一种以粉煤灰为原料的干法烧成方法技术

本发明专利技术提出一种以粉煤灰为原料的干法烧成方法，包括以下步骤：用石灰石粉、粉煤灰、纯碱及蒸发回收的循环碱液进行配料，将配好的料进入混料机进行充分混合；干燥后进入回转窑进行烧结，将熟料粉加水或调整液进行溶出，溶出得到的渣充分洗涤后进行脱碱，溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后脱硅，经种分分解，分解得到Al(OH)3，然后焙烧得到氧化铝；将得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐。本发明专利技术在氧化铝传统烧结法技术的基础上，采用干法烧成技术，通过在脱硅、分解、蒸发、熟料先干磨再溶出等方面的技术整合，从整个流程上实现了粉煤灰的干法烧成。

【技术实现步骤摘要】
一种以粉煤灰为原料的干法烧成方法
本专利技术属于冶炼领域，具体涉及一种球团法冶炼铝土矿的方法。
技术介绍
由于特殊的成矿背景，在我国内蒙古中西部的部分煤炭资源中，赋存大量勃姆石和高岭石等含铝矿物。此煤炭资源主要分布于准格尔煤田、卓资山煤田及大青山煤田，其中氧化铝含量达到9～13％。发电后产生的粉煤灰中氧化铝含量可达40～50％，是一种非传统的铝土矿资源。每年仅内蒙古鄂尔多斯地区高铝煤炭产量就达到1.2亿吨，其中部分煤炭用于发电后产生近3000万吨高铝粉煤灰，其中内蒙古中西部地区约1400万吨，集中堆存在呼和浩特、鄂尔多斯，具有较高经济开发价值的含铝资源。粉煤灰提取氧化铝的工艺路线目前主要有碱法、酸法、酸碱联合法和气体氯化法。碱法主要包括石灰石烧结法，碱石灰烧结法，预脱硅+碱石灰烧结法等；酸法主要包括：硫酸法、盐酸法、硝酸法、氢氟酸法等。而目前我国国内的工艺路线主要有：石灰石烧结法，预脱硅碱石灰烧结法，酸法，硫酸铵烧结法。以上几种方案从工艺方面比较，均能实现粉煤灰中的氧化铝和二氧化硅分别提取利用。石灰石烧结法存在产品单一、能耗较高、渣量大等缺点。预脱硅碱石灰烧结法按照“先硅后铝”的生产工艺，主要的化学消耗材料如碳酸钠和氢氧化钠基本实现了循环利用，但生产成本较高。酸法和硫酸铵法是按照“先铝后硅”的生产工艺，可实现硫酸铵和盐酸的循环利用，得到的产品为氧化铝、硅副产品等，生产中产生的废渣仅为预脱硅碱石灰烧结法的50％，渣量相对较少。但酸法设备投资很高，且生产维护费用也很高，而且生产过程还会造成较大的环境压力。硫酸铵法虽然克服了设备的相对腐蚀及对环境造成的压力，但在规模化生产情况下，设备的大型化还存在困难，生产工艺也需要进一步探索，工艺的可靠性还不是很确定。目前我国能够实现连续化工业生产的粉煤灰提取氧化铝的工艺只有碱石灰烧结法，但由于成本居高，亏损严重。如何有效利用粉煤灰，解决我国铝土矿资源的不足及工业固废利用，是本领域企业面对的挑战和机遇。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种粉煤灰的综合利用方法，结合干法烧结、全种分和高浓度碱液蒸发技术，实现粉煤灰的干法烧成，获得氧化铝、液碱等多种产物。实现本专利技术目的的技术方案为：一种粉煤灰的干法烧成技术，包括以下步骤：(1)用石灰石粉、粉煤灰、纯碱及蒸发回收的循环碱液进行配料，配料比例为粉煤灰35～45％、石灰石26～35％、纯碱5～15％，水分为12～21％，碱比为1，钙比为1。(2)将配好的料进入混料机进行充分混合；(3)将混成料进入干燥器进行干燥，干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温度控制在950～1350℃，烧结得到的熟料用冷却机进行冷却，然后采用立磨进行干磨，磨细到-0.074mm占90％以上的熟料粉末(粒度小于0.074mm的颗粒占90％以上)；(4)将熟料粉加水或调整液进行溶出，液固比为3～4:1，溶出时间为15～20分钟，温度为75℃。(5)将步骤(4)得到的熟料粉的渣用80～95℃热水进行充分洗涤后进行脱碱，洗涤后的水为调整液；脱碱温度160～200℃，时间1小时，液固比3～5:1，脱碱完的渣进行充分洗涤后得到副产品硅酸钙，可以用于建材和土壤调理。