專利名稱：高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋁工業(yè)領(lǐng)域，尤其是一種高鋁粉煤灰溶出工藝。
背景技術(shù)：
目前世界上每年生產(chǎn)7000多萬噸氧化鋁，各氧化鋁廠幾乎全部采用鋁土礦為原料。我國是世界上最大的氧化鋁生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約3000萬噸氧化鋁，約占世界總產(chǎn)量的 40%。但是我國鋁土礦資源相對貧乏，鋁土礦儲量僅占世界總儲量的6%左右，礦石品位較低，礦石類型主要以難處理的一水硬鋁石為主，處理工藝復(fù)雜、能耗高，生產(chǎn)成本也較高。由于我國鋁土礦資源嚴重不足，只能依靠從國外進口礦石解決原料問題，我國年進口鋁土礦礦石約3000萬噸，占國內(nèi)鋁土礦使用量的50%左右。礦石資源不足，嚴重制約了我國氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，尋找新的可替代的非鋁土礦資源作為氧化鋁工業(yè)原料，研究生產(chǎn)氧化鋁新的工藝技術(shù)成為我國鋁工業(yè)發(fā)展的當務(wù)之急。我國煤炭資源非常豐富，煤炭產(chǎn)量占世界第一，每年產(chǎn)出20多億噸煤，煤炭大部分用于火電廠發(fā)電，煤炭燃燒后將排出大量粉煤灰，我國每年大約排放高鋁粉煤灰(指粉煤灰中Al2O3彡38%)1億噸以上。經(jīng)研究分析，高鋁粉煤灰主要由氧化鋁、氧化硅組成，2種成分的含量約占80%，另含鐵、鎂、鈦、鈣等其他成分，有的粉煤灰中還含有豐富的鎵等稀貴金屬，是綜合利用提取冶金級氧化鋁和金屬鎵的原料，具有極高的工業(yè)利用價值。我國北方地區(qū)的粉煤灰中氧化鋁含量普遍高于南方地區(qū)，如山西、陜西、內(nèi)蒙、寧夏、新疆等地部分礦區(qū)產(chǎn)出的粉煤灰中氧化鋁含量通常在40%左右，屬于高鋁粉煤灰，內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)粉煤灰中氧化鋁含量有的高達45 50%，這與國外三水鋁土礦中的氧化鋁含量相當，從化學(xué)成分分析，完全可以作為提取冶金級氧化鋁的原料之一。目前粉煤灰通常是火電廠排出的廢棄物，主要作為一種工業(yè)廢渣堆存，這既占用了大量土地，而且嚴重污染了環(huán)境，為維護灰渣堆場的安全運行，還需要對灰渣堆場進行維護，這就增加了電廠的生產(chǎn)成本。沿海地區(qū)由于人口稠密、工業(yè)發(fā)達，有時將粉煤灰用于筑路、制磚等建筑材料，這僅屬于粉煤灰低檔次、低附加值的應(yīng)用，而經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)或西部地區(qū)，粉煤灰仍主要作為工業(yè)廢渣堆存?？傮w來說，我國及世界發(fā)達國家對粉煤灰綜合利用課題仍處于試驗研究階段，正在尋找其合理利用的途徑。近年來，針對我國鋁土礦資源嚴重不足的現(xiàn)狀，我國許多科研部門及大專院校，積極開展非鋁土礦資源生產(chǎn)冶金級氧化鋁研究，重點是研究高鋁粉煤灰綜合利用生產(chǎn)冶金級氧化鋁。各研究單位根據(jù)各自的研究成果，提出了一些處理高鋁粉煤灰的新工藝方法，主要研究方向如下
(1)堿法是高鋁粉煤灰綜合利用研究的主流方法。它主要借鑒現(xiàn)有氧化鋁行業(yè)成熟的燒結(jié)法生產(chǎn)工藝，利用燒結(jié)法工藝可以處理低品位、低鋁硅比礦石的特點，將高鋁粉煤灰、 石灰石(或石灰)、堿按一定的配比，制備成生料漿進行燒結(jié)，燒結(jié)熟料經(jīng)溶出、脫硅、分解、 焙燒而得到冶金級氧化鋁產(chǎn)品。此法的優(yōu)點是工藝技術(shù)成熟，能得到合格的氧化鋁產(chǎn)品。但此法的缺點很多，主要是石灰配量巨大、赤泥量大、鋁酸鈉溶液的濃度低、生產(chǎn)能耗高，其投資和成本高，此方法其技術(shù)上可行但經(jīng)濟上不合理。(2)鹽酸法采用鹽酸與高鋁粉煤灰按比例配料，在一定的溫度及壓力條件下溶出粉煤灰中的氧化鋁，得到氯化鋁溶液，然后經(jīng)過除渣得到純凈的氯化鋁溶液，氯化鋁溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品，其優(yōu)點是流程簡單、渣量小、生產(chǎn)成本低。缺點是氯化鋁溶液除鐵及除雜較難、鹽酸在80 160°C溫度下對設(shè)備的腐蝕很嚴重，一些工藝及材料問題需進一步研究解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，能使高鋁粉煤灰中的氧化鋁溶出，使其進入溶液，而且生產(chǎn)成本低，對設(shè)備損耗小，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，將高鋁粉煤灰與稀硫酸按比例進行混合，制成原礦漿A ；將原礦漿A在常溫下通過溶出進料泵送入溶出裝置中，通過 1 3級套管進行預(yù)熱，預(yù)熱后的原礦漿A溫度達85 90°C，得到預(yù)熱礦漿B ；再將套管加熱至145 155°C，使預(yù)熱礦漿B被加熱至145 155°C，得到加熱礦漿C ；再將加熱礦漿C 送入壓煮器中進行保溫溶出，在保溫175 185°C、保壓0. 