利用高矽低鋁礦物原料生產氫氧化鋁和水泥工藝方法

2023-07-07 07:39:26 1

專利名稱：利用高矽低鋁礦物原料生產氫氧化鋁和水泥工藝方法
技術領域：
本發明涉及利用鋁矽酸鹽礦物原料的化工開發利用的方法，特別是一 種利用高矽低鋁礦物原料生產氫氧化鋁和水泥的工藝方法。
背景技術：
目前，從含鋁礦物原料中提取氧化鋁的方法，基本上都是用鋁土礦作為 原料，主要有拜耳法、鹼石灰燒結法和聯合法。鋁土礦的礦物類型主要分為三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型三種。拜耳法要求鋁土礦原料中的鋁矽比大於9，只適用於低矽含量的三水鋁石型鋁土 礦和一水軟鋁石型鋁土礦的開發。據畢詩文、於海燕等在《氧化鋁生產工藝》(化學工業出版社2006年2月第一版) 一書中第15頁稱從鋁土礦資源總量上講，在已探明的鋁土礦儲量中，我國鋁土礦總儲量 僅佔世界儲量的1. 5%。世界鋁土礦的人均儲量為4000公斤，我國鋁土礦的人均儲量只有 283公斤。我國鋁土礦已經不能保證2010年的國內需求，即使考慮到遠景儲量，我國的鋁土 礦的保證年限也很難達到50年；從鋁土礦類型上講，我國鋁土礦主要是具有高矽特點的一 水硬鋁石，佔到鋁土礦總儲量的98. 46%。其中鋁矽比大於9的高鋁鋁土礦僅佔18. 6%，鋁 矽比在6-9的鋁土礦佔25. 4%，鋁矽比在4-6的鋁土礦佔48. 6 %，鋁矽比小於4的鋁土礦 佔 7. 4%。由於我國鋁土礦絕大部分屬於高矽含量的一水硬鋁石，不能用流程簡單的拜耳法 提取其中的氧化鋁，國內大部分企業採用鹼石灰燒結法或聯合法提取我國鋁土礦中的氧化 鋁。其中，鹼石灰燒結法要求鋁土礦中的氧化鋁含量大於55%、鋁矽比大於3. 5 ；聯合法要 求鋁土礦中的氧化鋁含量大於50%、鋁矽比大於4. 5。這樣，當鋁土礦原料中的氧化鋁含量 低於50%時，工業上就無法利用來提取氧化鋁。我國已經是世界上對氧化鋁需求量最大的國家。由於國內鋁土礦總儲量限制和現 有技術對我國自產的鋁土礦中氧化鋁含量低於50%時就不能利用來生產氧化鋁的原因，為 了滿足經濟發展需要，我國每年都需要從國外進口大量的鋁土礦和氧化鋁。據國家海關總 署綜合統計司統計，2005年，我國共進口鋁土礦216萬噸，進口氧化鋁701. 6萬噸；2006年， 我國共進口鋁土礦968萬噸，進口氧化鋁691. 1萬噸。因此，研究一種氧化鋁含量低於50%的高矽鋁土礦中的氧化鋁的開發利用方法是 必要的。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，開發一種高矽鋁土礦的開發利 用方法，特別是一種利用高矽低鋁礦物原料生產氫氧化鋁和水泥的工藝方法。本發明的目的是這樣實現的一種利用高矽低鋁礦物原料生產氫氧化鋁和水泥的 工藝方法，特徵在於運用純鹼-燒鹼聯合法原理，採用純鹼和燒鹼同時循環工藝，通過純鹼 鹼融-燒鹼鹼熔-水解-苛化-煅燒，實現提取高矽低鋁礦物原料中氧化鋁的同時，其餘組 分全部轉化成水泥，100%利用高矽低鋁礦物原料，生產氫氧化鋁和水泥。


圖1為本發明的工藝原理示意圖，圖2為本發明具體實施的生產流程示 意圖。
如圖1中所示1、純鹼鹼融將原料粉-純鹼混合料粉加熱進行純鹼鹼融，得到熔融體熟料。熔融 體熟料輸入水淬工序。2、水淬將純鹼鹼融工序得到的熔融體熟料趁高溫迅速進行水淬，得到固體細粒 料。細粒料輸入溼磨工序。3、溼磨將水淬工序得到的細粒料進行溼磨，得到濃稠漿料。濃稠漿料輸入漿料溶
