烧结法熟料低碳酸钠溶出的研究及应用.pdf

2 0 1 4 年第1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l 。b g r i m m ．c n 3 1 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i 鹞n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．11 ．0 0 8 烧结法熟料低碳酸钠溶出的研究及应用 张仲波1 ，卜天梅1 ，王宏2 1 ．中国铝业华兴有限公司，山西吕梁0 3 3 6 0 0 ；2 ．中国铝业山西分公司，山西河津0 4 3 3 0 0 摘要山西分公司氧化铝生产的新串联法技术采用烧结法粗液与拜耳法溶出浆液全合流补碱工艺。 但由于粗液中碳酸钠含量较高，对系统造成一系列不利影响，严重制约新技术的实施。通过实验室试 验，系统研究烧结法熟料低碳酸钠的溶出及沉降，确定适宜的工艺条件，进而在工业生产上进行试验 及试运行。结果表明，新工艺粗液碳酸钠浓度降到5 ．9 7g ／L 以下，溶出沉降工序指标良好，系统稳定 运行。 关键词串联法；烧结法熟料；碳酸钠；溶出；沉降 中图分类号T F 8 2 1 文献标志码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 4 1 1 一0 0 3 卜0 3 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no fL o wS o d i u mC a r b o n a t e D i g e s t i o no fS i n t e r i n gC l i n k e r Z H A N GZ h o n g - b 0 1 ，B OT i a n m e i l ，W A N GH o n 2 1 ．H u a x i n gB r a n c ho fC h a l c o ，l ，n l i a n g0 3 3 6 0 0 ，S h a n x i ，C h i n a ； 2 ．S h a n x iB r a n c ho fC h a l c o ，H e j i n g0 4 3 3 0 0 ，S h a n x i ，C h i n a A b s t r a c t T h ei n n o v a t i v es e r i e sp r o c e s su s e di nS h a n x iB r a n c ho fC h a l c oa p p l i e da l k a l is u p p l e m e n tp r o c e s s c o m b i n i n go fr a wl i q u o ra n dd i g e s t i o ns l u r r yo fB a y e rP r o c e s s ．H i g hc o n t e n to fs o d i u mc a r b o n a t ei nr a w l i q u o rs i n t e r i n ge x e r t e das e r i e so fa d v e r s ee f f e c t so ns y s t e ma n ds e v e r e l yr e s t r i c t e da p p l i c a t i o no fn e w t e c h n i q u e ．B ye x p e r i m e n ti nl a b o r a t o r y ，d i g e s t i o na n ds e t t l e m e n to fl o w c a r b o ns o d i u ms i n t e r i n gc l i n k e r w e r es y s t e m a t i c a l l yi n V e s t i g a t e d ．T h eo p t i m u mt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e d ．I n d u s t r i a lt e s t a n dt r i a lp r o d u c t i o nw e r ec o n d u c t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fs o d i u mc a r b o n a t ei nr a w 1 i q u o rs i n t e r i n gd r o p st o5 ．9 7g ／Lb e l o w ．I n d e x e so fd i g e s t i o na n ds e t t l e m e n tp r o c e s sa r eg o o dw i t hs t a b l e o p e r a t i on ． K e yw o r d s s e r i e sp r o c e s s ；s i n t e r i n gc l i n k e r ；s o d i u mc a r b o n a t e ；d i g e s t i o n ；s e t t l e m e n t 中国铝业山西分公司氧化铝生产实施创新串联 法以来，采用烧结法粗液与拜耳法溶出浆液全合流 补碱工艺[ 1 。2 ] 。由于烧结法粗液中碳酸钠采用人工 添加方式加入，对系统造成一系列不利影响蒸发工 序排盐量增加，结疤速度加快，导致蒸发产能降低， 蒸汽消耗增加；拜耳法种分分解率降低和产品粒度 细化；增加了整个系统槽、管道、阀门等设备的结疤， 清理工作量明显加大；碳酸钠在生产系统中无效循 收稿日期2 0 1 4 一0 6 2 4 作者简介张仲波 1 9 7 0 一 ，男，山西芮城人，大专，工程师． 环[ 3 弓] ，大部分通过蒸发排盐排出系统，附液中大量 氧化铝和氧化钠回头，造成重复加工，增加消耗，小 部分随赤泥附液外排，增加了系统的碱耗。因而烧 结法粗液碳酸钠含量高成为制约创新串联法技术发 展的主要技术问题。 多年来，分公司致力于开展碳酸钠在熟料溶出 过程作用机理的研究，通过实验室试验，取得了较大 的技术突破，为工业试验和应用奠定了坚实基础。 万方数据 3 2 有色金属 冶炼部分 h t t p f f y s y Lb g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第H 期 1 实验室研究 1 ．