一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统及活化煅烧和溶出方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统及活化煅烧和溶出方法。
【背景技术】
[0002]我国的铝土矿绝大多数为难溶性一水硬铝石，其特点为高铝、高硅、低铝硅比(A/S，A1203/Si02质量比)、低铁、难溶等；近几年来，也探明了约6亿吨高硫(全硫ST> 0.7%)型铝矿石并逐步用于氧化铝的生产。由于一水硬铝石的这些特点，使得我国氧化铝生产相对溶出率低、能耗高、效益差。而高硫铝土矿中的硫和有机碳在氧化铝生产过程中，形成的草酸盐，不仅会对设备造成腐蚀，而且还会对生产工艺造成严重影响。
[0003]铝土矿溶出过程是拜耳法生产氧化铝的核心，也是主要能耗工序之一，氧化铝实际溶出率和能耗是影响氧化铝生产效益的重要指标。
[0004]目前，溶出工艺的特点概括为:溶出温度高、溶出压力高、循环母液浓度高、溶出液苛性碱ak高、相对溶出率低、能耗高、效益差。因此，氧化铝从业科技工作者也对如何降低溶出压力和温度、降低循环母液浓度和溶出液苛性碱a k、提高溶出率等方面做了大量的研宄和尝试，却一直都很难将溶出工艺提高到一个新的水平。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有铝土矿溶出技术上的不足，提供一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统及活化煅烧和溶出方法，使铝土矿经过活化煅烧，改变铝土矿中Al2O3的赋存形态，提高铝土矿相对溶出率，降低溶出能耗，提高经济效益。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案之一为，一种铝土矿活化煅烧低温溶出系统，包括活化煅烧单元，矿浆调配单元，溶出单元，燃料供应单元，循环母液供应单元，石灰供应单元；活化煅烧单元与矿楽调配单元连接，矿楽调配单元与溶出单元连接，燃料供应单元与活化煅烧单元连接，循环母液供应单元和石灰供应单元分别与矿浆调配单元连接；
[0007]该系统还可以包括含硫废气处理单元，含硫废气处理单元与活化煅烧单元连接；
[0008]该系统也可以包括干铝土矿粉制备单元，干铝土矿粉制备单元与活化煅烧单元连接；
[0009]所述的活化煅烧单元为煅烧炉，用于煅烧铝土矿粉，煅烧炉为带有气体净化装置的悬浮煅烧炉、流态化闪速煅烧炉或循环流化床煅烧炉；
[0010]所述的矿浆调配单元为搅拌槽，用于将循环母液供应单元来的循环母液、石灰供应单元来的石灰和活化煅烧单元来的煅烧过的铝土矿粉搅拌制成矿浆；
[0011]所述的溶出单元用于溶出氧化铝，(I)由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器以及停留管道组成，或(2)由能够通入蒸汽的预脱硅槽、能够通入蒸汽的管道预热器以及压煮器组成；所述的预脱硅槽由加热槽、脱硅槽和出料槽组成；
[0012]所述的燃料供应单元中的燃料为气体燃料、液体燃料或固体燃料；
[0013]所述的干铝土矿粉制备单元为粉磨设备，粉磨设备为立式磨、高压辊压机或球磨机；
[0014]所述含硫废气处理单元为气体脱硫装置。
[0015]该系统中物料的流向为:铝土矿粉可直接进入活化煅烧单元，铝土矿石经干铝土矿粉制备单元磨成矿粉后进入活化煅烧单元，经燃料供应单元提供的燃料煅烧，对于高硫铝土矿在煅烧过程中可通过气体脱硫装置除掉含硫废气；然后将循环母液供应单元提供的循环母液、石灰供应单元提供的石灰和活化煅烧单元煅烧过的矿粉在矿浆调配单元调配成矿浆；再将矿浆转入溶出单元进行溶出，得到溶出液和赤泥。
[0016]本发明的技术方案之二为，一种铝土矿活化煅烧和溶出方法，利用了上述的系统，包括如下步骤:
[0017](I)制备铝土矿粉
[0018]取Al2O3质量含量〉40%、质量含量波动范围±1.0%、A/S (Al 203/Si02质量比)彡4.0、A/S波动范围±0.5、细度< 500 μ m的高硫或低硫铝土矿粉送至活化煅烧单元；
