一种利用低品位铝土矿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生产氧化铝的系统，包括铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐、混料机、圆盘造球机、烧结机、立式磨、脱硅槽、种分槽、蒸发单元；所述铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐均连接于混料机，所述混料机连接于圆盘造球机，圆盘造球机的出料管线与带式焙烧机连接，带式焙烧机连接于立式磨；立式磨连接溶出槽，溶出槽的液相通过管路连接脱硅槽，脱硅槽通过管路连接种分槽；所述种分槽的出液管路连接所蒸发单元。本实用新型的技术在氧化铝传统烧结法技术的基础上，采用了干法烧成技术，通过在脱硅、分解、蒸发、熟料先干磨再溶出等方面的整合，从整个流程上实现了干法烧成技术。使氧化铝的设备产能大幅提高，能耗实现了大幅度的下降。
【专利说明】
一种利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于冶炼领域，具体涉及一种球团法冶炼铝土矿的系统。
【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] 针对本领域存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于球团法利用低品 位铝土矿生产氧化铝的方法，克服现有的碱石灰烧结法工艺的不足，改进和简化工艺，以实 现降低生产成本的目的。
[0007] 实现本实用新型上述目的的技术方案为：
[0008] -种基于球团法利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统，包括铝土矿、石灰石矿、纯 碱储罐、混料机、圆盘造球机、带式焙烧机、立式磨、脱硅槽、种分槽、蒸发单元；
[0009] 所述铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐均连接于混料机，所述混料机连接于圆盘造球 机，所述圆盘造球机的出料管线与带式焙烧机的进料口连接，所述带式焙烧机的出料口连 接于所述立式磨的进料溜槽;所述立式磨的出料槽连接有溶出槽，所述溶出槽通过液相管 路连接脱硅槽，脱硅槽通过管路连接种分槽；
[0010] 所述种分槽的出液管路连接所蒸发单元;所述蒸发单元通过管路连接混料机和圆 盘造球机。
[0011] 进一步地，所述蒸发单元包括六效蒸发器和镍制蒸发器，所述六效蒸发器的进液 管路与所述种分槽的出液管路连接，所述六效蒸发器通过管路连接镍制蒸发器的进液管 路;所述镍制蒸发器的出口管路连接有结晶槽，所述结晶槽的液相管路与混料机和圆盘造 球机连接。
[0012] 所述六效蒸发器为普通材质的蒸发器，例如不锈钢材质。
[0013] 才用本实用新型提出的系统，基于球团法利用低品位铝土矿生产氧化铝的方法， 包括以下步骤：
[0014] (1)铝土矿、石灰石矿、纯碱和碱液进行配料，其中碱液为循环铝酸钠溶液，配料比 例按质量份计，错土矿35~45份、石灰石26~35份、纯碱5~15份，配料完成后，水分控制在 15~26% ;
[0015] (2)将配好的料加入混料机进行充分混合，再用圆盘造球机造球团，球团粒径为8 ~20mm;
[0016] (3)将成品球团经过烘干、干燥、预热、烧结和冷却五个阶段烧结成烧结球团，然后 将烧结球团采用立磨进行干磨，磨细为-〇. 〇74mm占90%以上的熟料粉末；
[0017] (4)将熟料粉加调整液进行溶出，溶出条件为液固比为3-4:1，溶出时间为15~20 分钟，温度为75 °C;
[0018] (5)将步骤(4)得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后进行脱硅;脱硅温度160~180 °C，时间1~2小时；
[0019] (6)将步骤(5)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；
[0020] (7)将步骤(6)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步蒸发到碱液浓度为 Na20 280~300g/L，然后再采用镍材蒸发器进行第二步蒸发排盐，得到碱液浓度为Na20 500 ~600g/L;
[0021] (8)将第二步蒸发后的种分母液进行降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体再加 入到步骤(5)中进行溶解循环；
[0022] (9)将步骤(8)得到的母液与步骤(7)得到的纯碱（即排盐得到的盐)和步骤(5)得 到的硅渣(硅渣有少量，返回第（1)步以再提氧化铝)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。
[0023]本实用新型技术所采用的铝土矿为铝硅比5以下的低品位铝土矿；
[0024] 其中，所述步骤（1)中，将铝土矿和石灰石矿分别破碎至2~5mm以下，再磨细至粒 度为-0.074mm占85%以上的粉末。
[0025] 其中，所述步骤（1)中，碱液浓度为Na20 500~600g/L，苛性化系数ak=12~30。
[0026] 其中，所述步骤(2)中，用圆盘造球机造球团中加入和步骤(1)同样的碱液，造球加 液量与步骤(1)配料的碱液体积比为13:87。
[0027] 本实用新型与现有技术相比优点在于：
[0028] 本实用新型的技术在氧化铝传统烧结法技术的基础上，采用了干法烧成技术，通 过在脱硅、分解、蒸发、熟料先干磨再溶出等方面的整合，从整个流程上实现了干法烧成技 术。使氧化铝的设备产能大幅提高，能耗实现了大幅度的下降。
[0029] 本实用新型技术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。