8 1. OMPa的條件下，溶出60 90min,得到溶出料漿D ；將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)降溫至115 118°C后與酸渣洗液E 一同送入稀釋槽中，得到溫度為100 110°C的混合料漿F，即為溶出工藝得到的中間產(chǎn)物。稀硫酸的質(zhì)量百分比濃度為25 40%。高鋁粉煤灰與稀硫酸的混合比例采用氧化鋁溶出化學(xué)反應(yīng)理論計算量1. 0值的比例。 將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽返回到套管中，供預(yù)熱工序使用。溶出料漿D的每級自蒸發(fā)降溫20 21°C。在壓煮器內(nèi)設(shè)有攪拌器，攪拌器在保溫溶出的過程中，保持對加熱礦漿C進行攪拌。套管的內(nèi)管為鉛合金內(nèi)管，外套管為不銹鋼管。壓煮器及攪拌器為鉛合金材料制成。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用硫酸法來處理高鋁粉煤灰，使高鋁粉煤灰中的氧化鋁溶出，并使其進入溶液中，其氧化鋁溶出率高達85 90%，為后續(xù)的生產(chǎn)工序做好了準備；本發(fā)明使高鋁粉煤灰得到合理利用，并且成本低廉，經(jīng)濟合理，而且解決了設(shè)備在溶出中被腐蝕的問題。本發(fā)明方法簡單，容易實施，使用效果好。


附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例1 高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，將氧化鋁的質(zhì)量百分比含量為 45%的高鋁粉煤灰與質(zhì)量百分比濃度為35%的稀硫酸采用氧化鋁溶出化學(xué)反應(yīng)理論計算量 1. 0值的比例進行混合，制成原礦漿A ；將原礦漿A在常溫下通過溶出進料泵送入溶出裝置 (溶出裝置包括套管、壓煮器及自蒸發(fā)器)中，先利用蒸汽將1 3級套管加熱至88°C (套管的內(nèi)管為鉛合金內(nèi)管，外套管為不銹鋼管)，通過1 3級套管將原礦漿A進行預(yù)熱，預(yù)熱后的原礦漿A溫度達85 87°C，得到預(yù)熱礦漿B ；再重新通入蒸汽將套管加熱至150°C，從而使預(yù)熱礦漿B被加熱至150°C，得到加熱礦漿C ；再將加熱礦漿C送入壓煮器中進行保溫溶出，在保溫180°C、保壓1. OMPa的條件下，溶出90min，在壓煮器內(nèi)設(shè)有攪拌器(壓煮器及攪拌器為鉛合金材料制成)，攪拌器在保溫溶出的過程中，保持對加熱礦漿C進行攪拌，得到溶出料漿D ；將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)降溫至118°C，將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽返回到套管中，供預(yù)熱工序使用，溶出料漿D的每級自蒸發(fā)降溫21°C;將降溫后的溶出料漿D與酸渣分離洗滌返回的酸渣洗液E—同送入稀釋槽中，得到溫度為105°C的混合料漿F，即為溶出工藝得到的中間產(chǎn)物(混合料漿F主要為硫酸鋁溶液與酸渣組成的酸渣料漿)。本發(fā)明的實施例2 高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，將氧化鋁的質(zhì)量百分比含量為 40%的高鋁粉煤灰與質(zhì)量百分比濃度為38%的稀硫酸采用氧化鋁溶出化學(xué)反應(yīng)理論計算量 1. 0值的比例進行混合，制成原礦漿A ；將原礦漿A在常溫下通過溶出進料泵送入溶出裝置 (溶出裝置包括套管、壓煮器及自蒸發(fā)器)中，先利用蒸汽將1 3級套管加熱至90°C (套管的內(nèi)管為鉛合金內(nèi)管，外套管為不銹鋼管)，通過1 3級套管將原礦漿A進行預(yù)熱，預(yù)熱后的原礦漿A溫度達87°C，得到預(yù)熱礦漿B ；再重新通入蒸汽將套管加熱至150°C，從而使預(yù)熱礦漿B被加熱至150°C，得到加熱礦漿C ；再將加熱礦漿C送入壓煮器中進行保溫溶出，在保溫185°C、保壓0. 