一种利用低品位铝土矿制粒烧结生产氧化铝的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种利用低品位铝土矿制粒烧结生产氧化铝的系统，包括铝土矿储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、焦粉储罐、混料机、筒式造粒机、烧结机、立式磨、熟料粉溶出槽、脱硅机、种分槽和蒸发单元；各原料储罐均连接于混料机，混料机连接于筒式造粒机，所述筒式造粒机的出料管线与烧结机的进料口连接，烧结机的出料口连接于所述立式磨的进料溜槽。本实用新型提出的系统，针对低品位铝土矿难于提炼的缺陷，结合利用了冶炼领域的烧结技术，提出了全种分工艺技术，使烧结法工艺流程缩减了三分之一以上，综合计算种分分解率提高到90％以上，氧化铝的总回收率达到90％以上，降低了操作难度，减少设备及人员投入，降低了能耗。
【专利说明】
一种利用低品位铝土矿制粒烧结生产氧化铝的系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于冶炼领域，具体涉及一种制粒烧结法冶炼铝土矿的方法。
【背景技术】
[0002] 我国铝土矿资源品位(铝硅比）较低，用传统烧结法的生产工艺处理，不仅造成氧 化铝生产工艺复杂，而且增加了氧化铝生产的难度和生产成本。因此，目前我国大部分企业 均只采用拜耳法工艺，对中低品位矿，如果直接用单纯的拜耳法处理，将造成碱耗高、溶出 率差、成本急剧升高，特别是我国铝土矿中还含有伊利石等硅矿物，不能通过简单的预脱硅 予以去除，这些矿物在矿浆升温预热过程中易于发生反应，在换热面上析出钠硅渣，成为结 疤，使传热系数迅速下降。
[0003] 另一方面，铝工业是我国的基础产业，经济建设对铝土矿的需求量很大，而我国又 大多数是中低品位的铝土矿。随着铝土矿供矿品位下降的趋势日益加剧，我国许多铝土矿 资源因品位低难以利用，不得不从国外大量进口，资料表明，近年来我国铝土矿铝资源的对 外依存度高达55%。目前能够工业化处理低品位铝土矿的方法只有传统的烧结法技术，但 由于其工艺流程复杂、能耗高，造成生产成本居高不下，目前我国的烧结法生产线已基本处 于停产状态。
[0004] 虽然根据我国铝土矿资源的特点，一些科研单位和企业相应开发出了串联法和混 联法等技术以降低碱耗、提高氧化铝的回收率，但是这两种方法均需采用烧结法，这造成生 产系统复杂庞大、基建投资增加、能耗高、难于控制、产品质量较差等一系列问题，经济性不 佳，因此也逐步处于减产或停产状态。
[0005] 如何有效利用铝硅比5以下的中低品位铝土矿，解决我国铝土矿资源相对不足的 难题，已成为当务之急。 【实用新型内容】
[0006] 针对上述问题，本实用新型提供一种制粒烧结生产氧化铝的系统，实现利用低品 位铝土矿制粒烧结生产氧化铝的目的。
[0007] 实现本实用新型目的的技术方案为：
[0008] -种利用低品位铝土矿制粒烧结生产氧化铝的系统，包括铝土矿储罐、石灰石储 罐、纯碱储罐、焦粉储罐、混料机、筒式造粒机、烧结机、立式磨、熟料粉溶出槽、脱硅机、种分 槽和蒸发单元；
[0009] 所述铝土矿储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、焦粉储罐均连接于混料机，所述混料机 连接于筒式造粒机，所述筒式造粒机的出料管线与烧结机的进料口连接，所述烧结机的出 料口连接于所述立式磨的进料溜槽；
[0010]所述立式磨的出料槽通过管路连接所述熟料粉溶解槽，熟料粉溶解槽的排液管路 连接所述脱硅机，脱硅机通过管路连接所述种分槽;所述种分槽的出液管路连接所述蒸发 单元;所述蒸发单元通过管路连接混料机和筒式造粒机。
[0011] 其中，所述石灰石储罐和铝土矿储罐均连接有磨碎装置。
[0012] 其中，所述烧结机上方布置有点火炉。
[0013] 其中，所述蒸发单元包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一蒸发器的进液管路 与所述种分槽的出液管路连接，第二蒸发器的出口管路连接于混料机和筒式制粒机。
[0014] 利用本实用新型提出的系统，利用低品位铝土矿制粒烧结生产氧化铝的方法，包 括以下步骤：
[0015] (1)铝土矿、石灰石中加入纯碱、焦粉和碱液进行配料，所述碱液为循环铝酸钠溶 液，配料比例为铝土矿35~45:石灰石26~35%:纯碱5~15%:焦粉8~12% (干粉的质量 比），配料完成后，水分控制在15~30%;
[0016] (2)将配好的料连同体积量为85~90%的碱液一起加入混料机进行充分混合，再 用滚筒制粒机制粒，制粒加液量为剩余的10~15%，制粒粒径为3~8_，保证制成粒后的透 气性指数在40~60kPa。