解工序。4、漿料溶解將溼磨工序得到的濃漿料進行稀釋、溶解；溶解後，過濾，得到濾餅 和濾液。濾餅輸入燒鹼鹼熔工序，濾液輸入一次水解工序生產粗氫氧化鋁。5、燒鹼鹼熔將漿料溶解工序得到的濾餅，加入燒鹼溶液，加熱進行鹼熔，得到幹 粉。乾粉輸入乾粉溶解工序。6、乾粉溶解將燒鹼鹼熔工序得到的乾粉進行溶解。溶解後，過濾，得到濾餅和濾 液。濾餅中包含有部分氫氧化鋁，經洗滌以後，輸入氫氧化鋁溶出工序；濾液輸入一次水解 工序生產粗氫氧化鋁。7、氫氧化鋁溶出將乾粉溶解工序得到的濾餅用燒鹼溶液進行溶解，使氫氧化鋁 溶解進入溶液。溶解後，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅經洗滌作為濾渣；濾液輸入一次水解 工序生產粗氫氧化鋁。8、一次水解將漿料溶解工序、乾粉溶解工序及氫氧化鋁溶出工序得到的濾液合 並，進行稀釋水解。稀釋水解結束後，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅經洗滌為含有二氧化矽 的粗氫氧化鋁，輸入濾餅溶解工序；濾液為含有少量鋁酸鈉的矽酸鈉溶液，輸入第二蒸發工序。9、濾餅溶解將一次水解工序得到的濾餅，用燒鹼溶液進行溶解，得到含二氧化矽 的粗鋁酸鈉溶液。粗鋁酸鈉溶液輸入脫矽提純工序。10、脫矽提純將濾餅溶解工序得到的溶液，進行脫矽處理。脫矽處理結束後，過 濾，得到濾餅脫矽渣和濾液。脫矽渣含有氧化鋁和二氧化矽，直接輸入燒鹼鹼熔工序，與漿 料溶解工序得到的濾餅一起，重新進行燒鹼鹼熔；濾液為高純度鋁酸鈉溶液，輸入二次水解 工序生產氫氧化鋁。11、二次水解將脫矽提純工序得到的濾液，進行稀釋水解。水解結束後，過濾，得 到濾餅和濾液。濾餅經洗滌、烘乾、粉碎後為產品氫氧化鋁；濾液為含有鋁酸鈉的氫氧化鈉 稀溶液，輸入第一蒸發工序。12、第一蒸發將二次水解工序得到的濾液，加熱蒸發濃縮，得到濃溶液。濃溶液輸 入濾餅溶解工序，代替燒鹼溶液進行濾餅溶解，實現部分燒鹼循環。13、第二蒸發將一次水解工序得到的濾液，加熱蒸發濃縮，得到濃溶液。濃溶液輸 入苛化工序。14、苛化將第二蒸發工序得到的濾液，進行苛化處理。苛化結束後，過濾，得到濾 餅和濾液。濾餅輸入率值調整工序；濾液為含有氫氧化鈉的稀溶液，分別輸入配料乾燥工序 和第三蒸發工序。15、配料乾燥將苛化工序得到的濾液，取需要的量與原料粉混合，得到混合漿料； 將混合漿料與含二氧化碳的煙道氣進行混合乾燥，氫氧化鈉與二氧化碳反應，生成碳酸鈉，得到原料粉_純鹼混合料粉，循環用於下一批純鹼鹼融，實現了純鹼循環。16、第三蒸發將苛化工序得到的濾液用於配料乾燥工序後剩餘的溶液加熱蒸發 濃縮，得到濃溶液。濃溶液作為濃燒鹼溶液，循環用於燒鹼鹼熔工序、氫氧化鋁溶出工序和 濾餅溶解工序，實現了全部燒鹼循環。17、率值調整將苛化工序得到的濾餅加入率值調整原料，用水進行洗滌。洗滌後， 過濾，得到濾餅和濾液。濾餅輸入煅燒工序；濾液併入洗滌液，集中循環利用。18、煅燒將率值調整工序得到的濾餅進行煅燒，得到水泥熟料。水泥熟料輸入粉
碎工序。19、粉碎將煅燒工序得到的水泥熟料粉碎，得到產品水泥。
具體實施例方式結合圖2，本發明是這樣進一步實現的如圖2中所示，將純鹼鹼融工序和煅燒工序產生的高溫煙道氣合併用常溫空氣進 行換熱高溫煙道氣經過空氣換熱，將常溫空氣加熱得到400-80(TC的熱空氣，高溫煙道氣 溫度降低，變為500-600°C中溫煙道氣；中溫煙道氣再用於配料乾燥工序，得到原料粉-純 鹼混合料粉，中溫煙道氣溫度降低到200°C以下。200°C以下的煙道氣經過水洗、淨化處理 後，得到的常溫潔淨煙道氣直接排放。400-8000C的熱空氣用於燒鹼鹼熔工藝的加熱濃縮和烘焙乾燥；通過對煙道氣的換熱利用和淨化處理，實現了廢熱再利用和尾氣無汙染排放。所述圖2中的原料粉是指用粒度為40-200目的高矽低鋁礦物原料粉作為原料，其
