專利名稱：氧化鋁生產(chǎn)中石灰的消化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種氧化鋁生產(chǎn)中石灰的消化方法，涉及氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)，特別適用于以一水硬鋁石型鋁土礦為原料的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的石灰消化生產(chǎn)過程。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)氧化鋁的方法主要有拜耳法、燒結(jié)法和混聯(lián)法。拜耳法具有生產(chǎn)流程簡單，能耗低，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好、純度高的特點。出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，對于一水硬鋁石型鋁土礦一般采用燒結(jié)法或混聯(lián)法生產(chǎn)氧化鋁，其工藝流程復(fù)雜、消耗大、產(chǎn)品質(zhì)量低、過程不易控制。
為降低生產(chǎn)成本和提高氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量，目前，開發(fā)應(yīng)用了以拜耳法為基礎(chǔ)的選礦拜耳法、石灰拜耳法等氧化鋁生產(chǎn)方法，這些方法中均以強(qiáng)化一水硬鋁石型鋁土礦的溶出為主要技術(shù)之一。
強(qiáng)化一水硬鋁石溶出，必須要添加溶出添加劑。在工業(yè)生產(chǎn)中，一般采用在溶出原礦漿的配制過程添加石灰，也就是添加氧化鈣，其目的在于消除鋁土礦中TiO2的不良影響；促進(jìn)針鐵礦向赤鐵礦的轉(zhuǎn)變，改善赤泥的沉降效果；提高氧化鋁的溶出率；促使一部分SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)樗袷?，減少水合鋁硅酸鈉的含量，降低堿耗；清除雜質(zhì)的影響。
工業(yè)生產(chǎn)中，通常采用石灰和鋁土礦按生產(chǎn)要求的比例一同入磨，磨制成合格的原礦漿。但是該方法降低了磨機(jī)的產(chǎn)能，而且未分解的碳酸鈣進(jìn)入流程后發(fā)生反苛化反應(yīng)，降低溶出效果和增加蒸發(fā)母液的排鹽量，對生產(chǎn)十分不利。
2003年1月8日公開專利申請?zhí)朇N02125586.5專利“一種氧化鋁生產(chǎn)中石灰的加入方法”，其特點在于首先將工業(yè)石灰采用母液用化灰機(jī)化成石灰乳，過濾除去未分解的碳酸鈣和未完全燃燒的焦炭渣，化灰后的石灰乳固含為50～200g/l，石灰乳在鋁土礦磨礦后作為沖排礦液進(jìn)入常規(guī)的氧化鋁生產(chǎn)過程。該專利方法減少了石灰中雜質(zhì)在拜耳法生產(chǎn)中的不良影響，提高了原料磨的產(chǎn)能，減少了排鹽量，改善了皮帶輸送系統(tǒng)的作業(yè)環(huán)境。
專利號為ZL00113438.8的“一種硬鋁石型鋁土礦精礦生產(chǎn)氧化鋁方法”專利中，公開了一種以中低鋁硅比(A/S4～8)的一水硬鋁石型鋁土礦，經(jīng)正浮選脫硅后得到鋁精礦(A/S＞10)為原料生產(chǎn)氧化鋁的方法。其過程為不需再磨礦的鋁精礦、循環(huán)堿液、石灰乳按要求比例加入礦漿槽進(jìn)行礦漿配制成合格的礦漿，石灰乳是以循環(huán)堿液消化石灰得到的，礦漿經(jīng)預(yù)脫硅處理后送入高壓溶出器進(jìn)行高壓溶出，然后進(jìn)行常規(guī)的拜耳法生產(chǎn)。
上述兩項專利中，溶出原礦漿配制中的石灰均是采用循環(huán)堿液消化得到的石灰乳。
為追求較好的溶出效果，在生產(chǎn)中控制循環(huán)堿液的苛性堿濃度Nk比較高，一般在200～260g/l，相應(yīng)的其溶液中Al2O3的含量在90～160g/l，SiO2的含量約在0.5～1.5g/l。在生產(chǎn)應(yīng)用中，以循環(huán)堿液消化石灰進(jìn)行調(diào)配的原礦漿，其溶出指標(biāo)往往較差，即使通過加大石灰的添加量，即提高原礦漿固相的鈣硅比(氧化鈣和氧化硅的重量比)[C/S]，也難以使指標(biāo)好轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時溶出赤泥鋁硅比(氧化鋁和氧化硅的重量比)A/S高達(dá)3.00以上，赤泥的鈉硅比(氧化鈉和氧化硅的重量比)N/S達(dá)0.40以上。
