专利名称：氧化铝生产中产生的废物的加工方法
技术领域：
本发明涉及氧化铝生产中废物的加工领域，确切地说是有关氧化铝生产中废物-红色残渣的加工方法，目的是为了在黑色冶金，建筑材料和其它生产中应用。
已知的使红色残渣可能用于黑色冶金，其中用于烧结生产(DE，C1009210)为目的的红色残渣的造块法归结为将过滤过的红色残渣沉淀与石灰石(碳酸钙)混合，干燥混合物和将所生成的块状物粉碎。
上述方法的特点是由于高含量的微细分散的含铁相(针铁矿，粒度为1-10微米的铝针铁矿)，使红色残渣的过滤性很差;滤过的沉淀的含水量高。这些相应地或者导致燃料消耗的增加，或者引起石灰石消耗的增加。
已知的红色残渣加工方法(HU，B，No151998)归结于将事先粉碎至粒度小于0.01毫米的石灰(氧化钙)加入滤过的湿红色残渣中。上述方法的特点是石灰粉碎需要另外的费用以及在粉碎石灰、运输及计量时，由于逸出挥发性的有毒的石灰尘埃而使劳动的卫生条件变坏。
亦已知用未熟化(氧化钙)和熟化的石灰(氢氧化钙)或用熔烧过的白云石来使高含水量的红色残渣脱水的方法(JP，BNo55-207601)。此法中，以100份(按质量计算)干红色残渣中不少于3份(按质量)含钙化合物的比例，将上述物质加入滤过的高含水量红色残渣中，搅拌混合物至渣态消失。
此方法的缺点是大量消耗含钙化合物。若加含钙化合物时同时搅拌组成物的话，则第一部分全部反应掉，随时间中间部分反应掉一半，而最后部分仅当搅拌停止时才参加相互作用。
本发明的目的是要通过改变工艺操作来强化红色残渣脱水过程和降低含钙化合物消耗。
问题是这样解决的把红色残渣悬浊液过滤和用含钙化合物将所得沉淀脱水。按本发明，过滤前在红色残渣悬浊液中加入碳酸钙。这可降低沉淀的含水量并减少了含钙化合物的消耗。在红色残渣悬浊液中碳酸钙的加入量可以是被使用的含钙化合物总量的5-20%(质量百分比)。这可强化脱水过程，使过滤的比生产率增加不少于20%，沉淀含水量降低不少于10-15%，并减少了沉淀脱水用的含钙化合物的消耗。
作为所得沉淀脱水用的含钙化合物，可使用碳酸钙。
作为所得沉淀脱水用的含钙化合物，更好是利用氧化钙。氧化钙的加入能减少所得混合物的货流，这是由于氧化钙与沉淀中过量的水份发生生成氢氧化钙的化学反应，和上述相互反应放出的热量使沉淀干燥之故。
使用氧化钙时，为了强化脱水过程，最好将所得沉淀以1∶1-10的比例分为两部分。这时，第一部分沉淀与氧化钙的混合在搅拌强度为1.1-3.5千瓦/米3.分下进行，在所得的混合物中加入第二部分沉淀，并在0.2-1.0千瓦/米3.分的搅拌强度下混合。这又可附加降低含钙化合物消耗15-20%，且保证了混合设备的可靠工作(无渣化)。所提出的方法以下面的方式进行洗涤过和浓缩过的氧化铝生产中的红色残渣悬浊液(液固相比为2-3∶1)形式在连续运行的真空过滤器(例如盘状的或压滤机)上过滤，目的是部分地将多余的水份除去。为了强化这个与在过滤器上降低沉淀的含水量相连系的过程，过滤前在浓缩过的悬浊液中最好加入碳酸钙，粒度1毫米或小于1毫米，其加入量为处理过程中所使用的含钙化合物总量的5-20%(质量百分比)。过滤后沉淀的脱水采用与碳酸钙主要部分(80-85质量百分比)混合的方法，细粒组分(1毫米或更小)已从此部分碳酸钙中筛出并在过滤时已使用了。混合物进行到混合物消除触变状态，全部物料中团块的含水量为12-18(相对百分比)。与滤过的沉淀相混合的碳酸钙，可采用经破碎呈块状的材料，随后将混合物粉碎至粒度小于3毫米。
在过滤之前碳酸钙的加入能降低沉淀的含水量。碳酸钙消耗的下限(质量百分比为5)与滤过沉淀含水量的最明显的降低相对应，上限(质量百分比为20)能最大程度降低沉淀的含水量。在所述极限外，含水量的降低实际上终止。所得沉淀的脱水最好用碳酸钙，或氧化钙。
