一种选矿烧结法生产氧化铝的方法与流程

背景技术：

1、目前高铁、高硫、高硅、高有机物含量的铝土矿工业生产氧化铝的方法主要采用碱-石灰石烧结法。

2、现有的碱-石灰烧结法是将矿石中的al2o3和sio2与na2o和cao反应生成na2o·al2o3和2cao·sio2,在生产过程中na2o不与al2o3和sio2生成nao·al2o3·1.7sio2，所以烧结法在生产过程中没有na2o和al2o3的化学反应损失。其主要存在的问题如下；一是添加石灰将矿石中的sio2合成2cao·sio2造成赤泥变性快，na2o和al2o3机械损失大，二是赤泥排放量大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种高效节能、安全环保、无尾矿排放的选矿烧结法溶出氧化铝的方法。

2、本发明的一种选矿烧结法溶出氧化铝的方法，包括以下步骤：

3、(1)矿石烘干:

4、粒度小于25mm的铝土矿经与步骤3来的烟气直接换热到110～130℃、烘干水分到5～8％后，进入步骤2矿石磨制；烟气经与矿石直接换热后,进入步骤38烟气处理；

5、(2)矿石磨制:

6、矿石磨制成粒度为60～80μm的矿粉后，进入步骤3矿粉加热；

7、(3)矿粉加热:

8、矿粉经步骤18来的烟气直接加热到800～900℃，去步骤4矿粉冷却；烟气经与矿粉直接换热后，去步骤1矿石烘干；

9、(4)矿粉冷却:

10、步骤3来的矿粉经与空气直接换热到60～80℃后，去步骤5矿粉除铁；空气经与矿粉直接换热到500～700℃后，去步骤39余热利用ⅰ；

11、(5)矿粉除铁:

12、步骤4来的矿粉经电磁除铁后，得到fe2o3产品，除铁后得到除铁矿去步骤6原料配制；

13、(6)原料配制:

14、除铁矿与步骤15来的蒸发不合格水和步骤18来的na2o混合，配制成摩尔比为[na2ok]/[sio2]＝1.1～1.2、固含为600～800g/l的矿浆后，进入步骤7sio2溶出；

15、(7)sio2溶出:

16、矿浆在0.8～1.0mpa的压力和160～170℃的温度下加热，保温停留50～60min得到硅酸钠溶出矿浆后，进入步骤8sio2溶出矿浆稀释沉降分离；

17、(8)sio2溶出矿浆稀释沉降分离:

18、硅酸钠溶出矿浆和步骤10来的滤渣经步骤9来的洗液稀释到溶液sio2固含800～1000g/l的矿浆，经沉降分离后，得到硅酸钠粗液和脱硅矿，硅酸钠粗液进入步骤10硅酸钠溶液精制；脱硅矿进入步骤9脱硅矿洗涤分离；

19、(9)脱硅矿洗涤分离:

20、脱硅矿经步骤15来的蒸发不合格水洗涤到洗液含na2o浓度小于0.01g/l、经液固分离，得到洗液和脱硅矿后，洗液进入步骤8sio2溶出矿浆稀释沉降分离；脱硅矿进入步骤19生料配制；

21、(10)硅酸钠溶液精制:

22、步骤8来的硅酸钠粗液经精制过滤，将其中浮游物降低到小于0.001g/l后，得到硅酸钠精液和滤渣，硅酸钠精液进入步骤11硅酸钠溶液碳酸化分解；滤渣进入步骤8sio2溶出矿浆稀释沉降分离；

23、(11)硅酸钠溶液碳酸化分解:

24、硅酸钠精液经与步骤40来的烟气中的co2按湿法硅酸钠制取白炭黑工艺混合反应，得到原硅酸浆液后，进入步骤12原硅酸浆液分离洗涤；

25、(12)原硅酸浆液洗涤分离:

26、原硅酸浆液经步骤15来的蒸发合格水洗涤、分离后，得到原硅酸和sio2碳分母液，原硅酸进入步骤13原硅酸煅烧；sio2碳分母液进入步骤14sio2碳分母液净制；

27、(13)原硅酸煅烧:

28、燃料燃烧的高温将步骤12来的原硅酸加热到800～1000℃使原硅酸完全分解成sio2和h2o，得到sio2产品和烟气后；烟气去步骤40烟气余热利用ⅱ；

29、(14)sio2碳分母液净制:

30、步骤12来的sio2碳分母液经沉淀、过滤，得到滤液(sio2净制碳分母液)和滤渣，滤液进入步骤15sio2碳分母液蒸发；滤渣去步骤11碳酸化分解；

31、(15)sio2碳分母液蒸发:

32、步骤14来的滤液和步骤17来的分离液经加热浓缩到溶液na2oc固含为350～400g/l后，得到sio2碳分蒸发母液、蒸发合格水和蒸发不合格水，sio2碳分蒸发母液去步骤16sio2碳分蒸发母液沉降；蒸发合格水去步骤12原硅酸浆液分离洗涤；蒸发不合格水去步骤6原料配制和步骤9脱硅矿分离洗涤；

33、(16)sio2蒸发母液沉降:

34、sio2碳分蒸发母液经降温、搅拌、沉降使母液中的na2co3结晶析出，得到sio2的na2co3结晶浆液后，去步骤17sio2的na2co3结晶排出；

35、(17)sio2的na2co3结晶排出:

36、sio2的na2co3结晶浆液经液固分离，得到sio2的na2co3结晶和分离液后，sio2的na2co3结晶去步骤18na2co3结晶煅烧；分离液去步骤15sio2碳分母液蒸发；

37、(18)na2co3结晶煅烧:

38、燃料燃烧的高温将步骤17来的sio2的na2co3结晶加热到1750～1850℃，得到na2o和烟气后，na2o去步骤6的原料配制；烟气去步骤3矿粉加热；

39、(19)生料配制:

40、石灰、煤、步骤9来的脱硅矿和步骤35来的na2co3结晶，将na2co3中的na2o和石灰中cao与矿石(石灰、铝土矿和煤)中的al2o3、fe2o3、sio2、tio2按烧结法氧化铝生产工艺配制成生料(即配料摩尔比为[cao]/{[sio2]+[tio2]}＝1.95～2.0,[na2o]/{al2o3]+[fe2o3]}＝0.95～1.0)，煤粉按生料质量8～10％加入生料后，去步骤20生料烘干；

41、(20)生料烘干:

42、生料经与步骤23来的烟气直接换热到110～130℃、烘干水分到5～8％后，去步骤21的生料磨制；烟气经与生料直接换热后，去步骤38烟气处理；

43、(21)生料磨制:

44、生料经磨制到粒度为60～80μm生料粉后，去步骤22生料成球；

45、(22)生料成球:

46、生料粉经与步骤33来的蒸发不合格水混合制成粒径5～10mm的生料球后，去步骤23生料球烘干；

47、(23)生料球烘干:

48、生料球经被步骤24来的烟气直接加热到200～300℃后，去步骤24熟料烧结；烟气经与生料球直接换热后，去步骤20生料烘干；

49、(24)熟料烧结:

50、燃料在步骤25来的空气中燃烧产生的高温将步骤23来的生料球加热到1200～1300℃、保温停留2小时，得到熟料和烟气，熟料去步骤25熟料冷却；烟气去步骤23生料球烘干；

51、(25)熟料冷却:

52、熟料经与空气直接冷却到60～80℃后，去步骤26熟料溶出；空气经与熟料直接换热到500～700℃后，去步骤24熟料烧结；

53、(26)熟料溶出:

54、熟料经步骤36来的洗液(按传统烧结法熟料溶出工艺操作)将熟料中的铝酸钠溶出，得到铝酸钠溶出矿浆后，去步骤27al2o3溶出矿浆稀释沉降分离；

55、(27)al2o3溶出矿浆稀释沉降分离:

56、铝酸钠溶出矿浆被步骤36来的洗液混合稀释到固含800～1000g/l的矿浆，经沉降分离，得到铝酸钠粗液和尾矿后，铝酸钠粗液去步骤28铝酸钠溶液精制；尾矿去步骤36尾矿洗涤分离；

57、(28)铝酸钠溶液精制:

58、铝酸钠粗液经精制过滤，将其中浮游物降低到小于0.001g/l，得到铝酸钠精液和滤渣后，铝酸钠精液去步骤29铝酸钠溶液碳酸化分解；滤渣去步骤27al2o3溶出矿浆稀释沉降分离；

59、(29)铝酸钠溶液碳酸化分解:

60、铝酸钠精液和步骤32来的滤渣经与步骤41来的烟气中的co2按烧结法氧化铝碳酸化分解工艺混合反应得到氢氧化铝浆液后，去步骤30氢氧化铝浆液分离洗涤；

61、(30)氢氧化铝浆液洗涤分离:

62、氢氧化铝浆液经步骤33来的蒸发合格水洗涤、分离，得到氢氧化铝和al2o3碳分母液后，氢氧化铝去步骤31氢氧化铝煅烧；al2o3碳分母液去步骤32al2o3碳分母液净制；

63、(31)氢氧化铝煅烧:

