采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法.pdf

本发明公开了一种采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法，将中高品位的铝土矿与氧化钙混合，使其钙铝摩尔量比为1.3～1.5，将混合后的物料在1270℃～1310℃下烧结30～90min后即可得到含氧化铝的熟料。本发明采用在铝土矿中添加氧化钙的强化石灰烧结方法，与碱石灰烧结法比较，它具有原料来源广泛，熟料不必配碱，碳分母液不进入烧结，碱只在湿法阶段循环，而可以采用能耗更低的干法烧结其碱耗较低等优点；并且能解决熟料高含量氧化铝，溶出后赤泥细化严重，赤泥沉降性能差等难题。本发明的方法简单，但解决了中高品位铝土矿中提取氧化铝一直存在的难题，使用效果十分理想。

1.  一种采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法，其特征在于：将中高品位的铝土矿与氧化钙混合，使其钙铝摩尔量比为1.3～1.5，将混合后的物料在1270℃～1310℃下烧结30～90min后即可制得包含铝酸一钙及钙铝黄长石的熟料。

2.  根据权利要求1所述的采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法，其特征在于：铝土矿中的铝硅比不小于3.84。

采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法
技术领域
本发明涉及一种提取氧化铝的方法，尤其是一种采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法。
背景技术
我国铝土矿的特点是高铝、高硅、低铁、低铝硅比。铝硅比大于7的能够用纯拜耳法生产的铝土矿仅占10％，60％以上的铝土矿铝硅比在4～6之间。故寻求一种较合理的处理中低品位铝土矿的方法具有重大的应用价值。碱石灰烧结法应用于工业生产氧化铝以来，已成为能够处理高硅铝土矿及其它高硅含铝原料的有效方法。但烧结法仍有流程复杂、能耗高、生产成本高等缺点。为了降低碱石灰烧结法的生产成本，中州铝厂与中南大学于1999年进行了强化碱石灰烧结法工业试验。该工艺有两个突破点：一是熟料中氧化铝含量得到明显的提高，由传统烧结法的32～35％(A/S为3.2～3.4)左右提高到45％左右(A/S＞7)；二是熟料溶出后溶出液氧化铝浓度由传统的120g/l提高到150g/l以上。中州铝厂逐步消化吸收强化烧结法技术，现在所处理的原矿已经提高到了A64％(A/S为7)，熟料的氧化铝含量已经达到了A40％(A/S为4.5)的水平，且从工艺配方上得到了优化，溶液指标也有所优化，精液氧化铝浓度由原来的95g/l提高到了120g/l。但由于熟料氧化铝含量高，溶出后赤泥细化严重，赤泥沉降性能极差，液固分离没有寻求到合适的方法。
发明内容：
本发明的目的是：提供一种采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法，它具有原料来源广泛，碱耗较低，并能解决熟料溶出后赤泥细化严重，赤泥沉降性能差的难题，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法，将中高品位的铝土矿与氧化钙混合，使其钙铝摩尔量比为1.3～1.5，将混合后的物料在1270℃～1310℃下烧结30～90min后即可得到包含铝酸一钙及钙铝黄长石的熟料
铝土矿中的铝硅比不小于3.84。
本发明中所采用的强化石灰烧结法不同于传统的石灰烧结法，其烧结熟料中的主要物相为铝酸一钙和钙铝黄长石，赤泥中的主要物相为钙铝黄长石，其原理如下：
强化石灰烧结在烧结阶段的主要反应为：
Al₂O₃+CaO＝CaO·Al₂O₃
烧结过程中使铝土矿中的氧化铝与氧化钙形成铝酸一钙；