中氧化鋁與二氧化矽含量均沒有限制。所述圖2中的純鹼鹼融是指將40-200目的原料粉與純鹼粉按照質量比原料粉 純鹼粉=1 0.41-2. 26進行配料，具體用量按照摩爾比原料中的Al2O3 加入的Na2CO3 = 1 1與原料中的SiO2 加入的Na2CO3 = I 0. 2-2. 1之和計算，得到原料粉-純鹼混合 料粉，在1000-1350°C溫度下反應30-45分鐘，保持出料溫度在1000°C以上，得到熔融體熟 料和1000°C以上的純鹼鹼融尾氣高溫煙道氣。熔融體熟料輸入水淬工序；高溫煙道氣輸入 換熱工序。所述圖2中的水淬是指將純鹼鹼融工藝段生成的高溫熔融體熟料，從鹼融爐出料 口自動流出，進入盛有洗滌液的水淬池中驟然冷卻，高溫熟料碎裂成1-5毫米的細小顆粒。 水淬液輸入漿料溶解工序，溶解溼磨得到的漿料；1-5毫米的細小顆粒料輸入溼磨工序。所述圖2中的溼磨是指將水淬工藝段得到的細粒料從水淬池中取出，用洗滌液進 行溼磨，磨到細度100目以上，得到濃稠漿料。濃稠漿料輸入漿料溶解工序。所述圖2中的漿料溶解是指將溼磨工藝段得到的濃稠漿料用水淬液和洗滌液進 行稀釋。稀釋時，控制溶液中活性Na2O彡200克/升，在自然溫度下攪拌20-30分鐘，在2 小時內儘快過濾。過濾後，得到濾餅和濾液。濾餅輸入燒鹼鹼熔工序；濾液輸入一次水解工 序。活性Na2O是指由Na2CO3轉化提供的Na2O ；活性Na2O質量按照鹼融時投入的Na2CO3 質量，在Na2CO3轉化率70-75%之間取值計算，所取的數值可以包括70%或75%。所述圖2中的燒鹼溶液是指質量百分比濃度> 30%的NaOH溶液。所述圖2中的燒鹼鹼熔是指將經漿料溶解工藝段得到的濾餅與燒鹼溶液按照摩 爾比濾餅中的SiO2 加入的NaOH=I 1-1. 4進行配料，用經過高溫煙道氣換熱得到的
7400-800°C的熱空氣加熱反應，直到物料變成乾粉。乾粉輸入乾粉溶解工序。所述圖2中的乾粉溶解是指將經燒鹼鹼熔工藝段得到的乾粉用洗滌液溶解。乾粉 溶解時，控制溶解後溶液中Na2O > 250克/升。乾粉溶解後，在4小時內過濾。過濾後，得 到濾餅和濾液。濾餅用95°C熱水洗滌至PH= 11。洗滌液集中用於循環利用。洗滌後的濾 餅為含有氫氧化鋁的雜質，輸入氫氧化鋁溶出工序；濾液輸入一次水解工序。所述圖2中的氫氧化鋁溶出是指將經乾粉溶解工藝段得到的濾餅，再用燒鹼溶 液溶解。濾餅溶解時，加入的燒鹼溶液量按照濾餅溶解後溶液中摩爾比Al2O3 Na2O = 1 1. 4-1. 6計算，控制溶液中Na2O濃度在230-250克/升之間，溫度110°C，溶解時間3小 時。濾餅溶解後，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅用95°C熱水洗滌至PH= 11。洗滌液集中用 於循環利用。洗滌後的濾餅呈鹼性，作為濾渣，其中含有大量的Fe203、Ca0、Ti02、Mg0等組分 和少量的Al (OH)3,輸入汙水處理工序，用於對洗滌煙道氣後的汙水進行絮凝淨化處理。濾 液輸入一次水解工序。所述圖2中的一次水解是指將漿料溶解工藝段得到的濾液、乾粉溶解工藝段得到 的濾液和氫氧化鋁溶出工藝段得到的濾液合併，用洗滌液進行稀釋水解。稀釋水解時，控制 溶液中NaAlO2濃度< 0. 5M ；時間20-30分鐘。水解後，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅用95°C 熱水洗滌至PH = 9. 5-9. 8。洗滌液集中用於循環利用。洗滌後的濾餅為含有少量SiO2的粗 氫氧化鋁，輸入濾餅溶解工序；濾液為含有少量鋁酸鈉的矽酸鈉溶液，輸入第二蒸發工序。所述圖2中的濾餅溶解是指將一次水解工藝段得到的濾餅用燒鹼溶液溶解，得到 粗鋁酸鈉溶液。