硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺的制作方法

文档序号:3440780阅读:261来源:国知局
专利名称:硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺的制作方法
技术领域
本发明涉及一种氧化铝工业领域,尤其是一种酸法提取氧化铝的工艺。
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、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,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硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,它生产成本低,能得到满足国家标准要求的冶金级氧化铝,以克服现有技术的不足。本发明是这样实现的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,将高铝粉煤灰与稀硫酸混合,制备成原矿浆A ;采用连续溶出的方式在中压条件下从原矿浆A中溶出得到料浆;将溶出的料浆采用沉降槽分离,并进行反向洗涤,洗涤完成后的沉降槽底流用压滤机过滤,滤饼为洗干净的酸渣B,沉降槽的溢流为硫酸铝粗液C,将酸渣B送入酸渣堆场;将硫酸铝粗液C通过控制过滤进行净化,并通过树脂吸附脱铁后,得到纯净的硫酸铝溶液D ;将纯净的硫酸铝溶液D送入蒸发工序中进行蒸发,去纯净的硫酸铝溶液D中的水分, 使纯净的硫酸铝溶液D中的硫酸铝E以Al2 (SO4) 3 · ηΗ20形式结晶析出;将硫酸铝E送往硫酸铝焙烧工序,硫酸铝E经过焙烧后分解得到氧化铝F及SO3气体G。与高铝粉煤灰进行混合的稀硫酸浓度为25 40%。从原矿浆A中溶出酸渣B的溶出温度为150 180°C,溶出时间为60 90min,溶出压力为0. 8 1. Ompa,氧化铝溶出率为85 95%,溶出配料比采用氧化铝溶出化学反应理论计算量为1.0值。在溶出过程中保持对原矿浆A进行搅拌。酸渣B进行一次分离,并进行4 5次反向洗涤,分离及洗涤后沉降槽底流固含 250 450g/l,滤饼含水率彡35%,每吨酸渣的洗水量为1. 5 2. 5t。析出的硫酸铝E经液固分离后滤饼的含水率小于6%。将硫酸铝E在焙烧后得到的SO3气体G返回制酸工序中制成浓度为25 40%的稀硫酸。在将高铝粉煤灰与稀硫酸混合前,先采用磁选机对高铝粉煤灰进行除铁处理,再将脱铁后的高铝粉煤灰与稀硫酸混合后,制备成原矿浆A,并送往中压溶出工序。硫酸铝E的焙烧温度为800 1100°C。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,并通过分离、洗涤、过滤、焙烧等工序来得到满足国家标准要求的冶金级氧化铝,使粉煤灰得到合理利用,并且成本低廉,经济合理,而且对设备的影响小。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。
具体实施方式
本发明的实施例1 硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,将Al2O3质量百分比含量为30%的高铝粉煤灰采用磁选机对粉煤灰进行除铁,将脱铁后的高铝粉煤灰与浓度为40%的稀硫酸混合,溶出配料比采用氧化铝溶出化学反应理论计算量为1. 0值的配比进行混合,制备成原矿浆A ;用溶出进料泵将原矿浆A送入溶出装置中,采用套管预热、 压煮器(溶出装置主要由套管预热器、压煮器、自蒸发器组成,其材质采用铅合金,铅合金材料在此温度范围可以耐硫酸腐蚀)保温溶出的连续溶出方式,保持溶出压力为0. 9MPa,在 160°C下保温停留1. 5小时进行溶出,同时,为了提高溶出效果,还在压煮器内配备搅拌装置,使其在溶出过程中保持对原矿浆A进行搅拌,从原矿浆A中溶出得到料浆,其中氧化铝的溶出率为95% ;将溶出的料浆采用沉降槽进行一次分离,再进行4次反向洗涤,分离及洗涤后沉降槽底流的固含量为400g/L,洗涤完成后的沉降槽底流用压滤机过滤,滤饼为洗干净的酸渣B,滤饼含水率为30%(每吨酸渣的洗水量为2. 0t),沉降槽的溢流为硫酸铝粗液C, 将酸渣B送入酸渣堆场;将剩下的硫酸铝粗液C通过控制过滤进行净化,并通过树脂吸附脱铁后,得到纯净的硫酸铝溶液D ;将纯净的硫酸铝溶液D送入蒸发工序中,采用4效强制循环蒸发器进行蒸发,去纯净的硫酸铝溶液D中的水分,使纯净的硫酸铝溶液D中的硫酸铝E 以Al2 (SO4) 3 · IiH2O形式结晶析出,析出的硫酸铝E经液固分离后滤饼的含水率为4% ;将硫酸铝E送往硫酸铝焙烧工序,采用回转窑进行焙烧,焙烧温度为950°C,使其硫酸铝E分解得到氧化铝F及SO3气体G,将SO3气体G返回制酸工序中制成浓度为40%的稀硫酸,将其作为返回中压溶出工序的配料来循环使用。本发明的实施例2 硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,将Al2O3质量百分比含量为42%的高铝粉煤灰采用磁选机对粉煤灰进行除铁,将脱铁后的高铝粉煤灰与浓度为32%的稀硫酸混合,溶出配料比采用氧化铝溶出化学反应理论计算量为1. 0值的配比进行混合,制备成原矿浆A ;用溶出进料泵将原矿浆A送入溶出装置中,采用套管预热、 压煮器保温溶出的连续溶出方式,保持溶出压力为1. OMPa,在180°C下保温停留2. 