按同一方法混合时，被加入的氧化钙量亦决定于所造块物质的最终含水量(相对百分比为12-18)。
研究氧化钙水化的机理表明，所生成的氢氧化钙是具有比表面大的微细分散的物质。水通过这种物质层自动地转移实际上不可能。水转移条件由于反应表面移动效应而变得更复亲化，此效应是由于氢氧化钙生成时氧化钙的体积增加了10%而引起。接触表面的移动效应显著地增加了渣状态消失的时间。氧化钙的同时加入更增加了此效应。搞清搅拌开始和结束阶段沉淀的液相转移到氧化钙的不同机理，就有可能采用最佳混合方法，该方法是过滤后沉淀以1∶1-10分为两部分。第一部分沉淀在搅拌强度为1.1-3.5千瓦/米3.分条件下与氧化钙混合。
由于氧化钙仅与部分高含水量的沉淀进行高强度搅拌，因此沉淀剩下的水份与氧化钙能最完全地并在短期内相互作用，这缩短了从渣态转到散粒状态的时间，增加了混合器工作的可靠性。然后，在所得化合物中加入第二部分沉淀，并以较弱的强度0.2-1.0千瓦/米3.分进行搅拌。在搅拌的第二阶段，搅拌强度的减弱使氧化钙的水化过程能较完全进行，混合器无产生渣化危险。
在脱水第一和第二阶段加入的沉淀比例小于1∶10(即1/11，1/12等等)时，在第一阶段必需的块状氧化钙的自动破碎效应实际上达不到。当比例大于1∶1(例如1.5/1，2/1等等)时，得到的混合物具有粘结能力，这会引起料斗的积垢和增加第二阶段的搅拌时间。
质量交换强度在搅拌第一阶段小于1.1千瓦/米3.分，在第二阶段小于0.2千瓦/米3.分则不能保证氢氧化钙以最快速度从反应区排出。质量交换强度在第一阶段和第二阶段分别大于3.5和1.0千瓦/米3.分会使原料中相互接触的微观体积进行水化反应所必需的接触时间不够。
分析不同类型混合器中得到的实验数据表明，质量交换强度(η)可由下式决定η＝Z· (Q)/(V)其中Z-电能的比消耗，千瓦/吨;
Q-混合器的生产率，吨/分;
V-混合器的工作体积，米3。
为了更好地理解本发明，举出下面一些本发明中所提出的方法的实例。
实例1在洗涤和浓缩过的按拜尔方法加工铝土矿得到的悬浊液形式的红色残渣中(液固相重量比为2.2∶1)加入碳酸钙，其相对含水量为6%，加入量为0.17公斤/公斤渣(已换算成干渣)，是总使用量的5%(按质量)，粒度不大于1毫米。在温度为75℃和真空度为0.76×10帕斯卡条件下，在面积为0.3米2的真空过滤器上过滤所得的混合物。含水量为34%的滤过的沉淀与粒度不大于3毫米的碳酸钙相混合，碳酸钙量为3.33公斤/公斤渣(已换算成干渣)。混合物在浆叶混合器中搅拌至全部体积中含水量为14-15%。所述加工方法的结果列于表1。
实例2红色残渣的加工过程与实例1中所写的相似。此时，过滤前，在红色残渣的悬浊液中加碳酸钙，其量为0.31公斤/公斤渣(已换算成干渣)，是总使用量的10%(按质量)。
滤过的沉淀含水量为33%。在滤过的红色残渣沉淀中，以2.79公斤/公斤渣(已换算成干渣)加入碳酸钙，混合物被搅拌全部体积中含水量为14-15%。所述加工方法的结果列于表1。
实例3红色残渣加工过程与例1中所描写的相似。此时，过滤前，在红色残渣的悬浊液中加入0.59公斤/公斤渣(已换算成干渣)的碳酸钙[总使用量的20%(按质量)]。过滤过的沉淀含水量为31%。在过滤过的沉淀中加入碳酸钙，其量为2.36公斤/公斤渣(已换算成干渣)。搅拌至获得全部体积中含水量为14-15%的混合物。所述加工结果列于表1。
实例4红色残渣悬浊液加工过程相似于例1。这时，过滤前，在悬浊液中加入0.23公斤碳酸钙/公斤渣(已换算成干渣)。滤过的沉淀含水量为34%。滤过的沉淀与0.5公斤氧化钙/公斤渣(已换算成干渣)相混合，加入的氧化钙量以100%活性计算。所得混合物在浆叶混合器中搅拌至全部体积的含水量为14-15%。加工结果列于表1。