95MPa的條件下，溶出70min，在壓煮器內(nèi)設(shè)有攪拌器(壓煮器及攪拌器為鉛合金材料制成)，攪拌器在保溫溶出的過程中，保持對加熱礦漿C進行攪拌，得到溶出料漿D ；將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)降溫至114°C，將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽返回到套管中，供預(yù)熱工序使用，溶出料漿D的每級自蒸發(fā)降溫21°C ；將降溫后的溶出料漿D與酸渣分離洗滌返回的酸渣洗液E—同送入稀釋槽中，得到溫度為100°C的混合料漿F，即為溶出工藝得到的中間產(chǎn)物。由于高鋁粉煤灰與稀硫酸的溶出反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此靠它們的溶出反應(yīng)熱，可以在原礦漿A被加熱至145 155°C后自升溫到160°C，并在進入后序的壓煮器保溫溶出罐中繼續(xù)進行溶出反應(yīng)并自升溫到180°C左右。套管的內(nèi)管為鉛合金內(nèi)管，鉛合金材料在此溫度范圍可以耐硫酸腐蝕；壓煮器及攪拌器材質(zhì)選用鉛合金材料，這樣可以防止硫酸在高溫下腐蝕設(shè)備；利用自蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽對原礦漿進行預(yù)熱，起到節(jié)約能源的目的； 自蒸發(fā)器的材質(zhì)也選用鉛合金材料。
權(quán)利要求
1.一種高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特征在于將高鋁粉煤灰與稀硫酸按比例進行混合，制成原礦漿A ；將原礦漿A在常溫下通過溶出進料泵送入溶出裝置中，通過1 3級套管進行預(yù)熱，預(yù)熱后的原礦漿A溫度達85 90°C，得到預(yù)熱礦漿B ；再將套管加熱至145 M5°C，使預(yù)熱礦漿B被加熱至145 155°C，得到加熱礦漿C;再將加熱礦漿C送入壓煮器中進行保溫溶出，在保溫175 185°C、保壓0. 8 1. OMPa的條件下，溶出60 90min，得到溶出料漿D ；將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)降溫至115 118°C后與酸渣洗液E —同送入稀釋槽中，得到溫度為100 110°C的混合料漿F，即為溶出工藝得到的中間產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特征在于稀硫酸的質(zhì)量百分比濃度為25 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特征在于高鋁粉煤灰與稀硫酸的混合比例采用氧化鋁溶出化學(xué)反應(yīng)理論計算量1.0值的比例。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特征在于將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽返回到套管中，供預(yù)熱工序使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特征在于溶出料漿D的每級自蒸發(fā)降溫20 21°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特征在于在壓煮器內(nèi)設(shè)有攪拌器，攪拌器在保溫溶出的過程中，保持對加熱礦漿C進行攪拌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特征在于套管的內(nèi)管為鉛合金內(nèi)管，外套管為不銹鋼管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特征在于壓煮器及攪拌器為鉛合金材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，將高鋁粉煤灰與稀硫酸按比例進行混合，制成原礦漿A；將原礦漿A在常溫下通過溶出進料泵送入溶出裝置中，通過1～3級套管進行預(yù)熱，得到預(yù)熱礦漿B；再將套管加熱使預(yù)熱礦漿B被加熱得到加熱礦漿C；再將加熱礦漿C送入壓煮器中進行保溫溶出，在保溫保壓的條件下溶出得到溶出料漿D；將溶出料漿D經(jīng)過3級自蒸發(fā)降溫后與酸渣洗液E一同送入稀釋槽中，得到混合料漿F。本發(fā)明使高鋁粉煤灰中的氧化鋁溶出，并使其進入溶液中，其氧化鋁溶出率高達85～90%,為后續(xù)的生產(chǎn)工序做好了準備；本發(fā)明使高鋁粉煤灰得到合理利用，并且成本低廉，經(jīng)濟合理，而且解決了設(shè)備在溶出中被腐蝕的問題。
文檔編號C01F7/02GK102398912SQ20101028102
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者陳德 申請人:貴陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司