64、步骤30来的氢氧化铝按现有氧化铝产生方法煅烧氢氧化铝工艺操作，得到al2o3产品和烟气后，烟气去步骤41烟气余热利用ⅲ；

65、(32)al2o3碳分母液净制:

66、步骤30来的al2o3碳分母液经沉降、过滤，得到滤液(al2o3净制碳分母液)和滤渣后，滤液进入步骤33al2o3碳分母液蒸发；滤渣去步骤29碳酸化分解；

67、(33)al2o3碳分母液蒸发:

68、步骤32来的滤液和步骤35来的分离液经加热浓缩到溶液na2oc固含为350～400g/l后，得到al2o3碳分蒸发母液、蒸发合格水和蒸发不合格水，al2o3碳分蒸发母液去步骤34al2o3碳分蒸发母液沉降；蒸发合格水去步骤30氢氧化铝浆液洗涤分离；蒸发不合格水去步骤22生料成球和步骤36尾矿洗涤分离；

69、(34)al2o3蒸发母液沉降:

70、al2o3碳分蒸发母液经降温、搅拌、沉降使母液中的na2co3结晶析出，得到na2co3结晶浆液后，去步骤35al2o3的na2co3结晶排出；

71、(35)al2o3的na2co3结晶排出:

72、al2o3的na2co3结晶浆液经液固分离，得到al2o3的na2co3结晶和分离液后，al2o3的na2co3结晶去步骤19生料配制；分离液去步骤33al2o3碳分母液蒸发；

73、(36)尾矿洗涤分离:

74、步骤27来的尾矿经洗涤分离，得到洗液和尾矿后，洗液去步骤26熟料溶出和步骤27al2o3溶出矿浆稀释沉降分离；尾矿去37尾矿煅烧；

75、(37)尾矿煅烧:

76、燃料燃烧的高温将尾矿加热到(na2o的沸点1950℃以上)2000～2100℃，得到脱碱矿产品和烟气(含气相na2o和k2o)后，烟气去步骤42余热利用ⅳ。

77、上述的一种选矿烧结法溶出氧化铝的方法，还包括步骤(38)烟气处理：步骤1、步骤20和步骤43来的烟气进入烟气处理，经处理后排入大气。

78、上述的一种选矿烧结法溶出氧化铝的方法，还包括步骤(39)余热利用ⅰ：步骤4来的空气经与水间接换热到40～50℃后，排入大气；水经与空气间接换热到150～250℃后，得到热水。

79、上述的一种选矿烧结法溶出氧化铝的方法，还包括步骤(40)余热利用ⅱ：步骤13来的烟气经与水间接换热到90～95℃后，去步骤11硅酸钠溶液碳酸分化分解；水经与空气间接换热到150～250℃后，得到热水；

80、上述的一种选矿烧结法溶出氧化铝的方法，还包括步骤(41)余热利用ⅲ：步骤31来的烟气经与水间接换热到90～95℃后，去步骤29铝酸钠溶液碳酸分化分解；水经与空气间接换热到150～250℃后,得到热水；

81、上述的一种选矿烧结法溶出氧化铝的方法，还包括步骤(42)余热利用ⅳ：步骤37来的烟气经与水间接换热到60～80℃后，去步骤43烟气气固分离；水经与烟气间接换热到150～250℃后，得到热水。

82、上述的一种选矿烧结法溶出氧化铝的方法，还包括步骤(43)烟气气固分离：烟气经气固分离后，得到固相na2o、k2o产品，烟气去步骤38烟气处理。

83、本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：本发明将矿粉加热使其中的铁矿物和硅矿物全部氧化成fe2o3和sio2，便于电磁除铁和sio2溶出及有机物、硫、磷等排出，得到无碱污染的高纯fe2o3产品；采用sio2溶出脱硅，得到选矿产品sio2(白炭黑)，大大减少了尾矿的排放量,变废为宝；脱硅矿al2o3含量高，提高了氧化铝生产单位产能，实现了节能增产的目的；采用干法烧结生产工艺，节省了水蒸发需要的能耗，降低了烟气粉尘和水分环保效果好；本发明扩大了生产氧化铝的原料范围，可使用高铁、高硫、高硅、高有机物铝土矿和粉煤灰及霞石等；将尾矿脱碱后，可得到无碱污染的稀有金属矿，不排尾矿，节约资源，高度环保；采用na2co3结晶煅烧技术制取na2o，解决了na2co3在低温下不能与sio2生产硅酸钠的问题，系统不需要苛化，解决了na2co3苛化浓度低和苛化渣污染，提高了苛性碱和矿浆浓度，有明显增产效益。