一種用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)廢棄物利用領(lǐng)域，具體涉及一種使用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于特殊的成礦背景，在我國內(nèi)蒙古中西部的部分煤炭資源中，賦存大量勃姆石 和高嶺石等含鋁礦物。此煤炭資源主要分布于準格爾煤田、卓資山煤田及大青山煤田，其中 氧化錯含量達到9~13%。發(fā)電后產(chǎn)生的粉煤灰中氧化錯含量可達40~50%，是一種非傳統(tǒng) 的鋁土礦資源。
[0003] 每年僅內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)高鋁煤炭產(chǎn)量就達到1.2億噸，其中部分煤炭用于發(fā) 電后產(chǎn)生近3000萬噸高鋁粉煤灰，其中內(nèi)蒙古中西部地區(qū)約1400萬噸，集中堆存在呼和浩 特、鄂爾多斯，具有較高經(jīng)濟開發(fā)價值的含鋁資源。
[0004] 粉煤灰提取氧化鋁的工藝路線目前主要有堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和氣體氯化法。 堿法主要包括石灰石燒結(jié)法，堿石灰燒結(jié)法，預(yù)脫硅+堿石灰燒結(jié)法等;酸法主要包括:硫酸 法、鹽酸法、硝酸法、氫氟酸法等。
[0005] 而目前我國國內(nèi)的工藝路線主要有:石灰石燒結(jié)法，預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法，酸法， 硫酸銨燒結(jié)法。以上幾種方案從工藝方面比較，均能實現(xiàn)粉煤灰中的氧化鋁和二氧化硅分 別提取利用，而石灰石燒結(jié)法存在產(chǎn)品單一、能耗較高、渣量大等缺點。預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié) 法按照"先硅后鋁"的生產(chǎn)工藝，主要的化學(xué)消耗材料如碳酸鈉和氫氧化鈉基本實現(xiàn)了循環(huán) 利用，但生產(chǎn)成本較高。酸法和硫酸銨法是按照"先鋁后娃"的生產(chǎn)工藝，可實現(xiàn)硫酸銨和鹽 酸的循環(huán)利用，得到的產(chǎn)品為氧化鋁、硅副產(chǎn)品等，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢渣僅為預(yù)脫硅堿石灰燒 結(jié)法的50%，渣量相對較少。但酸法設(shè)備投資很高，且生產(chǎn)維護費用也很高，而且生產(chǎn)過程 還會造成較大的環(huán)境壓力。硫酸銨法雖然克服了設(shè)備的相對腐蝕及對環(huán)境造成的壓力，但 在規(guī)模化生產(chǎn)情況下，設(shè)備的大型化還存在困難，生產(chǎn)工藝也需要進一步探索，工藝的可靠 性還不是很確定。目前我國能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)的粉煤灰提取氧化鋁的工藝只有堿石 灰燒結(jié)法，但由于成本居高，虧損嚴重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對本選礦領(lǐng)域磨礦存在的問題，本發(fā)明目的是提供一種濕法輥式碎磨機，涉及 一種濕法碎磨設(shè)備及一種用于該濕法碎磨設(shè)備配套的分級工藝，主要用于礦石的濕法碎磨 及分級，也可以用于其它需要濕法碎磨的固體物料。
[0007] 實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的具體技術(shù)方案為：
[0008] 1、一種用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括步驟：
[0009] (1)石灰石加入粉煤灰、純堿和堿液進行配料，所述堿液為循環(huán)鋁酸鈉溶液，配料 比例為粉煤灰38~43重量份、石灰石32~37重量份、純堿20~25重量份，焦粉8~12重量份， 配料后的水分為23~30%，