2CaO+Al₂O₃+SiO₂＝2CaO·Al₂O₃·SiO₂
该铝土矿中的二氧化硅都生成钙铝黄长石，但是铝土矿中的铝主要包含在熟料的铝酸一钙中，这种熟料再去溶出，其溶出液的硅量指数将会比较高，这无疑会降低脱硅负担。由于没有原硅酸钙的生产，从而避免了由原硅酸钙引起的二次反应。并且2CaO·Al₂O₃·SiO₂是难于粉化的物质，这也有助于解决熟料高含量氧化铝，溶出后赤泥细化严重，赤泥沉降性能差等难题，并且2CaO·Al₂O₃·SiO₂是难于粉化的物质，这也有助于解决熟料高含量氧化铝，溶出后赤泥细化严重，赤泥沉降性能差等难题。
在溶出过程阶段的主要反应为：
CaO·Al₂O₃+NaCO₃+aq＝Ca CO₃↓+2Na Al(OH)₄+aq
生料的配制是根据钙铝摩尔量比C/A(所配物料中石灰摩尔数/所配物料中氧化铝摩尔数)进行配料，计算公式如下：
设铝土矿中二氧化硅的摩尔数NSi，矿物中氧化铝的摩尔数为NAl，CaO·Al₂O₃中氧化铝的摩尔数NAl1，2CaO·Al₂O₃·SiO₂中氧化铝摩尔数NAl2，添加氧化钙的摩尔数为NCa。再根据原料成分和烧结的物相(CaO·Al₂O₃和2CaO·Al₂O₃·SiO₂)联立方程如下：NAl＝NAl1+NAl2，且NSi＝NAl2；NCa＝NAl1+2NAl2。
针对试验用铝土矿(其铝硅比为3.84，氧化铝含量为64.24％。)，理论的钙铝摩尔量比为C/A＝1.3～1.5。这种方式配矿会极大的降低石灰加入量，极大提高熟料中氧化铝含量，从而减少物料流量，降低能耗，增加产量，降低成本，带来增产增效的效果。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用在铝土矿中添加氧化钙的强化石灰烧结方法，与碱石灰烧结法比较，它具有原料来源广泛，熟料不必配碱，碳分母液不进入烧结，碱只在湿法阶段循环，而可以采用能耗更低的干法烧结其碱耗较低等优点；并且能解决熟料高含量氧化铝，溶出后赤泥细化严重，赤泥沉降性能差等难题。本发明的方法简单，但解决了中高品位铝土矿中提取氧化铝一直存在的难题，使用效果十分理想。
具体实施方式
本发明的实施例：采用中高品位铝土矿制备氧化铝熟料的强化石灰烧结法，将铝硅比为3.84，氧化铝含量为64.24％的铝土矿与氧化钙混合，使其钙铝摩尔量比为1.43，将混合后的物料在1300℃下烧结60min后得到包含铝酸一钙及钙铝黄长石的熟料；烧结配料的目标产物是使硅生成钙铝黄长石，而生成钙铝黄长石中带走的铝不进入配料计算，其中铝以铝酸一钙为目标产物进行配料计算，因此熟料中的氧化铝含量为50％。
烧结时的反应原理为：
Al₂O₃+CaO＝CaO·Al₂O₃
2CaO+Al₂O₃+SiO₂＝2CaO·Al₂O₃·SiO₂
在处理熟料时，向熟料中加入碳酸钠水溶液，加入的液固比L/G为20，浓度为80g/l，溶出温度为85℃～90℃，搅拌速率为400r/min。
溶出时的反应原理为：
CaO·Al₂O₃+NaCO₃+aq＝Ca CO₃↓+2Na Al(OH)₄+aq
烧结熟料中的主要物相为铝酸一钙和钙铝黄长石，其中氧化铝含量达到了47％～55％；赤泥中的主要物相为钙铝黄长石，氧化铝含量仅为8.7％～14.6％。
该铝土矿中的二氧化硅都生成钙铝黄长石，这种熟料再去溶出，其溶出液的硅量指数将会比较高，最佳溶出率达到了82.5％，这无疑会降低脱硅负担。由于没有原硅酸钙的生产，从而避免了由原硅酸钙引起的二次反应。并且2CaO·Al₂O₃·SiO₂是难于粉化的物质，这也x有助于解决熟料高含量氧化铝，溶出后赤泥细化严重，赤泥沉降性能差等难题。
由于铝土矿中的铝主要包含在熟料的铝酸一钙中，其溶出过程更容易控制，这就大大降低了对溶出条件的要求。与现有的技术相比，本发明中所采用的铝土矿中的铝硅比的范围更广，可以进行各种铝硅比矿物的烧结，但是采用铝硅比为3.84以上的铝土矿效果比较明显，如继续提高矿石的铝硅比，那强化烧结法的指标将会进一步优化。
与不同烧结法经济指标对照如下表：