燒結法赤泥脫鹼及其表面改性處理工藝的製作方法

2023-05-01 10:26:56

專利名稱：燒結法赤泥脫鹼及其表面改性處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及氧化鋁生產廢渣的處理工藝。
眾所周知，全世界大部分氧化鋁是由拜爾法處理高品位鋁土礦而生產的，其工業廢渣—赤泥主要成分是方鈉石型或鈣霞石型含水鋁矽酸鈉(Na2O.Al2O3.2SiO2.2H2O)及一些多元化合物，其鹼含量(折合成Na2O計)大約在20％左右。這種赤泥有的排放到海中扔掉了，有的是堆集存放，由於含水鋁矽酸鈉中含有Na2O和Al2O3，人們也試圖回收這部分有用成分，故研究並提出了許多種拜爾法赤泥脫鹼的技術方案，其中有代表性的如匈牙利的綜合苛化法(匈牙利專利No593/82)，該技術是在赤泥洗滌沉降槽系統設置赤泥綜合苛化工序，即將某級洗滌沉降槽排出的底流赤泥引入綜合苛化槽。首先是在槽內加入石灰乳，添加量為赤泥中每含1公斤NaOH加入2-4KgCaO，蒸汽加熱，赤泥中的含水鋁矽酸鈉和Ca(OH)2反應生成水化石榴石(3CaO.Al2O3.xSiO2(6-2x)H2O)和NaOH，顯然赤泥中的Na2O被CaO置換出來，達到脫鹼目的，將上述苛化後的泥渣再送入下一槽，加Na2CO3，溶出水化石榴石以回收Al2O3。上述這種方法工業實施費用高，能耗高，流程複雜，也未能將脫鹼後赤泥合理地利用起來。另一方面，對於低品位鋁土礦，需採用鹼—石灰燒結法工藝生產氧化鋁，其赤泥的主要成份是β型矽酸二鈣，含水氧化鐵等，同時含有少量的Na2O-Al2O3-SiO2系及其它含鹼化合物，這種赤泥的含鹼量(折合成Na2O)一般在2.5-3.5％(重量百分比)。在我國已經開發出配入一部分這種燒結法赤泥作原料，溼法生產矽酸鹽水泥的工藝，作到了廢渣的再利用，但是由於這種赤泥含鹼量高，其在水泥原料中配入量受限，這是因為原料中Na2O過高會嚴重影響水泥的質量。為此，便提出了一個課題，即燒結法赤泥再脫鹼，使其鹼含量降至1％以下，鹼加以回收，這種脫鹼後赤泥作為水泥原料的配入量可大幅度增加，具有很好的經濟效益和環境效益。但迄今為止，還未能研究出經濟、有效的燒結法赤泥脫鹼工藝。此外，為便於脫鹼後赤泥的管道輸送，還需改善其漿體流變和膠結硬化的物理力學特性，從而又提出了脫鹼後赤泥表面處理，以改善其上述物理力學性質的課題，而這一課題也未見得到完滿的解決。
本發明的目的是，提供一種燒結法赤泥脫鹼及其表面處理工藝，使赤泥的鹼含量降至1％(重量百分比)以下，表面處理後的脫鹼赤泥，其漿體流變及膠結硬化性質改善，從而更加適於大量配入到水泥原料中，以生產矽酸鹽水泥。
本發明的燒結法赤泥脫鹼及其表面脫鹼改性處理工藝，包括赤泥脫鹼和其後的脫鹼後赤泥顆粒表面改性處理兩個工序，在赤泥脫鹼工序以活性氧化鈣作為脫鹼劑，在上述赤泥表面改性處理工序，以木質素亞硫酸磺酸鈣為改性劑，主要的技術特點是，在上述脫鹼工序，赤泥附液的鹼濃度(以苛性Na2O和碳酸Na2O之和計)要小於2克/升，待脫鹼的赤泥加水混合，L/S(混合體中液體和固體成份的重量比)控制在2.5-4.5，通蒸汽加熱至90-95℃，加入按活性氧化鈣計的CaO量為參與反應的於赤泥重量的10-25％，保持攪拌，脫鹼時間為1-4小時，在上述赤泥改性處理工序，是將脫鹼後的赤泥漿液過濾分離，赤泥濾餅與25-30℃的工業水混合，混合漿液的水份控制在56-67％(重量百分比)，保持強烈攪拌，使漿液溫度降至60℃以下，加入木質素亞硫酸磺酸鈣，其加入量為幹赤泥重量的0.2-2.5％，上述混合漿液攪拌反應10-15分鐘。
在上述的赤泥脫鹼工序中，赤泥加水混合的L/S最好為2.8-3.5，以活性氧化鈣計的CaO加入量為參與反應的幹赤泥量的12-15％，反應時間最好為1.5-3.0小時，在赤泥表面改性工序，木質素亞硫酸磺酸鈣的加入量為幹赤泥重量的0.5-1.0％。
本發明的燒結法赤泥脫鹼及其表面改性處理工藝，赤泥經脫鹼工序脫鹼，其鹼含量(折合成Na2O)降至0.4-1.2％，脫鹼效率為60-75％，脫鹼後赤泥經表面改性處理後，泥漿流動度大於Φ110mm(МИХТИ法)，便於管道輸送去配料。
附圖為本發明的具體實施例，現結合附圖將本發明的流程詳述如下附

