一種中低品位鋁土礦低鈣鋁比石灰燒結(jié)制備熟料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]石灰燒結(jié)法是一種在鋁土礦中添加石灰石進(jìn)行燒結(jié)的方法，熟料的主要物相組成是12Ca0.7A1203 (C12A7)和γ _2Ca0.S12 ( y-C2S)o與堿石灰燒結(jié)法比較，它具有原料來源廣泛，熟料燒結(jié)過程不必配堿，碳分母液不進(jìn)入燒結(jié)，只在濕法階段循環(huán)，而可以采用能耗更低的干法燒結(jié)的特點，還可以避免燒結(jié)過程中堿金屬在回轉(zhuǎn)窯中揮發(fā)結(jié)疤的情況。燒結(jié)熟料具有自粉化性能，可以減少磨礦工序的能耗；溶出渣含堿量低，可以制取廉價的水泥，利于赤泥的有效回收利用。石灰燒結(jié)法可用于處理鋁硅比小于5的中低品位鋁土礦、赤泥以及鐵鋁共生礦等，這對于我國氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
[0003]石灰燒結(jié)法處理中低品位鋁土礦工藝雖然具有很多的優(yōu)點，但是目前尚未實現(xiàn)工業(yè)化。物料流量大、渣量大和氧化鋁溶出率不高是影響其工業(yè)化的主要因素。物料流量大的主要原因是中低品位鋁土礦中的Al2O3和S12S和石灰石中的CaO反應(yīng)形成12Ca0*7Al203和y_2Ca0 ^S12，此時熟料的配鈣比(配鈣比即鈣鋁比C/A，為扣除與Si02、Ti0jP Fe 203結(jié)合的CaO，剩余CaO與Al2O3的摩爾比)為1.71，這需要消耗大量的石灰石并產(chǎn)生較大的物料流量。以鋁硅比A/S=2.5 (Al2O3和S1 2的質(zhì)量比)的低品位鋁土礦為例，生產(chǎn)一噸氧化鋁需要消耗鋁土礦2t，石灰石4.5t，產(chǎn)生溶出渣3.2t。另外，石灰燒結(jié)法的氧化鋁溶出率不高，佟志芳等人，以及孫會蘭等人嘗試了用微波輻射、超聲波等方法強化溶出鋁酸鈣渣，氧化鋁溶出率均未達(dá)到85%以上，溶出效果不理想。(佟志芳，畢詩文，于海燕，等.微波作用下鋁酸鈣爐渣非等溫浸出動力學(xué).中國有色金屬學(xué)報，2006，16(2): 357-362.孫會蘭，于海燕，王波，等.超聲波強化溶出12Ca0.7A1203的研宄.東北大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2009，29(12): 1729-1733.)。
[0004]為了降低石灰燒結(jié)法的配鈣比，并提高熟料的氧化鋁溶出率，肖瑋對鋁硅比A/S=5(Al2O3和5102的質(zhì)量比)的熟料進(jìn)行了石灰燒結(jié)法提鋁試驗，結(jié)果表明在1320°C，鈣鋁比C/A=L 4時熟料具有最佳的溶出率83.75%。(肖諱，劉衛(wèi)，張念炳，等.中等品位銷土礦石灰燒結(jié)法提鋁試驗研宄.貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2009，37(5): 41-43.)。該研宄雖然在一定程度上降低了熟料的石灰配比，但熟料的氧化鋁溶出率與堿石灰燒結(jié)法相比仍較低。
[0005]由此可見，傳統(tǒng)石灰燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁工藝由于受到熟料物相12Ca0.7A1203的限制，石灰配比最多只能從理論值1.71下降到1.4，溶出率很難超過85%。
[0006]申請?zhí)枮?8104065.7的中國專利報道了一種適于高銷娃比銷土礦的石灰石(石灰)燒結(jié)法，燒結(jié)過程的鈣鋁比為1.0~2.0之間，在一定程度上降低了石灰的配入量，但該方法主要適用于A/S大于8的鋁土礦，而不適用于A/S小于5的中低品位鋁土礦。申請?zhí)枮?2133714.4的中國專利報道了一種生產(chǎn)氫氧化鋁的新方法，該方法將鈣鋁比降低到了
1.0，該方法同樣主要適用于A/S大于8的鋁土礦，對于A/S小于5的中低品位鋁土礦，該文獻(xiàn)并未作明確論述和舉出實施例。
目前，隨著氧化鋁產(chǎn)量的迅速增長，高品位鋁土礦日漸短缺。中低品位鋁土礦的石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁對于我國氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
[0007]鑒于此，需要研制一種適于中低品位鋁土礦的新型石灰燒結(jié)處理工藝，以提高熟料的氧化鋁溶出率，降低燒結(jié)過程中的鈣鋁比和溶出過程中的渣量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種中低品位鋁土礦低鈣鋁比石灰燒結(jié)制備熟料的方法，該方法熟料溶出率高，可大幅度降低石灰石配入量和溶出產(chǎn)生的渣量，縮短了燒結(jié)時間和降低了單位熟料燒結(jié)所需能耗，提高了生產(chǎn)效率。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種中低品位鋁土礦低鈣鋁比石灰燒結(jié)制備熟料的方法，包括將石灰石與中低品位鋁土礦混合，使與中低品位鋁土礦中的Al2O3反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為CaO/ΑΙ 203=0.75?0.95 ;并在上述得到的石灰石與中低品位鋁土礦混合物中配入硫酸鈣，硫酸鈣的配入量為石灰石與中低品位鋁土礦總質(zhì)量的1%?5% ;然后置于爐內(nèi)，從1000°C開始，以15°C?30°C /min的升溫速度進(jìn)行快速升溫?zé)Y(jié)，至1325 °C?1375 °C，然后在1325°C?1375 °C保溫15 min?60min ;最后冷卻，得到熟料。