[0010] (2)將配好的料連同體積量為85~90%的堿液一起加入混料機進行充分混合，用 再滾筒制粒機制粒，制粒粒徑為1~8mm;
[0011] (3)將成品粒在燒結(jié)機上進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1400~1500 °C，燒結(jié)負壓大于8KPa。 然后熟料采用立磨進行干磨，磨細到-〇.〇74mm占90%以上的熟料粉末(0.074mm以下的顆粒 占90%以上）。
[0012] (4)將熟料粉加調(diào)整液進行溶出，液固比為3~4:1，溶出時間為15~20分鐘，溫度 為70~75Γ。
[0013] (5)將步驟(4)熟料粉溶出得到的渣用熱水進行充分洗滌后，洗滌水用作調(diào)整液， 洗后的渣加入稀堿液進行脫堿，控制脫堿的溶液中Na 20為90g/L，脫堿溫度160~200°C，時 間1小時，脫堿完的渣進行充分洗滌后得到副產(chǎn)品硅酸鈣，可以用于建材和土壤調(diào)理。
[0014] (6)將步驟(4)熟料粉溶出得到的溶液與鋁酸鈉結(jié)晶混合溶解后進行脫硅，脫硅條 件為:溫度160~180 °C，時間1~2小時；
[0015] (7)將步驟(6)得到的溶液加氫氧化鋁晶種進行種分分解，分解得到A1(0H)3,然后 焙燒得到氧化鋁；
[0016] (8)將步驟(7)得到的種分母液分兩步進行蒸發(fā)和排鹽，第一步蒸發(fā)到堿液濃度為 Na20 280~300g/L，然后再進行第二步蒸發(fā)，得到堿液濃度為Na20500~600g/L;將步驟(5) 得到的脫堿液也同樣進行兩步蒸發(fā)得到堿液濃度為Na 20500~600g/L，作為液堿副產(chǎn)品用 于氧化鋁行業(yè)的原料；
[0017] (9)將第二步蒸發(fā)后的種分母液進行加種子降溫結(jié)晶，得到鋁酸鈉晶體，鋁酸鈉晶 體再加入到步驟(6)中進行溶解循環(huán);結(jié)晶條件為:首溫80~110°C，末溫40~50°C，時間6~ 8小時；
[0018] (10)將步驟(9)得到的母液與步驟(8)得到的鹽和步驟(6)得到的硅渣進行混合， 然后作為配料堿液返回到步驟(1)中，實現(xiàn)堿液循環(huán)。
[0019] 其中，所述粉煤灰中氧化鋁含量為40~50%。
[0020] 其中，所述步驟（1)中，首先將石灰石礦破碎至2~5mm，然后將其磨細至粒度為-0.074mm占85%以上;將焦粉磨細至1~3mm;然后用于配料。
[0021] 其中，所述步驟（1)中，堿液濃度為Na20 500~600g/L，ak=12~30。
[0022]進一步地，所述步驟(2)中，輥筒制粒機制粒中加入和步驟(1)同樣的堿液，體積為 步驟(1)體積的10~20%.
[0023] 優(yōu)選地，所述步驟(3)中，點火溫度為1050°C，點火負壓大于4KPa。
[0024] 其中，所述步驟(5)中，洗滌水溫度為80~95°C。
[0025] 使用脫硅種子有利于晶體的分離。優(yōu)選地，所述步驟(6)中加入脫硅種子進行脫 硅，種子量40~60g/L，脫硅種子為脫硅步驟產(chǎn)生的固體(投產(chǎn)初期沒有種子）。
[0026] 步驟(6)配制脫堿液的稀堿液可以是用氫氧化鈉配制，也可以是脫堿完的渣進行 充分洗滌后得到的洗液。
[0027] 優(yōu)選地，所述步驟(9)中種分母液進行加種子降溫結(jié)晶，種子量10~40g/L。
[0028] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0029] (1)本發(fā)明提出的方法，以高鋁粉煤灰為原料，在氧化鋁傳統(tǒng)燒結(jié)法技術(shù)的基礎(chǔ) 上，采用干法燒成技術(shù)，通過在脫硅、分解、蒸發(fā)、熟料先干磨再溶出等方面的技術(shù)整合，從 整個流程上實現(xiàn)了氧化鋁的高效生產(chǎn)。
[0030] (2)本發(fā)明在傳統(tǒng)燒結(jié)法技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了全種分工藝技術(shù)，使燒結(jié)法工藝流 程縮減了三分之一以上，綜合計算種分分解率提高到90%以上，氧化鋁的總回收率達到 90%以上，降低了操作難度，減少設(shè)備及人員投入，降低了能耗。