0小时进行溶出,从原矿浆A中溶出得到料浆,其中氧化铝的溶出率为85% ;将溶出的料浆采用沉降槽进行一次分离,再进行5次反向洗涤,分离及洗涤后沉降槽底流的固含量为300g/L,洗涤完成后的沉降槽底流用压滤机过滤,滤饼为洗干净的酸渣B,滤饼含水率为35% (每吨酸渣的洗水量为2. 5t),沉降槽的溢流为硫酸铝粗液C,将酸渣B送入酸渣堆场;将剩下的硫酸铝粗液C通过控制过滤进行净化,并通过树脂吸附脱铁后,得到纯净的硫酸铝溶液D ;将纯净的硫酸铝溶液D送入蒸发工序中,采用2效强制循环蒸发器进行蒸发,去纯净的硫酸铝溶液 D中的水分,使纯净的硫酸铝溶液D中的硫酸铝E以Al2 (SO4)3 · IiH2O形式结晶析出,析出的硫酸铝E经液固分离后滤饼的含水率为6% ;将硫酸铝E送往硫酸铝焙烧工序,采用回转窑进行焙烧,焙烧温度为1100°C,使其硫酸铝E分解得到氧化铝F及SO3气体G,将SO3气体 G返回制酸工序中制成浓度为32%的稀硫酸,将其作为返回中压溶出工序的配料来循环使用。根据煤炭产地的不同,高铝粉煤灰中通常含有1 3%的氧化铁(Fe2O3),由于氧化铁在高温下易于与硫酸反应形成硫酸铁溶于溶液中,给后序的硫酸铝溶液净化增加负担, 故应尽可能在原料准备工序将其除去,因此通过采用磁选机对粉煤灰进行除铁,可以脱除粉煤灰中70 80%的氧化铁,为后续的净化加工减轻负担。由于生产过程中高铝粉煤灰含有的其他金属参与化学反应,以及酸渣会将少量硫酸带进酸渣堆场,生产中硫酸每循环一次需要消耗少量硫酸,故生产过程中需要补充少量新酸,预计酸消耗为每吨氧化铝消耗硫酸 40 70kg。
权利要求
1.一种硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于将高铝粉煤灰与稀硫酸混合,制备成原矿浆A ;采用连续溶出的方式在中压条件下将原矿浆A溶出得到料浆;将溶出的料浆采用沉降槽分离,并进行反向洗涤,洗涤完成后的沉降槽底流用压滤机过滤,滤饼为洗干净的酸渣B,沉降槽的溢流为硫酸铝粗液C,将酸渣B送入酸渣堆场;将硫酸铝粗液C通过控制过滤进行净化,并通过脱铁后,得到纯净的硫酸铝溶液D ;将纯净的硫酸铝溶液D送入蒸发工序中进行蒸发,去纯净的硫酸铝溶液D中的水分,使纯净的硫酸铝溶液 D中的硫酸铝E以Al2 (SO4) 3 · ηΗ20形式结晶析出;将硫酸铝E送往硫酸铝焙烧工序,硫酸铝E经过焙烧后分解得到氧化铝F及SO3气体G。
2.根据权利要求1所述的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于与高铝粉煤灰进行混合的稀硫酸浓度为25 40%。
3.根据权利要求1所述的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于从原矿浆A中溶出酸渣B的溶出温度为150 180°C,溶出时间为60 90min,溶出压力为0. 8 1. Ompa,氧化铝溶出率为85 95%,溶出配料比采用氧化铝溶出化学反应理论计算量为1.0值。
4.根据权利要求1或3所述的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于在溶出过程中保持对原矿浆A进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于酸渣B进行一次分离,并进行4 5次反向洗涤,分离及洗涤后沉降槽底流固含250 450g/l,滤饼含水率彡35%,每吨酸渣的洗水量为1. 5 2. 5t。
6.根据权利要求1所述的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于析出的硫酸铝E经液固分离后滤饼的含水率小于6%。
7.根据权利要求1所述的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于将硫酸铝E在焙烧后得到的SO3气体G返回制酸工序中制成浓度为25 40%的稀硫酸。
8.根据权利要求1所述的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于在将高铝粉煤灰与稀硫酸混合前,先采用磁选机对高铝粉煤灰进行除铁处理,再将脱铁后的高铝粉煤灰与稀硫酸混合后制备成原矿浆A,并送往中压溶出工序。
9.根据权利要求1所述的硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,其特征在于硫酸铝E的焙烧温度为800 1100°C。
全文摘要
本发明公开了一种硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺,将高铝粉煤灰与稀硫酸混合,制备成原矿浆A;将原矿浆A溶出得到酸渣B及硫酸铝粗液C;将硫酸铝粗液C通过控制过滤进行净化并脱铁后,得到纯净的硫酸铝溶液D;将纯净的硫酸铝溶液D送入蒸发工序中进行蒸发,去纯净的硫酸铝溶液D中的水分,使纯净的硫酸铝溶液D中的硫酸铝析出;再将硫酸铝E送往硫酸铝焙烧工序,硫酸铝E经过焙烧后分解得到氧化铝F及SO3气体G。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,并通过分离、洗涤、过滤、焙烧等工序来得到满足国家标准要求的冶金级氧化铝,使粉煤灰得到合理利用,并且成本低廉,经济合理,而且对设备的影响小。
文档编号C01F7/02GK102398913SQ20101028102
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
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