經(jīng)過對上述赤泥進(jìn)行物相成分檢測，發(fā)現(xiàn)有1％～5％以銳鈦礦形式存在的含鈦礦物，說明采用循環(huán)堿液消化石灰得到的石灰乳，在溶出過程中石灰乳中氧化鈣未起到應(yīng)有的作用，致使溶出赤泥A/S偏高，影響了氧化鋁溶出率的提高和氧化鋁生產(chǎn)中堿耗的降低。
分析其原因，主要是以循環(huán)堿液消化的石灰乳，在石灰消化過程中氧化鈣和循環(huán)堿液中的氧化鋁、氧化硅發(fā)生反應(yīng)，生成水化石榴石，其分子式為3CaO.Al2O3.xSiO2.(6-2x)H2O，由于氧化鋁的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧化硅的濃度，因此x的值較小，即水化石榴石中氧化鋁與氧化硅的重量比A/S較大。
對于一水硬鋁石型鋁土礦，為避免礦石中的高嶺石在預(yù)熱時產(chǎn)生結(jié)疤，在高壓溶出前，必須先要進(jìn)行8～12小時的預(yù)脫硅過程。水化石榴石經(jīng)過長時間的預(yù)脫硅，其晶體結(jié)構(gòu)逐步完善，通過電鏡可以觀察到其結(jié)晶十分完整。在溶出過程，結(jié)晶完好的水化石榴石分解較慢，即石灰的活性降低，氧化鈣不能完全、及時地與鈦礦物發(fā)生反應(yīng)，致使鈦礦物包裹在一水硬鋁石的表面，形成鈦酸鈉保護(hù)膜，阻礙了一水硬鋁石的溶出，從而使溶出指標(biāo)惡化，赤泥A/S高，導(dǎo)致氧化鋁生產(chǎn)的礦耗和堿耗升高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對以上工藝技術(shù)中的不足，對已有以一水硬鋁石型鋁土礦為原料的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝進(jìn)行改進(jìn)，提出一種氧化鋁生產(chǎn)中消化石灰的方法，提高石灰的活性進(jìn)而提高一水硬鋁石的溶出效果。
一種氧化鋁生產(chǎn)中石灰的消化方法，特征在于采用氧化鋁生產(chǎn)過程中Al2O3＜80g/l、SiO2＜0.8g/l低濃度溶液進(jìn)行工業(yè)石灰消化，石灰乳通過除渣系統(tǒng)去除其中的焦炭渣和未消化的石灰塊雜質(zhì)后，固含為50～500g/l。
本發(fā)明的方法，其特征在于低濃度溶液是氧化鋁生產(chǎn)過程的中間物料氫氧化鋁洗液、赤泥洗液、蒸發(fā)不合格水中的一種或一種以上的混合物，其溶液溫度30～96℃。
本發(fā)明的方法采用氧化鋁生產(chǎn)過程中的低濃度溶液消化石灰。消化石灰時，氧化鈣的濃度大于氧化鋁和氧化硅的濃度，因此生成的水化石榴石量很少，絕大部分以氫氧化鈣存在，從而提高了石灰的活性。在原礦漿預(yù)熱和溶出過程的初期，氫氧化鈣能夠很快分解，使CaO與TiO2反應(yīng)生成鈣鈦礦、羥基鈦酸鈣、或鈦水化石榴石，使一水硬鋁石表面不再生成鈦酸鈉保護(hù)膜，從而加快一水硬鋁石的溶出速度，提高氧化鋁的溶出率。
操作時，將工業(yè)石灰用化灰機(jī)以溫度為30～96℃、Al2O3濃度＜80g/l、SiO2濃度＜0.8g/l氧化鋁生產(chǎn)中間過程的低濃度溶液進(jìn)行消化，因為石灰乳中氧化鈣的濃度大于氧化鋁和氧化硅的濃度，因此生成的水化石榴石量很少，絕大部分以氫氧化鈣存在，從而提高了石灰的活性。石灰乳通過除渣系統(tǒng)去除其中的焦炭渣和未消化的石灰塊。其除渣設(shè)備可以是分級機(jī)、回轉(zhuǎn)篩、旋流器三者中的一種，或者是任意兩種以及兩種以上設(shè)備的組合。經(jīng)除渣后的石灰乳固含為50～500g/l。用此石灰乳調(diào)配溶出原礦漿，經(jīng)8～12h的預(yù)脫硅，在溶出溫度260℃，時間60min，溶出液苛性堿濃度Nk210g/l的常規(guī)高壓溶出后，可得到較低的溶出赤泥A/S和N/S指標(biāo)。本發(fā)明優(yōu)化了溶出指標(biāo)，既提高了氧化鋁的溶出率，又降低了堿耗。
本發(fā)明的方法可以提高消化石灰的活性，提高溶出赤泥鈣硅渣中SiO2的飽和系數(shù)，降低溶出赤泥的A/S和N/S，即降低了氧化鋁生產(chǎn)的礦耗和堿耗，減少生產(chǎn)消耗。同時，采用氧化鋁生產(chǎn)過程中低濃度的溶液消化石灰的方法，能夠減少原礦漿中石灰乳的添加量，降低原礦漿的[C/S]，降低赤泥產(chǎn)出率，提高設(shè)備的有效產(chǎn)能。
具體實施例方式
一種氧化鋁生產(chǎn)中石灰的消化方法，采用氧化鋁生產(chǎn)過程中Al2O3＜80g/l、SiO2＜0.8g/l低濃度溶液進(jìn)行工業(yè)石灰消化，石灰乳通過除渣系統(tǒng)去除其中的焦炭渣和未消化的石灰塊等雜質(zhì)后固含為50～500g/l。其低濃度溶液是氧化鋁生產(chǎn)過程的中間物料氫氧化鋁洗液、赤泥洗液、蒸發(fā)不合格水中的一種或一種以上的混合物，其溶液溫度30～96℃。