[0030]本实用新型系统的设备选型方面，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:球团法生产氧化铝的系统结构图。
[0032]图2为采用低品位铝土矿生产氧化铝的流程图。
[0033]图中，1为铝土矿储罐，2为石灰石储罐，3为纯碱储罐，4为混料机，5为圆盘造球机， 6为带式焙烧机，7为立式干磨机，8为脱硅反应槽，9为种分槽，10为六效蒸发器，11为镍材蒸 发器，12为溶出槽，13为结晶槽。
【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， 可以在前述化学成分与制造方法范围内加以调整实施。
[0036] 实施例1:
[0037]参见图1，一种基于球团法利用低品位铝土矿生产氧化铝的系统，包括铝土矿储罐 1、石灰石矿储罐2、纯碱储罐3、混料机4、圆盘造球机5、带式焙烧机6、立式磨7、脱硅槽8、种 分槽9、蒸发单元；
[0038] 所述铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐均连接于混料机4，所述混料机4连接于圆盘造球 机5，所述圆盘造球机5的出料管线与带式焙烧机6的进料口连接，所述带式焙烧机的出料口 连接于所述立式磨7的进料溜槽;所述立式磨7连接溶出槽12,溶出槽12的液相通过管路连 接脱硅槽8，脱硅槽通过管路连接种分槽9;
[0039] 所述种分槽9的出液管路连接所蒸发单元;所述蒸发单元通过管路连接混料机和 圆盘造球机。
[0040] 所述蒸发单元包括六效蒸发器10(Q345材质)和镍制蒸发器11，所述六效蒸发器10 的进液管路与所述种分槽9的出液管路连接，六效蒸发器通过管路连接镍制蒸发器11的进 液管路;所述镍制蒸发器的出口管路连接有结晶槽13,所述结晶槽13的液相管路与混料机 和圆盘造球机连接。
[0041] 采用低品位铝土矿生产氧化铝的流程见图2。
[0042] 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所示。
[0043] 表1:铝土矿成分 [0044]
[0045] 表2:石灰石成分
[0046]
[0047]首先将错土矿（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。然后将铝土矿粉、石灰石粉、纯碱粉(碳酸钠)按比例 40:30:10充分混合。然后准备循环铝酸钠溶液为碱液，其浓度为Na 20 510g/L，a k=14。将 准备好的碱液分为两部分，体积比例为87:13。占87%的碱液与配料土矿粉、石灰石粉、纯碱 粉混合，控制水分26%，得到的混合物碱比为1，钙比为2。
[0048] 将配好的料加入强力混料机进行充分混合，再用圆盘造球机造球团，造球加液量 为剩余的13 %碱液，制得的球团粒径为8~12mm，抗压强度均大于10N。
[0049] 将成品球团经过烘干、干燥、预热、烧结和冷却五个阶段烧结成烧结球团，其中温 度控制为1〇〇°(：、600°(：、900、1000°(：、80°(：，时间控制为5分钟、10分钟、10分钟、50分钟、10分 钟。然后磨细到-0.074mm占90%以上的熟料粉磨。
[0050] 将磨制好的熟料粉加调整液在溶出槽内进行溶出，溶出条件为：碱液浓度Na20 50g/L，ak = 1.2，液固比为3-4:1，溶出时间为15-20分钟，温度为75 °C。
[0051 ]将溶出得到的渣进行6次反向洗涤后，洗液作为溶出的调整液，渣进行堆存。
[0052]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， AL2〇3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（用 作脱硅种子)与循环母液混合回头配料。
[0053] 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。
[0054] 分解得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步用六效降膜蒸发器蒸发到碱 液浓度为Na20 280~300g/L，然后再用镍材蒸发器进行第二步蒸发，得到碱液浓度为Na20 580g/L〇
[0055] 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。
[0056] 将结晶得到的循环母液与蒸发排出的盐(纯碱)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。
[0057] 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、混料机、圆盘造球机、带式焙烧机、立式磨、脱硅槽、种分槽、蒸发单元； 所述铝土矿、石灰石矿、纯碱储罐均连接于混料机，所述混料机连接于圆盘造球机，所 述圆盘造球机的出料管线与烧结机的进料口连接，所述带式焙烧机的出料口连接于所述立 式磨的进料溜槽;所述立式磨连接有溶出槽，溶出槽通过液相管路连接脱硅槽，脱硅槽通过 管路连接种分槽； 所述种分槽的出液管路连接所蒸发单元;所述蒸发单元通过管路连接混料机和圆盘造 球机。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发单元包括六效蒸发器和镍制蒸发 器，所述六效蒸发器的进液管路与所述种分槽的出液管路连接，所述六效蒸发器通过管路 连接镍制蒸发器的进液管路;所述镍制蒸发器的出口管路连接有结晶槽，所述结晶槽的液 相管路与混料机和圆盘造球机连接。
【文档编号】C01F7/08GK205603238SQ201620119135
【公开日】2016年9月28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