[0017] (3)将成品粒在烧结机上进行烧结，烧结温度1400~1500°C，烧成后的熟料磨细为 熟料粉末；
[0018] (4)将熟料粉加水或调整液进行溶出，溶出条件为:液固比为3-4:1，溶出时间为15 ~20分钟，温度为70~75 °C。
[0019] (5)将步骤⑷得到的渣用水进行5~7次反向洗涤后，洗液作为步骤⑷的调整液， 渣进行堆存；
[0020] (6)将步骤(4)得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后脱硅，脱硅的温度160~180 °C，时间1~2小时；
[0021] (7)将步骤(6)得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到A1(0H)3,然后 焙烧得到氧化铝；
[0022] (8)将步骤(7)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步采用普通材质的蒸 发器蒸发到碱液浓度为Na20 280~300g/L，然后用镍材蒸发器再进行第二步蒸发排盐，得 到碱液浓度为Na20 500~600g/L;
[0023] (9)将第二步蒸发后的种分母液进行加种子降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶 体再加入到步骤(6)中进行溶解循环;结晶条件为:首温80~110°C，末温40~50°C，时间6~ 8小时；
[0024] (10)将步骤(9)得到的母液与步骤(8)得到的盐和步骤(6)得到的硅渣进行混合， 然后作为配料碱液返回到步骤(1)中，实现碱液循环。
[0025]其中，所述步骤（1)中，铝土矿为铝硅比5以下的低品位铝土矿。所用焦粉可选煤炭 焦粉，热值在7000大卡以上的即可。
[0026] 本实用新型与现有技术相比优点在于：
[0027] (1)本实用新型提出的方法，针对低品位铝土矿难于提炼的缺陷，结合利用了冶炼 领域的烧结技术，提出了全种分工艺技术，使烧结法工艺流程缩减了三分之一以上，综合计 算种分分解率提高到90%以上，氧化铝的总回收率达到90%以上，降低了操作难度，减少设 备及人员投入，降低了能耗。
[0028] (2)本实用新型实现了高浓度种分母液蒸发的突破，通过两步蒸发排盐技术，解决 了传统种分母液蒸发因排盐困难制约蒸发浓度的问题。
[0029] (3)本实用新型可以将部分廉价的工业纯碱转化为附加值高的液碱，进一步降到 了本技术的主产品的成本，经济效益明显。
[0030] 总之，本实用新型在传统烧结法生产氧化铝的技术上实现了重大突破，生产成本 及建厂投资都大幅度降低，在处理低品位铝土矿时效果突出，综合成本接近拜耳法生产成 本。同时在设备选型方面，在化工和冶金行业都有成熟的设备选择，工业化非常容易可行。
【附图说明】
[0031 ]图1:制粒烧结法生产氧化铝的系统结构图。
[0032]图2:制粒烧结法生产氧化铝的流程图。
[0033]图中器件与编号对于关系为:铝土矿储罐1、石灰石储罐2、纯碱储罐3、焦粉储罐4、 混料机5、筒式造粒机6、点火炉7、烧结机8、脱硅机9、立式磨10、种分槽11、熟料粉溶出槽12、 第二蒸发器13、第一蒸发器14。
【具体实施方式】
[0034] 现以以下最佳实施例来说明本实用新型，但不以此来限制本实用新型的范围。
[0035] 下面将通过不同实施例来描述本实用新型。本实用新型不局限于这些实施例中。
[0036] 实施例1
[0037]参见图1，一种利用低品位铝土矿制粒烧结生产氧化铝的系统，包括铝土矿储罐1、 石灰石储罐2、纯碱储罐3、焦粉储罐4、混料机5、筒式造粒机6、烧结机8、立式磨10、熟料粉溶 出槽12、脱硅机9、种分槽11和蒸发单元；
[0038]所述铝土矿储罐1、石灰石储罐2、纯碱储罐3、焦粉储罐4均连接于混料机5，所述混 料机连接于筒式造粒机6，所述筒式造粒机6的出料管线与烧结机8的进料口连接，所述烧结 机的出料口连接于所述立式磨10的进料溜槽；
[0039] 所述立式磨10的出料槽通过管路连接熟料粉溶出槽12,熟料粉溶出槽的排液管路 连接所述脱硅机9，脱硅机9通过管路连接所述种分槽11;所述种分槽11的出液管路连接蒸 发单元。
[0040] 其中，石灰石储罐2和铝土矿储罐1均连接有磨碎装置。
[0041] 烧结机上方布置有点火炉7。
[0042] 其中，所述蒸发单元包括第一蒸发器14和第二蒸发器13,所述第一蒸发器的进液 管路与所述种分槽的出液管路连接，第二蒸发器13的出口管路连接于混料机5和筒式制粒 机6〇
[0043]采用本实施例的系统，原料铝土矿(A/S为3.5)及石灰石采用山西孝义地区矿，其 成分如表1、2所不。
[0044] 表1:铝土矿成分
[0046] 表2:石灰石成分
[0047]