(6)将步骤(4)溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后脱硅，脱硅温度160～180℃，时间1～2小时，(7)将步骤(6)脱硅得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到Al(OH)3，然后焙烧得到氧化铝；(8)将步骤(7)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步蒸发到碱液浓度为Na2O280～300g/L，然后再进行第二步蒸发，得到碱液浓度为Na2O500～600g/L；将步骤(5)得到的脱碱液也同样进行两步蒸发得到碱液浓度为Na2O500～600g/L，作为液碱副产品用于氧化铝行业原料。(9)将第二步蒸发后的种分母液进行加种子降温结晶，得到铝酸钠晶体，铝酸钠晶体再加入到步骤(6)中进行溶解循环。结晶条件为：首温80～110℃，末温40～50℃，时间6～8小时。(10)将步骤(9)得到的母液与步骤(8)得到的盐和步骤(6)得到的硅渣进行混合，然后作为配料碱液返回到步骤(1)中，实现碱液循环。其中，所述步骤(1)中的粉煤灰为发电后产生的粉煤灰，其中氧化铝含量为40～50％；所述石灰石为粒度为-0.074mm的颗粒占85％以上的石灰石粉末。其中所述步骤(1)配料所控制的条件为，碱液浓度为Na2O500～600g/L，αk＝12～30。其中，所述步骤(2)混矿采用的装置为立式强力混料机，属于干法混料技术，混料均匀度可达98％以上。进一步地，所述步骤(3)中，干燥用烟气为烧结窑的烟气，温度为1000～1100℃。优选地，熟料粉的渣用80～95℃热水进行5～7次反向洗涤，洗涤后进行脱碱；所述步骤(5)中，脱碱完的渣用水进行充分洗涤，洗涤排出的水用于配制脱碱液。用洗涤排出的水与渣配制的脱碱液中，Na2O为80～100g/L。其中，所述步骤(6)中，加入脱硅种子进行脱硅。脱硅条件为：种子量40～60g/L，脱硅种子为脱硅步骤产生的晶体(在刚投产的时候没有种子)。其中，所述步骤(6)中，脱硅溶液的苛性化指数αk控制为1.4～1.8，AL2O3浓度控制为120～160g/L。进一步地，所述步骤(9)中，向种分母液中加种子降温结晶，种子量10～40g/L，所述种子为种分产生的铝酸钠晶体。本专利技术与现有技术相比优点在于：(1)本专利技术在氧化铝传统烧结法技术的基础上，采用干法烧成技术，通过在脱硅、分解、蒸发、熟料先干磨再溶出等方面的技术整合，从整个流程上实现了粉煤灰的干法烧成。(2)本专利技术在传统烧结法技术的基础上，专利技术了全种分工艺技术，使烧结法工艺流程缩减了三分之一以上，综合计算种分分解率提高到90％以上，氧化铝的总回收率达到90％以上，降低了操作难度，减少设备及人员投入，降低了能耗。(3)本专利技术方法实现了粉煤灰的高效综合利用，通过控制配料配方、烧成条件和脱碱条件能够生产出不同规格的硅酸钙副产品，容重可以控制在300～800kg/m3，分别适用于建材和土壤调理，既可以保证其轻质特性，又可以保证降低运输成本。(4)本专利技术可以将部分廉价的工业纯碱转化为附加值高的液碱，进一步降到了本技术的主产品的成本，经济效益明显。附图说明图1：干法烧成粉煤灰生产氧化铝的流程图。具体实施方式现以以下最佳实施例来说明本专利技术，但不以此来限制本专利技术的范围。下面将通过不同实施例来描述本专利技术。本专利技术不局限于这些实施例中，可以在前述化学成分与制造方法范围内加以调整实施。实施例1本实施例采用的原料粉煤灰为内蒙古鄂尔多斯地区某电厂产出的高铝粉煤灰，其成分如表1所示。石灰石采用呼和浩特地区所产石灰石，其成分如表2。表1：粉煤灰成分表2：石灰石成分成分AL2O3SiO2Fe2O3MgOK2OCaO灼减总量石灰石0.571.320.311.560.1951.9854.93100首先将成分如表2的石灰石破碎至2～5mm，然后将矿粉磨细至粒度为-0.074mm占85％以上。然后加入成分如表1的粉煤灰及纯碱粉进行充分混合，配料比例为粉煤灰35质量份、石灰石26质量份、纯碱5质量份，然后加入经过二次蒸发得到的循环碱液，其浓度为Na2O530g/L，αk＝14。