高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝的製作方法

2023-07-22 07:44:51

專利名稱：高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化鋁工業領域，尤其是一種高鋁粉煤灰溶出工藝。
背景技術：
目前世界上每年生產7000多萬噸氧化鋁，各氧化鋁廠幾乎全部採用鋁土礦為原料。我國是世界上最大的氧化鋁生產國，年產量約3000萬噸氧化鋁，約佔世界總產量的 40%。但是我國鋁土礦資源相對貧乏，鋁土礦儲量僅佔世界總儲量的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，處理工藝複雜、能耗高，生產成本也較高。由於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，佔國內鋁土礦使用量的50%左右。礦石資源不足，嚴重製約了我國氧化鋁工業的發展，尋找新的可替代的非鋁土礦資源作為氧化鋁工業原料，研究生產氧化鋁新的工藝技術成為我國鋁工業發展的當務之急。我國煤炭資源非常豐富，煤炭產量佔世界第一，每年產出20多億噸煤，煤炭大部分用於火電廠發電，煤炭燃燒後將排出大量粉煤灰，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。經研究分析，高鋁粉煤灰主要由氧化鋁、氧化矽組成，2種成分的含量約佔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，具有極高的工業利用價值。我國北方地區的粉煤灰中氧化鋁含量普遍高於南方地區，如山西、陝西、內蒙、寧夏、新疆等地部分礦區產出的粉煤灰中氧化鋁含量通常在40%左右，屬於高鋁粉煤灰，內蒙古鄂爾多斯地區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，主要作為一種工業廢渣堆存，這既佔用了大量土地，而且嚴重汙染了環境，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成本。沿海地區由於人口稠密、工業發達，有時將粉煤灰用於築路、制磚等建築材料，這僅屬於粉煤灰低檔次、低附加值的應用，而經濟欠發達地區或西部地區，粉煤灰仍主要作為工業廢渣堆存。總體來說，我國及世界發達國家對粉煤灰綜合利用課題仍處於試驗研究階段，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冶金級氧化鋁研究，重點是研究高鋁粉煤灰綜合利用生產冶金級氧化鋁。各研究單位根據各自的研究成果，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)鹼法是高鋁粉煤灰綜合利用研究的主流方法。它主要借鑑現有氧化鋁行業成熟的燒結法生產工藝，利用燒結法工藝可以處理低品位、低鋁矽比礦石的特點，將高鋁粉煤灰、 石灰石(或石灰)、鹼按一定的配比，製備成生料漿進行燒結，燒結熟料經溶出、脫矽、分解、 焙燒而得到冶金級氧化鋁產品。此法的優點是工藝技術成熟，能得到合格的氧化鋁產品。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、生產能耗高，其投資和成本高，此方法其技術上可行但經濟上不合理。(2)鹽酸法採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，然後經過除渣得到純淨的氯化鋁溶液，氯化鋁溶液經蒸髮結晶、焙燒得到氧化鋁產品，其優點是流程簡單、渣量小、生產成本低。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。

發明內容
本發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，而且生產成本低，對設備損耗小，以克服現有技術的不足。本發明是這樣實現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，製成原礦漿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級套管進行預熱，預熱後的原礦漿A溫度達85 90°C，得到預熱礦漿B ；再將套管加熱至145 155°C，使預熱礦漿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經過3級自蒸發降溫至115 118°C後與酸渣洗液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物。稀硫酸的質量百分比濃度為25 40%。高鋁粉煤灰與稀硫酸的混合比例採用氧化鋁溶出化學反應理論計算量1. 0值的比例。 將溶出料漿D經過3級自蒸發所產生的二次蒸汽返回到套管中，供預熱工序使用。溶出料漿D的每級自蒸發降溫20 21°C。在壓煮器內設有攪拌器，攪拌器在保溫溶出的過程中，保持對加熱礦漿C進行攪拌。套管的內管為鉛合金內管，外套管為不鏽鋼管。壓煮器及攪拌器為鉛合金材料製成。由於採用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明採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，並使其進入溶液中，其氧化鋁溶出率高達85 90%，為後續的生產工序做好了準備；本發明使高鋁粉煤灰得到合理利用，並且成本低廉，經濟合理，而且解決了設備在溶出中被腐蝕的問題。本發明方法簡單，容易實施，使用效果好。


附圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式本發明的實施例1 高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，將氧化鋁的質量百分比含量為 45%的高鋁粉煤灰與質量百分比濃度為35%的稀硫酸採用氧化鋁溶出化學反應理論計算量 1. 0值的比例進行混合，製成原礦漿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、壓煮器及自蒸發器)中，先利用蒸汽將1 3級套管加熱至88°C (套管的內管為鉛合金內管，外套管為不鏽鋼管)，通過1 3級套管將原礦漿A進行預熱，預熱後的原礦漿A溫度達85 87°C，得到預熱礦漿B ；再重新通入蒸汽將套管加熱至150°C，從而使預熱礦漿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，在壓煮器內設有攪拌器(壓煮器及攪拌器為鉛合金材料製成)，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經過3級自蒸發降溫至118°C，將溶出料漿D經過3級自蒸發所產生的二次蒸汽返回到套管中，供預熱工序使用，溶出料漿D的每級自蒸發降溫21°C;將降溫後的溶出料漿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)。本發明的實施例2 高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，將氧化鋁的質量百分比含量為 40%的高鋁粉煤灰與質量百分比濃度為38%的稀硫酸採用氧化鋁溶出化學反應理論計算量 1. 0值的比例進行混合，製成原礦漿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、壓煮器及自蒸發器)中，先利用蒸汽將1 3級套管加熱至90°C (套管的內管為鉛合金內管，外套管為不鏽鋼管)，通過1 3級套管將原礦漿A進行預熱，預熱後的原礦漿A溫度達87°C，得到預熱礦漿B ；再重新通入蒸汽將套管加熱至150°C，從而使預熱礦漿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，在壓煮器內設有攪拌器(壓煮器及攪拌器為鉛合金材料製成)，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經過3級自蒸發降溫至114°C，將溶出料漿D經過3級自蒸發所產生的二次蒸汽返回到套管中，供預熱工序使用，溶出料漿D的每級自蒸發降溫21°C ；將降溫後的溶出料漿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物。由於高鋁粉煤灰與稀硫酸的溶出反應為放熱反應，因此靠它們的溶出反應熱，可以在原礦漿A被加熱至145 155°C後自升溫到160°C，並在進入後序的壓煮器保溫溶出罐中繼續進行溶出反應並自升溫到180°C左右。套管的內管為鉛合金內管，鉛合金材料在此溫度範圍可以耐硫酸腐蝕；壓煮器及攪拌器材質選用鉛合金材料，這樣可以防止硫酸在高溫下腐蝕設備；利用自蒸發器產生的二次蒸汽對原礦漿進行預熱，起到節約能源的目的； 自蒸發器的材質也選用鉛合金材料。
權利要求
1.一種高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特徵在於將高鋁粉煤灰與稀硫酸按比例進行混合，製成原礦漿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級套管進行預熱，預熱後的原礦漿A溫度達85 90°C，得到預熱礦漿B ；再將套管加熱至145 M5°C，使預熱礦漿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經過3級自蒸發降溫至115 118°C後與酸渣洗液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物。
2.根據權利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特徵在於稀硫酸的質量百分比濃度為25 40%。
3.根據權利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特徵在於高鋁粉煤灰與稀硫酸的混合比例採用氧化鋁溶出化學反應理論計算量1.0值的比例。
4.根據權利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特徵在於將溶出料漿D經過3級自蒸發所產生的二次蒸汽返回到套管中，供預熱工序使用。
5.根據權利要求1或4所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特徵在於溶出料漿D的每級自蒸發降溫20 21°C。
6.根據權利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特徵在於在壓煮器內設有攪拌器，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.根據權利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特徵在於套管的內管為鉛合金內管，外套管為不鏽鋼管。
8.根據權利要求1所述的高鋁粉煤灰硫酸法溶出工藝，其特徵在於壓煮器及攪拌器為鉛合金材料製成。
全文摘要
本發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，製成原礦漿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級套管進行預熱，得到預熱礦漿B；再將套管加熱使預熱礦漿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經過3級自蒸發降溫後與酸渣洗液E一同送入稀釋槽中，得到混合料漿F。本發明使高鋁粉煤灰中的氧化鋁溶出，並使其進入溶液中，其氧化鋁溶出率高達85～90%,為後續的生產工序做好了準備；本發明使高鋁粉煤灰得到合理利用，並且成本低廉，經濟合理，而且解決了設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 優先權日2010年9月14日
發明者陳德 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院有限公司