濾餅溶解時，控制溶解後溶液中Al2O3 < 150克/升、Na2O < 210克/升，溶 解溫度110°C，溶解時間3小時。粗鋁酸鈉溶液輸入脫矽提純工序。所述圖2中的脫矽提純是指將濾餅溶解工藝段得到的粗鋁酸鈉溶液中添加含氧 化鈣的脫矽原料生石灰或熟石灰進行脫矽處理。脫矽時，氧化鈣用量6-8克/升，溫度 100-105°C，時間1小時。脫矽提純後，過濾，得到脫矽渣和濾液。脫矽渣直接輸送到燒鹼鹼 熔工藝段，與漿料溶解工序得到的濾餅一起，重新進行燒鹼鹼熔處理；濾液輸入二次水解工 序。所述圖2中的二次水解是指將脫矽提純工藝段得到的濾液，用95°C熱水進行稀釋 水解。水解時，控制溶液中NaAlO2濃度< 0. 5M ；時間20-30分鐘。水解後過濾，得到濾餅和 濾液。濾餅用95°C熱水洗滌至PH = 7-8。洗滌液集中用於循環利用。洗滌後的濾餅為氫 氧化鋁，經烘乾、粉碎後為產品氫氧化鋁；濾液輸入第一蒸發工序。所述圖2中的第一蒸發是指將二次水解工藝段得到的濾液，加熱進行蒸發濃縮。 濃縮時，控制溶液中Na2O濃度達到310克/升為濃縮終點，得到含有鋁酸鈉的氫氧化鈉濃溶 液。濃溶液循環輸入濾餅溶解工段，用來代替燒鹼溶液進行濾餅溶解，實現部分燒鹼循環。所述圖2中的第二蒸發是指將一次水解工藝段得到的濾液，加熱進行蒸發濃縮。 濃縮時，控制溶液中Na2O濃度達到150-250克/升為濃縮終點，得到含有少量鋁酸鈉的矽 酸鈉濃溶液。濃溶液輸入苛化工序。所述圖2中的苛化是指將第二蒸發工藝段得到的溶液，添加苛化原料生石灰或熟 石灰或乙炔工業的電石渣進行苛化處理。加入苛化原料時，控制加入苛化原料後的混合物 料中質量比SiO2 CaO = 1 2-3。苛化溫度100_105°C，時間1. 5-2. 5小時。苛化結束 後，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅輸入率值調整工序；濾液為氫氧化鈉溶液，輸入配料乾燥工序和第三蒸發工序。所述圖2中的配料乾燥是指將苛化工藝段得到的濾液，根據純鹼鹼融工序配方計 算結果需要的碳酸鈉質量，換算成氫氧化鈉質量後，取需要體積的濾液與原料粉混合，得到 混合漿料；將混合漿料與500-600°C的中溫煙道氣進行混合乾燥，使氫氧化鈉與二氧化碳 反應，生成碳酸鈉，得到原料粉-純鹼混合料粉，用於下一批的純鹼鹼融，實現了純鹼循環。配料乾燥後的尾氣溫度降低到200°C以下，是含乾燥尾塵的低溫煙道氣，經過水 洗、淨化處理後，得到的尾氣是常溫潔淨煙道氣。淨化後的尾氣直接排放。所述圖2中的第三蒸發是指將苛化工藝段得到的濾液用於配料乾燥工序後剩餘 的溶液，加熱進行蒸發濃縮。濃縮時，控制溶液中Na2O濃度達到310克/升為濃縮終點，得 到濃燒鹼氫氧化鈉溶液，循環輸入到燒鹼鹼熔工段、氫氧化鋁溶出工段和濾餅溶解工段，用 來代替燒鹼溶液使用，實現全部燒鹼循環。所述圖2中的率值調整是指將苛化工藝段得到的濾餅，加入率值調整原料，並用 95°C熱水攪拌洗滌至PH = 9-10。洗滌後，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅為水泥生料，輸入煅 燒工序；洗滌液集中用於循環利用。加入的率值調整原料，除了汙水處理工序得到的的廢渣，還可以是鋼廠的鋼渣粉、 黃磷工業的磷渣粉、磷酸工業的磷石膏粉、火電工業的粉煤灰、煤炭工業的煤矸石粉、氧化 鋁工業的尾礦粉和赤泥、銅鋅礦工業選礦的尾礦粉；加入的率值調整原料質量根據加入率 值調整原料後的混合物料中質量比Al2O3 Fe2O3=I 0.8-1. 7、SiO2 (Al203+Fe203)= 1 1. 7-2. 7,SiO2 CaO = 1 2-3、(CaO-1. 65A1203_0. 35Fe203) 2. 