得到的配料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以粉煤灰为原料的干法烧成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)用石灰石粉、粉煤灰、纯碱及蒸发回收的循环碱液进行配料，配料比例为粉煤灰35～45质量份、石灰石26～35质量份、纯碱5～15质量份，配料中水分12～21％；(2)将配好的料进入混料机进行充分混合；(3)将混成料进入干燥器进行干燥，干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温度控制在950～1350℃，烧结得到的熟料用冷却机进行冷却，然后采用立磨进行干磨，磨细到‑0.074mm占90％以上的熟料粉末；(4)将熟料粉加水或调整液进行溶出，液固比为3～4:1，溶出时间为15～20分钟，温度为75℃。(5)将步骤(4)溶出后的熟料粉的渣用80～95℃热水进行充分洗涤后进行脱碱，洗涤后的水为调整液；脱碱条件为：脱碱温度160～200℃，时间1小时，液固比3～5:1，脱碱完的渣进行充分洗涤后得到副产品硅酸钙；(6)将步骤(4)熟料粉溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后脱硅，脱硅温度160～180℃，时间1～2小时；(7)将步骤(6)脱硅得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到Al(OH)3，然后焙烧得到氧化铝；(8)将步骤(7)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步蒸发到碱液浓度为Na2O 280～300g/L，然后再进行第二步蒸发，得到碱液浓度为Na2O 500～600g/L；将步骤(5)得到的脱碱液也同样进行两步蒸发得到碱液浓度为Na2O 500～600g/L，作为液碱副产品用于氧化铝行业原料；(9)将第二步蒸发后的种分母液进行加种子降温结晶，得到铝 酸钠晶体，铝酸钠晶体再加入到步骤(6)中进行溶解循环，结晶条件为：首温80～110℃，末温40～50℃，时间6～8小时；(10)将步骤(9)得到的母液与步骤(8)得到的盐和步骤(6)得到的硅渣进行混合，然后作为配料碱液返回到步骤(1)中，实现碱液循环。...

【技术特征摘要】
1.一种以粉煤灰为原料的干法烧成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)用石灰石粉、粉煤灰、纯碱及蒸发回收的循环碱液进行配料，配料比例为粉煤灰35～45质量份、石灰石26～35质量份、纯碱5～15质量份，配料中水分12～21％；所述粉煤灰为发电后产生的粉煤灰，其中氧化铝含量为40～50％；所述石灰石为粒度为-0.074mm的颗粒占85％以上的石灰石粉末；(2)将配好的料进入混料机进行充分混合；(3)将混成料进入干燥器进行干燥，干燥用烟气为回转窑的烟气，温度为1000～1100℃；干燥完成的物料进入回转窑进行烧结，烧结温度控制在950～1350℃，烧结得到的熟料用冷却机进行冷却，然后采用立磨进行干磨，磨细到-0.074mm占90％以上的熟料粉末；(4)将熟料粉加水或调整液进行溶出，液固比为3～4:1，溶出时间为15～20分钟，温度为75℃。(5)将步骤(4)溶出后的熟料粉的渣用80～95℃热水进行充分洗涤后进行脱碱，洗涤后的水为调整液；脱碱条件为：脱碱温度160～200℃，时间1小时，液固比3～5:1，脱碱完的渣进行充分洗涤后得到副产品硅酸钙；(6)将步骤(4)熟料粉溶出得到的溶液与铝酸钠结晶混合溶解后脱硅，脱硅温度160～180℃，时间1～2小时；(7)将步骤(6)脱硅得到的溶液加氢氧化铝晶种进行种分分解，分解得到Al(OH)3，然后焙烧得到氧化铝；(8)将步骤(7)得到的种分母液分两步进行蒸发和排盐，第一步蒸发到碱液浓度为Na2O280～300g/L，然后再进行第二步蒸发，得到碱液浓度为Na2O500～600g/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广，麻树春，
申请(专利权)人：杭州锦江集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33