1 试验内容及条件 我们采取了不同时期的生产熟料，通过多次试 验，模拟生产条件进行了不同碳酸钠浓度下熟料溶 出和赤泥沉降性能的实验室试验。本文只列举其中 一种熟料的试验结果。 1 ．1 ．1 不同碳酸钠浓度下熟料的溶出试验 在溶出温度8 0 ℃、溶出时间3 0m i n 、溶出固含 6 5 ～8 5g ／L 、溶出液A 1 2 0 31 1 5 ～1 2 5g ／L 、d k 一1 ．1 5 的条件下，调整溶出液N a 。0 。浓度在o ～1 0g ／L ，考 察其溶出性能。 1 ．1 ．2 烧结法熟料溶出浆液的沉降试验 沉降温度8 0 ℃，添力Ⅱ不同量絮凝剂，考察其沉 降性能。 1 ．2 试验数据 熟料的化学成分 ％ A l O 。2 9 ．o o 、C a 0 2 7 ．5 0 、N a 2 01 8 ．5 7 、S i 21 5 ．3 8 、F e 2 34 ．0 0 、T i 0 2 3 ．3 0 。A ／S 一1 ．8 9 ，N ／R o ．9 7 ，C ／S 一1 ．7 5 ，氧化铝 净溶出率仉一8 9 ．6 ％，氧化钠净溶出率孙一 9 2 ．8 ％。 不同碳酸钠浓度下熟料的溶出率和溶出浆液的 沉降性能如表1 所示。 表l不同碳酸钠浓度下，熟料的溶出率和溶出浆液的沉降性能 T a b I e1D i s s o l u t i o nr a t eo fc l i n k e ra n ds e t t I i n gp r o p e r t yo fd i g e s t i o ns o l u t i o nu n d e rd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o no fs o d j u mc a r b o n a t e 从表l 可见，当溶出液碳酸钠浓度在2 ～8g ／L 范围内变化时，熟料的氧化铝净溶出率‘6 3 达到8 3 ％ 以上，氧化钠净溶出率达到9 1 ％以上。同时溶出赤 泥的沉降性能也完全可以满足生产要求。 2 工业试验及试运行 2 ．1 工业试验 低碳酸钠工业试验流程中取消了人工加碱环 节，工业试验进行1 6h 时，粗液碳酸钠浓度降至 5 ．5 0g ／L ，达到了工业试验的目标值，粗液氧化铝浓 度降至8 0g ／L 左右，系统平稳渡过了碳酸钠降低的 不稳定期。随后提高粗液氧化铝浓度，系统顺利通 过，生产无明显波动。2 0 1 Z 年7 月1 4 日至1 7 日， 粗液碳酸钠和氧化铝浓度的变化情况见图1 。 试验期间，氧化铝、氧化钠净溶出率平均达到 8 7 ．0 0 ％和8 7 ．9 1 ％，其变化情况如图2 所示。 2 ．2 工业试运行 2 0 1 2 年7 月1 8 日转入工业试运行。7 月1 8 日 图1粗液碳酸钠和氧化铝浓度的变化曲线 F i 晷l C O n c e n t r a t i O nc u r V e so fs o d i u m c a r b o n a t ea n da l u m i n i u mo x i d ei nr a wl i q u o r 至3 1 日，粗液碳酸钠和氧化铝浓度的变化情况见图 3 。7 月1 8 日至3 1 日，氧化铝、氧化钠的净溶出率 分别达到8 7 ．6 4 ％和8 9 ．1 2 ％，具体的变化情况如图 4 所示。 万方数据 2 0 1 4 年第1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y Lb g r i m m ．c n 3 3 图2氧化铝和氧化钠净溶出率曲线 F i g ．2 C u r v 骼0 fd i s ∞I u t i o nr a t eo fa I u m i n a o x i d ea n ds o d i u mO x i d e 图4 工业试运行期间氧化铝和 氧化钠净溶出率曲线 n 昏4 Ⅻ塌o fd i s s o l u 6 ∞r a t eo fa l u m i l m o 蛆d ea l l ds o d i 哪。嫡d ed u 面唱i n d 删a Ip i l o tn m 2 ．3 工业试验及试运行结果分析 实施烧结法熟料低碳酸钠溶出工艺，粗液碳酸 钠浓度降低到5 ．9 7g ／L 以下，溶出沉降工序指标良 好，系统稳定运行。实施后，取消熟料溶出人工加碱 环节，系统碳酸钠浓度降低，解决了粗液碳酸钠含量 高带来的一系列不利影响。 ， j ● 3 S U Z 图3 工业试运行期间粗液碳酸钠和 氧化铝浓度曲线 F i g ．3 C o n c e n t r a t i o nc u r 、，骼o fs o d i u m c a r b o n a t ea n da l u m i n i u mo x i d ei nr a wl i q u o r d u r i n gi n d u s t r i a lp i l O tr u n 3结论 1 实验室结果表明溶出液碳酸钠浓度在2 ～ 8g ／L 范围内变化时，熟料的氧化铝净溶出率达到 8 3 ％以上，氧化钠净溶出率达到9 1 ％以上，同时溶 出赤泥的沉降性能也完全可以满足生产要求。 2 工业试验及试运行结果表明实施烧结法熟 料低碳酸钠溶出工艺，粗液碳酸钠浓度降低到5 ．9 7 g ／L 以下，溶出沉降工序指标良好，系统稳定运行。 参考文献 [ 1 ] 王素刚，李鹏飞，张志军．拜耳法溶出矿浆与烧结法粗液 合流的生产实践[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 1 2 1 8 2 0 ． [ 2 ] 李文化．串联法生产氧化铝试验[ C ] ／／第九届氧化铝技 术信息交流会论文集，山西，1 9 9 6 5 1 5 7 ． [ 3 ] 程来星．烧结法熟料溶出工艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼 部分 ，2 0 1 3 1 2 4 2 6 ． [ 4 ] 王鸿雁，李旭光，马华菊．低温拜耳法氧化铝生产的工艺 流程优化改造及运行[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 6 3 2 3 5 ． [ 5 ] 杨重愚．氧化铝生产工艺学[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 3 2 2 6 2 4 9 ． [ 6 ] 王奎．碳酸钠浓度对熟料氧化铝净溶出率的影响及控制 [ J ] ．轻金属，2 0 0 0 1 1 9 1 2 ． 万方数据