8Si02 = 0. 82-0. 94 計算確定。所述圖2中的煅燒是指將率值調整工藝段得到的濾餅，在1250-1500°C進行煅燒 處理，得到水泥熟料和1000°c以上的煅燒尾氣高溫煙道氣。高溫煙道氣輸入換熱工序。所述圖2中的粉碎是指將煅燒工藝段得到的水泥熟料冷卻後進行粉碎，粉碎到 200目，得到產品水泥。氫氧化鋁溶出工藝段濾餅洗滌後得到的濾渣，輸入汙水處理工序，用於對洗滌低 溫煙道氣後的汙水進行絮凝淨化處理。淨化處理後產生的廢渣輸入率值調整工序；汙水淨 化處理後得到的清水循環用於後續的煙道氣洗滌，實現了洗滌廢水循環。下面是圖1、圖2中各工藝流程中的化學原理純鹼鹼融Na2C03+Si02— Na2O · Si02+C02 個Na2C03+Al203 — Na2O · A1203+C02 個Na2O · Al203+Na20 · SiO2 — Na2O · Al2O3 · 2Si02Na2C03+Fe203 — Na2O · Fe203+C02 個Na2O · Fe203+Al203 — Na2O · Al203+Fe203Ca0+Si02 — 2Ca0 『 SiO2CaCHAl2O3 — CaO · Al2O3CaCHFe2O3 — 2Ca0 · Fe2O3Na2C03+Si02+Ca0 — Na2O · CaO · Si02+C02 個CaCHNa2O · Al2O3 · 2Si02 — Na2O · Al203+2Ca0 · SiO2MgCHSiO2 — MgO · SiO2
MgO+CaO+Fe0s—MgO。2CaO。Fe0s
漿料溶解Na0。A10s+H0一Al(。H)s J+NaOH
Na，0。Fe，0，+H，0一，Fe(。H)，J+NaOH
Na，0。A1，0，。2SiO，+NaOH—Na，0。A1，0，+Na，0。SiO，+H，0
燒鹼鹼熔Na0。A10s．2SiO+NaOH—Na0。A10s+Na0。SiO+H0
A1(OH)，+NaOH一，Na，0。A1，0，+H，0
Fe(。H)，+NaOH一，Na，0。Fe，0，+H，0
乾粉溶解Na0。A10s+H0一Al(。H)s J+NaOH
Na，0。Fe，0，+H，0一，Fe(。H)，J+NaOH
氫氧化鋁溶出At(OH)s+NaOH—Na0。A10s+H0
一次水解Na0。A10s+H0一Al(。H)s J+NaOH
濾餅溶解At(OH)s+NaOH—Na0。A10s+H0
脫矽提純Na0。A10s+CaO+H0—3CaO。A10s．6H0 J+NaOH
Na，0。A1，0，+Na，0。SiO，+CaO+H，0—3CaO。A1，0，．xSiO，。Y比0 J+NaOH
二次水解Na0。A10s+H0一Al(。H)s J+NaOH
苛化CaO+H，0一Ca(。H)，
Ca(。H)，+Na，C。，一CaCO，J+H，0
Ca(OH)+Na0。A10s+H0—3CaO。A10s．6H0 J+NaOH
3CaO。A1，0，。6H，0 J+Na，0。SiO，+H，0—3CaO。A1，0，。XSiO，。YH，0 J+NaOH
Na0。A10s+Na0。SiO+H0一Na0。A10s．2SiO．2H0 J
Ca(。H)，+Na，0。A1，0，。2Si0，。2比O+NaOH
一Na，0。2CaO。2SiO，。H，0 J+Na，0。A1，0，+H，0
Na，0。2CaO。2SiO，。H，O+NaOH—Na，0。SiO，+Ca(OH)，J+H，0
Ca(。H)，+Na，0。SiO，一，CaO。SiO，。XH，0 J+NaOH
配料乾燥NaOH+CO，一Na，C。，+幾0
煅燒Ca(。H)，一CaO+H，0 7
Fe(。H)，一，Fe，0，+H，0 7