圖1為本發明的工藝流程圖。
圖中，從赤泥洗滌沉降槽(1)排出的棄赤泥漿液，經自動分析儀(5)檢測，符合L/S為2.8-3.5，溫度為65-75℃，Na2O苛性+Na2O碳酸為1.5-2.0克/升，Al2O3為1.0-1.5克/升，赤泥含Al2O3為4-8％等主要技術指標，直接輸送進入脫鹼反應槽(7)，測槽平均泥漿比重、液固比、體積(m3)。添加的石灰(2)系輕燒石灰，CaO含量≥92％，有效活性CaO≥85％，加水在化灰機(3)中消化成石灰乳，游離CaO含量180-200克/升入石灰乳貯槽(4)，根據赤泥量往反應槽(7)經流量計(6)計量加入游離CaO12-15％，往槽(7)中直接通入2.5-3.5公斤/釐米2蒸汽(14)，將赤泥漿液溫度提高到90-95℃，恆溫攪拌反應1.5小時，送真空轉鼓過濾機(8)進行液固分離，濾液回收鹼和水。赤泥濾餅加水調整泥漿水份至56-62％，入機械攪拌混合槽(9)(轉速32轉/分)，使之成為均質泥漿，轉入表面處理槽(10)(轉速32-40轉/分)，泥漿溫度小於60℃，加入木質素亞硫酸磺酸鈣，加入量為赤泥重量的0.2-1.0％。木質素亞硫酸磺酸鈣預先加水在溶解槽(11)溶解，含量控制在75-110克/升，轉入添加劑貯槽(12)，經流量計(6)加入脫鹼赤泥改性處理槽(10)，攪拌15-30分鐘，取樣用МИХТИ法測泥漿流動度直徑大於Φ110mm，液塑限儀測泥漿液限含水量不大於60％，輸送至赤泥貯庫(13)，做為水泥生產原料組分製造高標號矽酸鹽水泥。
權利要求
1.燒結法赤泥脫鹼及其表面改性處理工藝，包括赤泥脫鹼和脫鹼後赤泥表面改性處理兩個工序，在赤泥脫鹼工序，以活性氧化鈣為脫鹼劑，在上述赤泥表面改性處理工序，以木質素亞硫酸磺酸鈣為改性劑，其特徵在於，在上述脫鹼工序，赤泥附液濃度(以苛性Na2O和碳酸Na2O之和計)小於2克/升，赤泥加水混合，L/S(混合體內液體和固體的重量比)控制在2.5-4.5，通蒸氣加熱至90-95℃，加入按活性氧化鈣計的CaO量為參與反應的幹赤泥重量的10-25％，保持攪拌，脫鹼時間為1-4小時，在上述赤泥表面改性處理工序，是將脫鹼後赤泥漿液過濾分離，赤泥濾餅與25-30℃的工業用水混合，混合漿液的水分控制在56-67％(重量％)，保持強烈攪拌，使漿液溫度降至60℃以下，添加木質素亞硫酸磺酸鈣，其加入量為幹赤泥重量的0.2-2.5％，上述混合漿液攪拌反應10-15分鐘。
2.按照權利要求1所述的工藝，其特徵在於，在赤泥脫鹼工序，赤泥加水混合的L/S為2.8-3.5，以活性氧化鈣計的CaO加入量為參與反應的幹赤泥重量的12-15％，反應時間為1.5-3.0小時，在赤泥表面改性工序，木質素硫酸碳酸鈣的加入量為幹赤泥重的0.5-1.0％。
全文摘要
包括赤泥脫鹼和赤泥表面改性處理兩個工序，以活性氧化鈣作脫鹼劑，以木質素亞硫酸磺酸鈣為表面改性劑，脫鹼劑的添加量為幹赤泥重量的10-25％，改性劑的加入量為幹赤泥重量的0.2-2.5％。本發明的工藝，可脫赤泥鹼含量降至0.4-1.2％，脫鹼效率為60-70％，改性處理的赤泥，泥漿流動度大於φ110mm，便於工業管道輸送作業。
文檔編號C01F7/00GK1141264SQ9511055
公開日1997年1月29日 申請日期1995年7月27日 優先權日1995年7月27日
發明者劉作霖, 羅玉長, 張麗玲 申請人:山東鋁業公司