利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法

摘要

本发明提供一种利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法，而传统的烧结法生产氧化铝均采用湿法生产，其在生料中加入碱性溶液，而本发明采用新型干法回转窑进行煅烧，使得氧化铝熟料为无碱粉化熟料；而且本发明采用粗液氧化铝彻底碳分和低温拜耳法溶出相结合的工艺，从而能够得到一级砂状氧化铝；本发明将水泥煅烧窑中产生的尾气二氧化碳气体用于粗液彻底碳分工序中，利用水泥煅烧窑中尾废气来增浓二氧化碳；和将提取氧化铝过程的废弃物硅钙渣，用于生产硅酸盐水泥熟料，既变废为宝，又能减少污染，又能节约能源。

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种联合生产氧化铝和水泥的方法，特别涉及一种利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法。

背景技术

随着铝工业的的发展，金属铝和氧化铝在我国已成为越来越紧俏的工业产品，其生产能力远远不能满足人们日益增长的需要，目前生产铝和氧化铝的唯一原料是铝钒土，因此铝土矿资源正日益贫乏。预计到2005年，我国原铝年产量将突破700万吨，将跃居世界首位，则每年需要1400万吨氧化铝和2800万铝土矿。国内优质的铝土矿正日渐枯竭。

从长远的战略观点来看，必须从其氧化铝含量大于30％的高硅含铝原料中来提取氧化铝，即必须从来源广泛的高岭土、粘土和煤矸石等中提取氧化铝，特别是从严重污染环境的粉煤灰中提取氧化铝。

本发明概述

本发明提供一种从粉煤灰和石灰石中提取氧化铝，其产生的废渣用于生产水泥的方法。本发明是以严重污染环境粉煤灰为原料来生产氧化铝，其产生的废渣用于生产水泥，因此，它包括两个工艺流程，其一是氧化铝生产的工艺流程，其二是废渣生产水泥的工艺流程。其中氧化铝生产的工艺流程又包括生料粉磨工序、氧化铝熟料烧结工序、氧化铝溶出工序、粗液彻底碳分工序、高硅氢氧化铝低温拜耳法溶出工序、种分工序和氧化铝焙烧工序；而生产水泥的工艺流程又包括配料工序、粉磨工序、煅烧工序和水泥粉磨工序。

粉煤灰加上石灰石，通过烧结得到以C₂S、C₁₂A₇、CA和CF为主要原料的无碱熟料，这些熟料经过冷却过程，其从β-C₂S向比较惰性的γ-C₂S转变，其体积膨胀10％，自行粉化至20μ左右的颗粒，然后就可以用稀碳酸钠溶液从上述熟料中浸出氧化铝和含碱量很低的残渣，用这些残渣配入石灰石烧制水泥，从而达到无废料生产。

上述方法与用碱-石灰烧结法处理它们相比，此工艺方法的碱耗大大降低，废渣可得到充分利用。

另外，本发明的原料为工业废渣粉煤灰，在生产氧化铝过程中产生的废渣用于水泥生产，窑尾废气中的二氧化碳用于碳分工艺。本发明具有良好的环境保护效益，变废为宝，符合国家的可持续发展战略。

附图说明

图1是本发明利用粉煤灰联合生产氧化铝和水泥的工艺流程图。

优先实施方式

本发明从粉煤灰和石灰石中提取氧化铝，其产生的废渣用于生产水泥的方法，因此，它包括两个工艺流程，其一是氧化铝生产的工艺流程，其二是废渣生产水泥的工艺流程。其中氧化铝生产的工艺流程又包括生料粉磨工序、氧化铝熟料烧结工序、氧化铝溶出工序、粗液彻底碳分工序、高硅氢氧化铝低温拜耳法溶出工序、种分工序和氧化铝焙烧工序；而生产水泥的工艺流程又包括配料工序、粉磨工序、煅烧工序和水泥粉磨工序。