CaCO，一CaO+CO，7
3CaO。A1，0，。6H，0一，3CaO。A1，0，+H，0 7
CaO。SiO，。XH，0一，2CaO。SiO，+SiO，+H，0 7
3CaO。A1，0，。XSiO，。YH，0—3CaO。A1，0，+2CaO。SiO，+SiO，+H，0 7
CaO+SiO。一2CaO。SiO。
CaO+CaO。SiO。一十2CaO。SiO。
CaO+Fe，0，一2CaO。Fe，0，
CaO+3CaO。A1，0，一5CaO。3A1，0，
CaO+2CaO。Fe，0』+5CaO。3A1，0』一4CaO。A1，0』。Fe，0』
CaO+2CaO。SiO，一3CaO。SiO，
本發明經過實際試用，收到了如下的效果
l、實現了氧化鋁含量低於50％的高矽鋁土礦中的氧化鋁的開發利用。
2、原料的資源利用率高。本發明100%利用了氧化鋁含量低於50%的高矽低鋁礦 物原料，氧化鋁的提取率達到85%，不僅提取了佔原料總量20%左右的氧化鋁，而且同時 利用了原料中剩餘的所有組分，適用於各種高矽低鋁礦物原料資源的開發。3、原料的資源利用附加值高。運用公知的酸溶和鹼溶工藝，通過對本發明得到的 氫氧化鋁進行進一步的深加工，很容易得到種類齊全、規格繁多的高附加值的各種鋁鹽與 氧化鋁、鋁酸鹽等化工產品。技術應用的商業價值高。4、產品成本低。本發明採用純鹼循環與燒鹼循環工藝，工藝流程簡潔，產品生產周 期短，只要4-6小時；產品得率高；煙道氣中的二氧化碳、餘熱、洗滌液的回收利用，使所得 到的氫氧化鋁成本比國內外其他工藝方法生產的成本都大幅度降低。5、清潔生產。本發明的工藝過程實現了物料閉路循環，生產過程對環境沒有汙染。6、產品質量高。本發明得到的產品氫氧化鋁為高純度氫氧化鋁，可以進一步生產 目前國內無法生產的、電解鋁工業中最好的砂狀氧化鋁；由於是採用配方工藝溼法生產的 水泥，產品水泥的組成可以在率值調整工段通過準確的配料控制獲得，水泥質量容易控制。本發明實施得到的氫氧化鋁、水泥產品以及由氫氧化鋁運用公知的酸溶、鹼溶工 藝得到的各種鋁鹽、鋁酸鹽、氧化鋁產品，可以為油墨、造紙、印染、紡織、醫藥、油脂、催化 劑、塑料、橡膠、日化、石油、建築、電解鋁等行業使用。
權利要求
一種利用高矽低鋁礦物原料生產氫氧化鋁和水泥的工藝方法，特徵在於運用純鹼-燒鹼聯合法原理，採用純鹼和燒鹼同時循環工藝，通過純鹼鹼融-燒鹼鹼熔-水解-苛化-煅燒，實現提取高矽低鋁礦物原料中氧化鋁的同時，其餘組分全部轉化成水泥，100％利用高矽低鋁礦物原料，生產氫氧化鋁和水泥(1)純鹼鹼融將原料粉-純鹼混合料粉加熱進行純鹼鹼融，得到熔融體熟料；熔融體熟料輸入水淬工序；(2)水淬將純鹼鹼融工序得到的熔融體熟料趁高溫迅速進行水淬，得到固體細粒料；細粒料輸入溼磨工序；(3)溼磨將水淬工序得到的細粒料進行溼磨，得到濃漿料；濃漿料輸入漿料溶解工序；(4)漿料溶解將溼磨工序得到的濃漿料進行稀釋、溶解；溶解後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅輸入燒鹼鹼熔工序，濾液輸入一次水解工序；(5)燒鹼鹼熔將漿料溶解工序得到的濾餅，加入燒鹼溶液，加熱進行鹼熔，得到乾粉；乾粉輸入乾粉溶解工序；(6)乾粉溶解將燒鹼鹼熔工序得到的乾粉進行溶解；溶解後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經洗滌後，輸入氫氧化鋁溶出工序；濾液輸入一次水解工序；(7)氫氧化鋁溶出將乾粉溶解工序得到的濾餅用燒鹼溶液進行溶解；溶解後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經洗滌作為濾渣；濾液輸入一次水解工序；