[0031] (3)本發(fā)明實現(xiàn)了高濃度種分母液蒸發(fā)的突破，通過兩步蒸發(fā)排鹽技術(shù)，解決了傳 統(tǒng)種分母液蒸發(fā)因排鹽困難制約蒸發(fā)濃度的問題。
[0032] (4)本發(fā)明實現(xiàn)了粉煤灰的高效綜合利用，通過控制配料配方、燒成條件和脫堿條 件能夠生產(chǎn)出不同規(guī)格的硅酸鈣副產(chǎn)品，容重可以控制在300~800kg/m3,分別適用于建材 和土壤調(diào)理，既可以保證其輕質(zhì)特性，又可以保證降低運輸成本。
[0033] (5)本發(fā)明可以將部分廉價的工業(yè)純堿轉(zhuǎn)化為附加值高的液堿，進一步降到了本 技術(shù)的主產(chǎn)品的成本，經(jīng)濟效益明顯。
[0034]總之，本發(fā)明在傳統(tǒng)燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的技術(shù)上實現(xiàn)了重大突破，生產(chǎn)成本及建 廠投資都大幅度降低，在處理工業(yè)固廢粉煤灰時效果更加突出，實現(xiàn)了鋁硅的綜合循環(huán)利 用的目的。同時在設(shè)備選型方面，在化工和冶金行業(yè)都有成熟的設(shè)備選擇，工業(yè)化非常容易 可行。
【附圖說明】
[0035]圖1為用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。以下所述僅是本發(fā)明 的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原 理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
[0037] 實施例中，如無特別說明，所使用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段。
[0038] 原料粉煤灰采用內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)某電廠產(chǎn)出的高鋁粉煤灰，其成分如表1所 示。石灰石采用呼和浩特地區(qū)所產(chǎn)石灰石，其成分如表2。
[0043] 實施例1
[0039]表1:粉煤灰成分 [00401
[(
[(
[0044] 流程參見圖1，首先將成分如表2的石灰石破碎至2~5mm，然后將礦粉磨細至粒度 為-0.074mm的顆粒占85%以上，將焦粉破碎至1 一3mm。然后加入成分如表1的粉煤灰及純堿 粉進行充分混合:粉煤灰38重量份、石灰石32重量份、純堿20重量份，焦粉8重量份，然后準 備堿液(經(jīng)過兩步蒸發(fā)排鹽的循環(huán)母液，分為兩部分，分配比例為87:13,這一步用87%)，濃 度為Na20 510g/L，苛性化系數(shù)ak=14。所配料得水分30%，堿比為1，鈣比為1。
[0045] 將配好的料連同87 %的堿液一起加入混料機進行第一次混合，一混完的料進入二 次混料機，二次混料機中同時噴入剩余的13 %的堿液，在滾筒造粒機內(nèi)進行制粒，顆粒分布 為1~8mm。制成粒的透氣性指數(shù)為50k。
[0046] 將成品粒料及鋪底料和邊料布于燒結(jié)機上進行燒結(jié)，控制點火溫度1050°C，點火 負壓4KPa，燒結(jié)溫度1400~1500 °C，燒結(jié)負壓8~8.5KPa。然后將燒結(jié)塊磨細到-0.074mm占 90%以上的熟料粉磨。
[0047] 將磨制好的熟料粉加調(diào)整液(熱水洗渣后的洗出液)在溶出槽內(nèi)進行溶出，液固比 為4:1，加調(diào)整液后混合物中Na20 50g/L，ak = 1.2，溶出時間為15~20分鐘，溫度為75 °C。 [0048]將熟料粉溶出后的渣用90°C的熱水進行充分洗滌，然后加入稀堿液控制脫堿液中 Na20 90g/L進行脫堿，脫堿溫度200°C，時間1小時，液固比4:1，脫堿完的渣進行充分洗滌后 得到副產(chǎn)品硅酸鈣，容重測定為310kg/m 3,用于制作輕質(zhì)建材。
[0049] 熟料粉溶出得到的溶液與鋁酸鈉結(jié)晶混合溶解后，用一段種分蒸發(fā)母液調(diào)整ak為 1.5，AL203濃度控制為HOg