[0019]或者，将Al2O3质量含量> 40%、质量含量波动范围±1.0%、A/S(A1 203/Si0,量比)彡4.0、A/S波动范围±0.5的高硫或低硫销土矿石，经干销土矿粉制备单元的粉磨设备，如立式磨、高压辊压机或球磨机，研磨成细度< 500 μm的铝土矿粉，送至活化煅烧单元;
[0020]其中，高硫铝土矿及矿粉的含硫量彡0.7%，低硫铝土矿及矿粉的硫含量< 0.7% ；
[0021](2)活化煅烧
[0022]铝土矿粉在活化煅烧单元内经煅烧，将铝土矿中的有效成分Al2O3.H2O煅烧成活性高的中间态α丨-Al2O3，煅烧温度为500?850 °C，采用悬浮煅烧炉或流态化闪速煅烧炉的煅烧时间为5?40s，采用循环流化床煅烧炉的煅烧时间为10?30min，再将煅烧过的铝土矿粉随炉冷却至< 80°C，然后送至矿浆调配单元；燃料供应单元中燃料燃烧产生的烟气，连同铝土矿在煅烧过程中产生的水蒸气，经活化煅烧单元内的净化装置净化后排入大气；对于高硫铝土矿粉，活化煅烧过程所产生的含硫废气经过含硫废气处理单元喷入的过量(以废气中折合303质量计算)氧化镁浆液或石灰石浆液处理净化后排入大气，脱硫效率65%以上；
[0023]⑶调配矿浆
[0024]在矿浆调配单元内开启搅拌，依次加入循环母液供应单元提供的循环母液、石灰供应单元提供的石灰和煅烧过的干矿粉搅拌成矿浆；
[0025]其中，所述的循环母液为:Na20k (由NaOH折算成的Na2O) 180?220g/L，Na2Oc (由Na2CO3折算成的Na2O) 18?22g/L，Al203130?170g/L ;所述的矿浆为:固含量300?600g/L，石灰(以CaO计)掺加质量为煅烧过的干矿粉质量的6%?12% ;
[0026](4)低温溶出
[0027]矿浆流入溶出单元中，首先在加热脱硅槽中，用蒸汽I加热至100?105°C后，进入脱硅槽预脱硅(预脱硅是指高岭石中的二氧化硅与碱液反应并溶解于碱液中)，预脱硅时间4?1h ;预脱硅后的矿浆，进入管道预热器中用蒸汽2预热至200?220°C后进入停留管道溶出或者进入压煮器溶出，溶出时间20?40min，得到溶出液和赤泥；
[0028]得到的溶出液a k= 1.38?1.42、溶出赤泥A/S = 1.0?1.2、溶出赤泥N/S (Na2O/S12质量比)=0.3?0.5、相对溶出率97%以上；
[0029]再将溶出液按常规方法分离出氢氧化铝后得到的溶液即为步骤(3)所述的循环母液；
[0030]较好的，所述的蒸汽I为158°C、0.6MPa的饱和蒸汽，蒸汽2为250°C、3.98MPa的饱和蒸汽。
[0031]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0032](I)本系统能耗低、产品质量高、相对溶出率提高4%左右、生成能力大、经济效益好、污染低、环境友好，可处理高硫铝土矿资源。
[0033](2)干铝土矿粉制备单元中设备易于大型化。可节省投资、简化流程、减少占地面积、降低能耗，降低能耗折合每吨氧化铝0.5% (约合55MJ)以上。
[0034](3)本方法的溶出工艺参数进一步优化。由于采用铝土矿活化煅烧技术，使其有效成分Al2O3* H2O煅烧成活性高的中间状a ' -Al2O3，使得溶出阶段时，循环碱液浓度降低、溶出时间缩短为20min，溶出温度由常规的260?265°C降低为200?220°C，溶出液a k可降低到1.38，相对溶出率97%以上，每t铝土矿可多生产18kg以上的Al2O3;并且随着工艺流程的简化，可大大减少管道的长度，减少沿程阻力损失和设备的制造压力等级，可降低溶出单元的投资40%以上。
[0035](4)本方法的循环碱液浓度降低。常规循环母液苛性碱浓度240g/L以上，本发明苛性碱浓度为180?220g/L，循环碱液浓度的减低可大大减轻母液蒸发的强度，可减少蒸水量25?30 %，相应地减少新蒸汽消耗25?30 %，折合每吨氧化铝降低能耗6.2?7.4 %。
[0036](5)本方法还可以充分利