(8)一次水解將漿料溶解工序、乾粉溶解工序及氫氧化鋁溶出工序得到的濾液合併，進行稀釋水解；稀釋水解結束後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經洗滌輸入濾餅溶解工序；濾液輸入第二蒸發工序；(9)濾餅溶解將一次水解工序得到的濾餅，用燒鹼溶液進行溶解，得到溶液；溶液輸入脫矽提純工序；(10)脫矽提純將濾餅溶解工序得到的溶液，進行脫矽處理；脫矽處理結束後，過濾，得到濾餅脫矽渣和濾液；脫矽渣直接輸入燒鹼鹼熔工序，與漿料溶解工序得到的濾餅一起，重新進行燒鹼鹼熔；濾液輸入二次水解工序生產氫氧化鋁；(11)二次水解將脫矽提純工序得到的濾液，進行稀釋水解；水解結束後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經洗滌、烘乾、粉碎後為產品氫氧化鋁；濾液輸入第一蒸發工序；(12)第一蒸發將二次水解工序得到的濾液，加熱蒸發濃縮，得到濃溶液；濃溶液輸入濾餅溶解工序，代替燒鹼溶液進行濾餅溶解，實現部分燒鹼循環；(13)第二蒸發將一次水解工序得到的濾液，加熱蒸發濃縮，得到濃溶液輸入苛化工序；(14)苛化將第二蒸發工序得到的濾液，進行苛化處理；苛化結束後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅輸入率值調整工序；濾液分別輸入配料乾燥工序和第三蒸發工序；(15)配料乾燥將苛化工序得到的濾液，取需要的量與原料粉混合，得到混合漿料；將混合漿料與煙道氣進行混合乾燥，得到原料粉-純鹼混合料粉，循環用於下一批純鹼鹼融，實現了純鹼循環；(16)第三蒸發將苛化工序得到的濾液加熱蒸發濃縮，得到濃溶液；濃溶液作為濃燒鹼溶液，循環用於燒鹼鹼熔工序、氫氧化鋁溶出工序和濾餅溶解工序，實現了全部燒鹼循環；(17)率值調整將苛化工序得到的濾餅加入率值調整原料，用水進行洗滌；洗滌後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅輸入煅燒工序；濾液併入洗滌液，集中循環利用；(18)煅燒將率值調整工序得到的濾餅進行煅燒，得到水泥熟料；水泥熟料輸入粉碎工序；(19)粉碎將煅燒工序得到的水泥熟料粉碎，得到產品水泥。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的高矽低鋁礦物原料，是指高嶺土、黏 土、黃砂、氧化鋁含量低於50 %的鋁土礦和氧化鋁工業的赤泥。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的純鹼鹼融將原料粉_純鹼混合料 粉加熱進行純鹼鹼融，得到熔融體熟料，是指將40-200目的原料粉與純鹼粉按照質量比原 料粉純鹼粉=1 0. 41-2. 26進行配料，得到原料粉-純鹼混合料粉，在1000-135(TC溫 度下反應30-45分鐘，保持出料溫度在1000°C以上，得到熔融體熟料。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的漿料溶解將溼磨工序得到的濃漿 料進行稀釋、溶解；溶解後，過濾，是指將溼磨工藝段得到的濃漿料進行稀釋；稀釋時，控制 溶液中活性Na20彡200克/升，在2小時內過濾。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的燒鹼鹼熔將漿料溶解工序得到的 濾餅，加入燒鹼溶液，加熱進行鹼熔，得到乾粉，是指將經漿料溶解工藝段得到的濾餅與燒 鹼溶液按照摩爾比濾餅中的Si02 加入的NaOH=l 1-1.4進行配料，在400-8001加熱 反應，直到物料變成乾粉。