[0010]優(yōu)選的，與中低品位鋁土礦中的Al2O3反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為CaO/Al2O3=0.95。
[0011]優(yōu)選的，硫酸鈣的配入量為石灰石與中低品位鋁土礦總質(zhì)量的2%?4%。
[0012]優(yōu)選的，從1000°C開始，以15°C?25°C /min的升溫速度進(jìn)行快速升溫?zé)Y(jié)，至1350 °C，然后在 1350 °C 保溫 30min。
[0013]優(yōu)選的，石灰石與中低品位鋁土礦混合比例按以下方法計算:與中低品位鋁土礦中的3丨02反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為Ca0/Si02=2，與中低品位鋁土礦中的T12反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為Ca0/Ti02=l，與中低品位銷土礦中的Fe2O3反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為Ca0/Fe203=2，與中低品位鋁土礦中的Al2O3反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為Ca0/Al203=0.75?0.95。
[0014]優(yōu)選的，冷卻為在爐內(nèi)自然冷卻或在爐外自然冷卻。
[0015]優(yōu)選的，中低品位鋁土礦的鋁硅比A/S為1.5?5.0。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的，中低品位鋁土礦的鋁硅比A/S為2.5?3.5。
[0017]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
(I)本發(fā)明采用低鈣鋁比后，熟料的物相組成由12Ca0.7Α1203轉(zhuǎn)變?yōu)镃aO-Al 203，氧化鋁溶出率提高了 5~10%，石灰配入量降低了 15~30%，溶出渣量降低了 15%~20%。
[0018](2)本發(fā)明采用快速升溫?zé)Y(jié)，促進(jìn)了含氧化鋁的物相向Ca0.Al2O3的轉(zhuǎn)變，與傳統(tǒng)石灰燒結(jié)法和堿石灰燒結(jié)法相比縮短了燒結(jié)時間和降低了單位熟料燒結(jié)所需能耗，提高了生產(chǎn)效率。
[0019](3)本發(fā)明少量硫酸鈣的配入主要是為了降低鈣鋁比，使其降低至0.95以下，并促進(jìn)Ca0.Al2O3的形成。
[0020](4)本發(fā)明爐外自然冷卻時間為半小時左右，而傳統(tǒng)的爐內(nèi)自然冷卻的時間為6-8 小時，提高了生產(chǎn)效率，并且爐外自然冷卻不會影響氧化鋁溶出率和溶出渣量。
【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
圖1是本發(fā)明中低品位鋁土礦低鈣鋁比石灰燒結(jié)制備熟料生產(chǎn)氧化鋁的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
一種中低品位鋁土礦低鈣鋁比石灰燒結(jié)制備熟料的方法，包括下列步驟:
首先，將質(zhì)量百分比為:Al2O3 55.5%、S12 21.8%、Fe2O3 7.5%、其余為雜質(zhì)的中低品位鋁土礦破碎研磨至粒度為-0.074mm占85%以上后，將石灰石與中低品位鋁土礦混合，石灰石中有效CaO含量為51%，石灰石與中低品位鋁土礦混合比例按以下方法計算:與中低品位鋁土礦中的3102反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為Ca0/Si02=2，與中低品位鋁土礦中的1102反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為CaO/T1 2=1，與中低品位鋁土礦中的Fe2O3反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為Ca0/Fe203=2，與中低品位鋁土礦中的Al2O3反應(yīng)所用的石灰石中的CaO的摩爾比為Ca0/Al203=0.95，并在上述得到的石灰石與中低品位鋁土礦混合物中配入硫酸鈣，硫酸鈣的配入量為石灰石與中低品位鋁土礦總質(zhì)量的3%。
[0023]然后，置于爐內(nèi)，從1000°C開始，以20°C /min的升溫速度進(jìn)行快速升溫?zé)Y(jié)至1350 °C，然后在 1350 °C 保溫 30min。
[0024]最后，在爐內(nèi)自然冷卻，得到熟料。
[0025]所得熟料中由于有Y_2Ca0 *Si02的存在，熟料發(fā)生自粉化，熟料粒度-0.074mm可達(dá)90%以上。
[0026]將得到的熟料置于摩爾濃度為1.29mol/L的碳酸鈉溶液中進(jìn)行氧化鋁溶出試驗:溶出溫度為75°C，時間30min。溶出結(jié)束后，對溶出后濾液和濾渣進(jìn)行成分分析，氧化鋁溶出率達(dá)93.90%，與傳統(tǒng)石灰燒結(jié)法相比，氧化鋁溶出率提高了近10%。以生產(chǎn)It氧化鋁為基準(zhǔn)進(jìn)行計算，傳統(tǒng)石灰燒結(jié)法需要消耗石灰石4.4t，產(chǎn)生廢渣3.2t ;本發(fā)明方法需要消耗石灰石3.4t，產(chǎn)生廢渣2.7t，同比下降了 22.7%和15.6%。
[0027]實施例2
一種中低品位鋁土礦低鈣鋁比石灰燒結(jié)制備熟料的方法，包括下