实例5(对照例)按拜尔法加工铝土矿得到的洗涤过和浓缩过的以悬浊液形式存在的红色残渣，(液固相的重量比为2.2∶1)，在温度为78℃，真空度为0.76×105帕斯卡，面积为0.3米2的真空过滤器上过滤。过滤过的沉淀具有41%含水量。滤过的沉淀与5.05公斤/公斤渣(已换算成干的)的碳酸钙相混合。混合物被搅拌至全部体积中的含水量为14-15%。混合物的比生产率是9.6吨/米3.小时。上述加工所得结果列于表1。
表1各例结果指标实例1实例2实例3实例4实例5(对照)按干沉淀计算的过滤比生产率，170175185173150公斤/小时，米2滤过沉淀的含水量，%3533313441含钙化合物的总消耗，69625925100(质量%)
实例6红色残渣悬浊液加工过程与例4相似。将含水量为34%的滤过的沉淀以1∶1比例分为两部分。在第一部分沉淀中加入0.4公斤/公斤渣(已换算成干的)的氧化钙。在搅拌强度为2千瓦/米3.分的条件下，混合物在混合器中搅拌，然后在所得混合物中引入第二部分沉淀，并在0.5千瓦/米3.分强度下搅拌。加工结果列于表2。
实例7在类似于例6所写的条件下进行加工。此时，滤过的沉淀以1∶5分为两部分。在第一部分沉淀中加入0.38公斤/公斤渣(已换算成干渣)氧化钙。加工结果列于表2。
实例8类似于例6中所写的条件下进行加工。此时，滤过的沉淀以1∶10分为两部分。所得结果见表2。
表2各例结果指标实例6实例7实例8混合器中残渣加工的生产率，相对%220＊320＊230＊氧化钙的比消耗，相对%191319＊相对于例5中所述的生产率进行计算。
实例9类似例6所述的进行加工。
此时，滤过的沉淀以1∶5的比例分为两部分。第一阶段搅拌强度为1.1千瓦/米3.分，第二阶段为0.2千瓦/米3.分，加工结果列于表3。
实例10类似例6所述的进行加工。
此时，滤过的沉淀以1∶5的比例分为两部分。第一阶段搅拌强度为3.5千瓦/米3.分，第二阶段为1.0千瓦/米3.分，加工结果列于表3。
表3各例结果指标实例9实例10残渣加工的生产率，相对%，280＊270＊氧化钙的比消耗，相对%1919＊相对于例5所示的生产率进行计算。
权利要求
1.把红色残渣悬浊液，过滤并用含钙化合物将所得沉淀脱水的氧化铝生产中的废物-红色残渣的加工方法的特点是过滤前，在红色残渣悬浊液中加入碳酸钙。
2.按照权利要求1的方法，其特点是以所使用的含钙化合物总量的质量百分数为5-20%的碳酸钙加入到红色残渣的悬浊液中。
3.按照权利要求1-2的方法，其特点是为了使沉淀脱水，含钙化合物采用碳酸钙。
4.按照权利要求1-2的方法，其特点是为了使沉淀脱水，含钙化合物采用氧化钙。
5.按照权利要求1-2和4的方法，其特点是将所得沉淀以1∶1-10的比例分为两部分。第一部分沉淀在搅拌强度为1.1-3.5千瓦/米3.分条件下与氧化钙混合，然后在所得混合物中加入第二部分沉淀，并在强度为0.2-1.0千瓦/米3.分条件下搅拌。
全文摘要
本发明是关于氧化铝生产中产生的废物的加工方法。氧化铝生产废物—红色残渣加工的方法归结为在红色残渣悬浊液中加入碳酸钙，过滤所得混合物，然后加入含钙化合物以进行所得沉淀的脱水。
文档编号C02F1/58GK1030564SQ87104740
公开日1989年1月25日 申请日期1987年7月10日 优先权日1987年7月10日
发明者弗拉迪米尔A·尤特科夫, 瓦迪姆S·斯密尔诺夫, 夫拉迪米尔K·乌斯蒂诺夫, 吉奥奇V·雅莫夫, 朱莉I·什米吉丁, 赛尔吉A·尼古拉耶夫, 拉里萨M·里茨克, 塔特亚那A·莎尔科娃 申请人:全苏铝镁电极工业科学研究设计院