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的乾粉溶解將燒鹼鹼熔工序得到的 乾粉進行溶解；溶解後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經洗滌，是指將經燒鹼鹼熔工藝段得 到的乾粉溶解；乾粉溶解時，控制溶解後溶液中Na20 > 250克/升；乾粉溶解後，在4小時 內過濾；濾餅用水洗滌至PH = 11。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的氫氧化鋁溶出將乾粉溶解工序得 到的濾餅用燒鹼溶液進行溶解；溶解後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經洗滌，是指將經幹 粉溶解工藝段得到的濾餅，再用燒鹼溶液溶解；濾餅溶解時，加入的燒鹼溶液量按照濾餅溶 解後溶液中摩爾比A1203 Na20 =1:1. 4-1. 6計算，控制溶液中Na20濃度在230-250克 /升之間，溫度110°c，溶解時間3小時；濾餅溶解後，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅用水洗滌 至 PH = 11。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的濾餅溶解將一次水解工序得到的 濾餅，用燒鹼溶液進行溶解，是指將一次水解工藝段得到的濾餅用燒鹼溶液溶解；濾餅溶解 時，控制溶解後溶液中A1203彡150克/升、Na20彡210克/升，溶解溫度110°C，溶解時間 3小時。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的第二蒸發將一次水解工序得到的 濾液，加熱蒸發濃縮，得到濃溶液，是指將一次水解工藝段得到的濾液，加熱進行蒸發濃縮； 濃縮時，控制溶液中Na20濃度達到150-250克/升為濃縮終點。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的率值調整將苛化工序得到的濾 餅加入率值調整原料，是指將上道苛化工藝段得到的濾餅，加入率值調整原料，並用水洗滌 至PH = 9-10 ；洗滌後，過濾，濾餅輸入煅燒工序；加入的率值調整原料質量根據加入率值調整原料後的混合物料中質量比Al2O3 Fe2O3=I 0.8-1. 7、SiO2 (Al203+Fe203)= 1 1. 7-2. 7,SiO2 CaO = 1 2-3、(CaO-1. 65A1203_0. 35Fe203) 2. 8Si02 = 0. 82-0. 94計算確定。
全文摘要
利用高矽低鋁礦物原料生產氫氧化鋁和水泥工藝方法。屬於鋁矽酸鹽礦物的化工開發利用方法。針對現有氧化鋁工業中拜耳法、鹼石灰燒結法和聯合法工藝都不能提取氧化鋁含量低於50％的高矽低鋁礦物原料中的氧化鋁的問題，本發明運用純鹼-燒鹼聯合法原理，採用純鹼和燒鹼同時循環工藝，通過純鹼鹼融-燒鹼鹼熔-水解-苛化-煅燒，實現提取高矽低鋁礦物原料中85％的氧化鋁的同時，其餘組分全部轉化成水泥，100％利用高矽低鋁礦物原料生產氫氧化鋁和水泥。工藝流程簡潔，產品生產周期短；餘熱及洗滌液的回收循環利用，使生產成本大幅度降低。產品適用於造紙、油墨、印染、醫藥、建築等行業；延伸開發的產品還可用於石化、橡塑、電解鋁等行業。
文檔編號C01F7/02GK101870488SQ20091002642
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月23日 優先權日2009年4月23日
發明者劉慶玲 申請人:劉慶玲