[0048] 生产氧化铝的流程见图2,首先将铝土矿(成分如表1)、石灰石(成分如表2)分别破 碎至2~5mm，然后将其分别磨细至粒度为-0.074mm占85%以上，将焦粉破碎至1~3mm。然后 将铝土矿粉、石灰石粉、焦粉、纯碱粉按干粉质量比例铝土矿35:石灰石26:纯碱6:焦粉8进 行充分混合，然后准备碱液，碱液为循环铝酸钠溶液，浓度为Na20 51 Og/L，ak = 14，得到的 配料水分30%，碱比为1，钙比为2。
[0049] 将配好的料加入混料机进行第一次混合，一混完的料进入二次混料机，二次混料 机机同时喷入碱液，用量为配料用量的3/17 ;在筒式制粒机内进行制粒，颗粒分布为3~ 8mm 〇
[0050] 将成品粒料及铺底料和边料布于烧结机上进行烧结，控制点火温度1050°C，点火 负压大于4KPa，烧结温度1400~1500 °C，烧结负压8~8.5KPa。然后将烧结块磨细到- 0.074mm占90%以上的熟料粉磨。
[0051 ]将磨制好的熟料粉加调整液在溶出槽内进行溶出，液固比为3.5:1，配置的溶出液 的浓度Na20 50g/L，ak = 1.2，溶出时间为20分钟，温度为75 °C。
[0052] 将溶出得到的渣用水进行7次反向洗涤后，洗液作为溶出调整液（与熟料粉混合 用），渣进行堆存。
[0053] 将溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后，用一段种分蒸发母液调整ak为1.5， AL203浓度控制为120g/L，加入脱硅种子在脱硅机内进行脱硅。脱硅条件为:种子量60g/L，温 度160°C，时间1小时，脱硅完成后，浆液用叶滤机进行精制，精液进行种分分解，脱硅渣与循 环母液混合回头配料。
[0054] 脱硅得到的精液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到A1(0H)3,然后焙烧得到 氧化铝。
[0055] 分解得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步用常规六效降膜蒸发器蒸发 到碱液浓度为Na20280~300g/L，然后再用镍材蒸发器进行第二步蒸发排盐，得到碱液浓度 为Na2〇 510g/L。
[0056] 将第二步蒸发后的种分母液进行加种子降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体 再加入到溶出粗液中进行溶解循环。结晶条件为:首温80°C，末温50°C，种子量20g/L，时间6 小时。
[0057] 将结晶得到的循环母液与蒸发排出盐和脱硅得到的硅渣进行混合，然后作为配料 碱液返回进行配料，实现碱液循环。
[0058] 按种分分解步骤和两步蒸发排盐步骤得到的分解循环母液综合计算，种分分解率 达到95 %。
[0059] 本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本实用新 型，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例 的变换、变型都将落在本实用新型权利要求的范围内。
【主权项】
1. 一种利用低品位铝土矿制粒烧结生产氧化铝的系统，其特征在于，包括铝土矿储罐、 石灰石储罐、纯碱储罐、焦粉储罐、混料机、筒式造粒机、烧结机、立式磨、熟料粉溶出槽、脱 硅机、种分槽和蒸发单元； 所述铝土矿储罐、石灰石储罐、纯碱储罐、焦粉储罐均连接于混料机，所述混料机连接 于筒式造粒机，所述筒式造粒机的出料管线与烧结机的进料口连接，所述烧结机的出料口 连接于所述立式磨的进料溜槽； 所述立式磨的出料槽通过管路连接所述熟料粉溶出槽，熟料粉溶出槽的排液管路连接 所述脱硅机，脱硅机通过管路连接所述种分槽;所述种分槽的出液管路连接所述蒸发单元； 所述蒸发单元通过管路连接混料机和筒式造粒机。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述石灰石储罐和铝土矿储罐均连接有磨 碎装置。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述烧结机上方布置有点火炉。4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发单元包括第一蒸发器和第二蒸发 器，所述第一蒸发器的进液管路与所述种分槽的出液管路连接，第二蒸发器出口管路连接 于混料机和筒式造粒机。
【文档编号】C01F7/02GK205590314SQ201620118389
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年2月6日
【发明人】张广, 麻树春
【申请人】杭州锦江集团有限公司