图1是本发明利用粉煤灰联合生产氧化铝和水泥的工艺流程图。粉煤灰加上石灰石，通过烧结得到以C₂S、C₁₂A₇、CA和CF为主要原料的无碱熟料，这些熟料经过冷却过程，其从β-C₂S向比较惰性的γ-C₂S转变，其体积膨胀10％，自行粉化至20μ左右的颗粒，然后就可以用稀碳酸钠溶液从上述熟料中浸出氧化铝和含碱量很低的残渣，用固液分离方法将它们分离开，分离后粗液进行粗液彻底碳分，其中还将水泥煅烧窑中尾废气用来增浓粗液彻底碳分的二氧化碳，从而得到指标A/S为70左右的高硅氢氧化铝，再用高硅氢氧化铝低温拜耳法溶出工序得到一级砂状氧化铝；而固液分离出的残渣配入石灰石在回转窑中煅烧成水泥熟料，从而达到无废料生产。

所述的生料粉磨工序包括将粉煤灰和石灰石按照30∶70的比例混合进入原料磨中，进行粉磨。粉磨后的生料进入均化库中进行均化处理，均化合格后的生料喂入回转窑中，为下一道氧化铝熟料烧结工序进行烧结作准备。其生料指标为：A/S为0.5-1.4，优选范围A/S为0.7-0.95；生料饱和比为0.6-1.2，生料饱和比优选范围为0.75-0.95。

所述的氧化铝熟料烧结工序，即合格后的生料在回转窑中烧结。其烧结温度范围为1260-1440度(摄氏度，下同)，优选烧结温度范围为1340度-1390度。其熟料指标为：A/S为0.65-1.1，优选范围A/S为0.70-0.95；熟料饱和比为0.65-1.0，熟料饱和比优选范围为0.75-0.95；自粉化率：用02mm筛过筛其通过大于95％；氧化铝工业溶出率大于75％。

所述的氧化铝溶出工序包括粉化熟料在溶出装置中在60-80度的温度下，用30-60g/l的碳酸钠溶液浸渍15-50分钟，优选条件为碳酸钠溶液浓度为60g/l、溶出温度为70度、溶出时间为30分钟。溶出完毕后，进入分离系统进行固液分离，分离后的粗液进入碳分工序，而固态的硅钙渣经过洗涤后送入水泥回转窑中煅烧。

所述的粗液彻底碳分工序包括将水泥煅烧窑中产生的尾气二氧化碳气体用于粗液彻底碳分工序中，利用水泥煅烧窑中尾废气来增浓二氧化碳，粗液在碳分塔组中进行碳分。其碳分条件是：碳分温度为50-80度，优选碳分温度为65-75度。碳分终点为溶液中的苛性碱浓度小于2g/l。碳分工序完毕后，进入分离系统进行固液分离，固体经过种分母液洗涤后进入拜耳法系统。而碳分母液送到溶出工序进行下一批熟料溶出。

所述的高硅氢氧化铝低温拜耳法溶出工序包括碳分后生产的高硅氢氧化铝送入管道化溶出器中进行拜耳法溶出。其溶出温度范围为110-180度，优选溶出温度范围为140-160度；循环碱Na₂O_k为160g/l；溶出液分子比为1.35；精液氧化铝浓度为160-220g/l。

所述的种分工序，即精液氧化铝在种分槽中进行种分分解。

所述的氧化铝焙烧工序包括种分生产的氢氧化铝经过洗涤后，送入焙烧系统煅烧生产出砂状氧化铝。

生产水泥的工艺流程又包括配料工序、粉磨工序、煅烧工序和水泥粉磨工序。

所述的配料工序和粉磨工序包括氧化铝溶出过程中产生的硅钙渣经洗涤后与少量石灰石按照(90-95)∶(10-5)的比例进入湿法磨系统，进行磨制水泥生料。

所述的煅烧工序，即上述合格的水泥生料在回转窑中煅烧。将水泥生料煅烧成水泥熟料。

所述的水泥粉磨工序包括水泥熟料与石膏和混合材料一起，按一定比例进入水泥磨中，磨制成水泥。

本发明提供一种利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法，而传统的烧结法生产氧化铝均采用湿法生产，其在生料中加入碱性溶液，而本发明采用新型干法回转窑进行煅烧，使得氧化铝熟料为无碱粉化熟料；而且本发明采用粗液氧化铝彻底碳分和低温拜耳法溶出相结合的工艺，从而能够得到一级砂状氧化铝；本发明将水泥煅烧窑中产生的尾气二氧化碳气体用于粗液彻底碳分工序中，利用水泥煅烧窑中尾废气来增浓二氧化碳；和将提取氧化铝过程的废弃物硅钙渣，用于生产硅酸盐水泥熟料，既变废为宝，又能减少污染，又能节约能源。