實施例1用30℃、Al2O355g/l、SiO20.42g/l的氫氧化鋁洗液消化工業(yè)石灰，經(jīng)除渣后的石灰乳固含為322g/l，用這種石灰乳和磨制后的礦漿調(diào)配溶出原礦漿，經(jīng)過8小時的預(yù)脫硅后，在溶出溫度260℃，時間60min，溶出液Nk210g/l的溶出條件下進(jìn)行常規(guī)高壓溶出，得到的溶出赤泥A/S為1.46，N/S為0.21。
實施例2用52℃、Al2O379g/l、SiO20.46g/l的氫氧化鋁洗液消化工業(yè)石灰，經(jīng)除渣后的石灰乳固含為179g/l，用這種石灰乳和經(jīng)浮選得到的精礦、循環(huán)堿液調(diào)配溶出原礦漿，預(yù)脫硅和溶出條件同實施例一，得到的溶出赤泥A/S為1.48，N/S為0.19。
實施例3用92℃、Al2O358g/l、SiO20.45g/l的一次赤泥洗液消化工業(yè)石灰，經(jīng)除渣后的石灰乳固含為285g/l，用這種石灰乳和經(jīng)浮選得到的精礦、循環(huán)堿液調(diào)配溶出原礦漿，預(yù)脫硅和溶出條件同實施例一，溶出赤泥A/S為1.52，N/S為0.07。
實施例4用63℃、Al2O321.5g/l、SiO20.31g/l的二次赤泥洗液消化工業(yè)石灰，經(jīng)除渣后的石灰乳固含為321g/l，用這種石灰乳和經(jīng)浮選得到的精礦、循環(huán)堿液調(diào)配溶出原礦漿，預(yù)脫硅和溶出條件同實施例一，溶出赤泥A/S為1.42，N/S為0.11。
實施例5用56℃、Al2O366g/l、SiO20.44g/l的氫氧化鋁洗液消化工業(yè)石灰，經(jīng)除渣后的石灰乳固含為230g/l，用這種石灰乳和經(jīng)浮選得到的精礦、循環(huán)堿液調(diào)配溶出原礦漿，預(yù)脫硅和溶出條件同實施例一，溶出赤泥A/S為1.50，N/S為O.12。
實施例6用96℃、Al2O30.25g/l、SiO20.002g/l的蒸發(fā)不合格水消化工業(yè)石灰，經(jīng)除渣后的石灰乳固含為210g/l，用這種石灰乳和經(jīng)浮選得到的精礦、循環(huán)堿液調(diào)配溶出原礦漿，預(yù)脫硅和溶出條件同實施例一，溶出赤泥A/S為1.35，N/S為0.12。
實施例7用94℃、Al2O30.15g/l、SiO20.002g/l的蒸發(fā)不合格水消化工業(yè)石灰，經(jīng)除渣后的石灰乳固含為210g/l，用這種石灰乳和磨制后的礦漿調(diào)配溶出原礦漿，預(yù)脫硅和溶出條件同實施例一，溶出赤泥A/S為1.31，N/S為0.09。
實施例8用86℃、Al2O321.5g/l、SiO20.31g/l的二次赤泥洗液消化工業(yè)石灰，經(jīng)除渣后的石灰乳固含為303g/l，用這種石灰乳和磨制后的礦漿調(diào)配溶出原礦漿，預(yù)脫硅和溶出條件同實施例一，溶出赤泥A/S為1.37，N/S為0.12。
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁生產(chǎn)中石灰的消化方法，特征在于采用氧化鋁生產(chǎn)過程中Al2O3＜80g/l、SiO2＜0.8g/l低濃度溶液進(jìn)行工業(yè)石灰消化，石灰乳通過除渣系統(tǒng)去除其中的焦炭渣和未消化的石灰塊雜質(zhì)后，固含為50～500g/l。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于低濃度溶液是氧化鋁生產(chǎn)過程的中間物料氫氧化鋁洗液、赤泥洗液、蒸發(fā)不合格水中的一種或一種以上的混合物，其溶液溫度30～96℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氧化鋁生產(chǎn)中石灰的消化方法，涉及氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)，特別是以一水硬鋁石型鋁土礦為原料的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁石灰消化生產(chǎn)過程。其特征在于氧化鋁生產(chǎn)過程采用Al
文檔編號C01F7/00GK1887714SQ20061010378
公開日2007年1月3日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日
發(fā)明者郝紅杰, 黃昂, 郭剛, 趙東峰, 李培增, 陸維和, 晏華釬, 王新武, 王海軍, 幺海青, 胡少偉, 尹海軍 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司