序得到的 滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液，是指将一次水解工艺段得到的滤液，加热进行蒸发浓缩； 浓缩时，控制溶液中Na20浓度达到150-250克/升为浓缩终点。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的率值调整将苛化工序得到的滤 饼加入率值调整原料，是指将上道苛化工艺段得到的滤饼，加入率值调整原料，并用水洗涤 至PH = 9-10 ；洗涤后，过滤，滤饼输入煅烧工序；加入的率值调整原料质量根据加入率值调整原料后的混合物料中质量比Al2O3 Fe2O3=I 0.8-1. 7、SiO2 (Al203+Fe203)= 1 1. 7-2. 7,SiO2 CaO = 1 2-3、(CaO-1. 65A1203_0. 35Fe203) 2. 8Si02 = 0. 82-0. 94计算确定。
全文摘要
利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和水泥工艺方法。属于铝硅酸盐矿物的化工开发利用方法。针对现有氧化铝工业中拜耳法、碱石灰烧结法和联合法工艺都不能提取氧化铝含量低于50％的高硅低铝矿物原料中的氧化铝的问题，本发明运用纯碱-烧碱联合法原理，采用纯碱和烧碱同时循环工艺，通过纯碱碱融-烧碱碱熔-水解-苛化-煅烧，实现提取高硅低铝矿物原料中85％的氧化铝的同时，其余组分全部转化成水泥，100％利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和水泥。工艺流程简洁，产品生产周期短；余热及洗涤液的回收循环利用，使生产成本大幅度降低。产品适用于造纸、油墨、印染、医药、建筑等行业；延伸开发的产品还可用于石化、橡塑、电解铝等行业。
文档编号C01F7/02GK101870488SQ20091002642
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者刘庆玲 申请人:刘庆玲