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非铝土矿含铝资源生产氧化铝的方法非铝土矿含铝资源生产氧化铝的方法 非铝土矿含铝资源生产氧化铝的方法 张晓云，张毅，陈刚，孙俊民，张战军 （内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司，内蒙古呼和浩特０１０２０６） 摘要：本文系统的介绍了国内外非铝土矿含铝资源，如以霞石、明矾石、粘土、煤页岩、粉煤灰等为原料生产氧化铝的工艺技术情况。对氧化铝工业可持续发展具有实际意义。关键词：非铝土；舍铝资源；氧化铝 中图分类号：ｍ０文献标识码：Ｂ文章编号：１００２一１７５２（２０１２）ｌｌ一２ｌ一５ Ａｌｌｌｍｉｎａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ【ｓｆｒｏｍｎｏｎ—ｂａｕｘｉｔｅ ａｌｕＩｎｉＩｌｉ啪ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ＺｈａｎｇＸｉａｏｙｕｎ，ＺｈａｎｇＹｉ，ＣｈｅｎＧａｎｇ，ＳｕｎＪｕｎｍｉｎａｎｄＺｈａＩｌｊｕｎ ｍ叫打皤ＲｅｓＤｚ心 Ｚｈａｎｇ （肌砌‘胁，ｈ弘如眈ｔｎｎｇ加ｅｍ口￡幻，ｌ口Ｚ 眈抛娜脚眦ｃＤ．．她日ｏ＾砌Ｏ１０２０６．傀讹） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏ西鹤ｏｆｐＴｏｄｕｃｌｉｏｎ ａｌｕｍｉｎ８ｂｙ ｎｏｎ—ｂａ呱ｉｔｅ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｒ髑叫ｒｃ∞ａｍ ｉｎ删ｕｃｅｄ，叫ｃｈ鼬ｎ印ｈ曲ｎｅ，ａ１１ｌｌＩｉｔｅ，ｄａｙ，∞ａｌ削ｅ，ｎｙ 龋ｈ蛐ｄｅｔｃ．；ｌｈｅ∞ｈａｖｅａ Ｆ帆ｔｓｉ弘ｉｆｉｃａｎｃｅ ｌｏ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｌｕｍｉｎａｐｒｏｄｕｃｔｉ∞ｉｎｄｕ８ｎｙ． ＫｅｙｗＯｒｄｓ：ｎ∞一ｂａｕｘｉｔｅ；ａｌｕｍｉｎｉｕｍ托ｓｏｕｒｃ∞；８ｌｕｍｉＭ 氧化铝作为重要的炼铝原料，对铝工业的持续上综合处理霞石矿生产氧化铝、苏打、碳酸钾和水稳步发展意义重大。２００６—２０１０年，世界各国氧化泥。处理方法分为石灰石烧结法和水化学法。虽然铝的总产量分别是６８０ｌ万ｔ、７５０７万ｔ、８１０６万ｔ、烧结法处理霞石生产氧化铝的厂家效益很好，但烧 ７２８１万ｔ、７８９５万ｔ【ｌ以】。主要生产国分布在澳大利结工序的燃料单耗高（１．３一１．５ｔ一标：影ｔ），占产品 亚、中国、美国、牙买加、巴西、俄罗斯、印度等２５个成本的绝大部分。这一情况成为国内外采用霞石原国家。目前，工业上生产氧化铝所用的原料主要为料建立大型氧化铝厂的障碍。为了大幅度降低燃料铝土矿。铝土矿是生产金属铝的最佳原料，也是最消耗，研究开发了半干法烧结霞石生料工艺，使燃料主要的应用领域，其使用量占世界铝资源总量的 单耗降低了２０％一２５％，窑设备产能提高两９５％以上。 倍【３“】。对于水化学法，苏联的波诺马列夫１９５７年然而，对于铝土矿较为贫瘠或铝土矿品位不高就研究了用水化学法处理霞石等含铝的矿物原料的国家，例如前苏联、墨西哥等则比较重视利用非铝（包括霞石、霞石正长岩、粘土、高岭土、红柱石土矿资源提取氧化铝的技术研究与推广，已取得大等）Ｈ’来生产氧化铝。 量的研究成果并在实际中推广使用。随着氧化铝行１．１石灰石烧结法生产氧化铝 业的不断发展，天然铝土矿资源日益减少，利用非铝工艺流程大致为悼】：磨细的霞石与石灰石混 土矿含铝资源来生产氧化铝的研究显的尤为重要。‘合，在１２５０～１３００℃焙烧，烧结熟料用水溶解，过以下介绍几种非铝土矿含铝资源生产氧化铝的技术研究和应用情况。 滤，滤渣用作水泥原料。滤液经脱硅处理后通人ＣＯ：进行碳分，使铝呈氢氧化铝从溶液中析出，而１ 以霞石为原料生产氧化铝的技术进钾、钠呈碳酸盐形态留于溶液中。氢氧化铝经煅烧展 后得到氧化铝。碳酸盐溶液经蒸发、结晶，获得苏打和碳酸钾。具体工艺流程图见图１。 霞石的主要特点是硅不饱和，氧化铝含量高，钠 和钾含量也较高，其成分为ＫＮａ，（ＡｌＳｉＯ。）。。工业 作者简介：张晓云（１９７９一），女，汉族，河北承德人，工程师，硕士研究生，研究方向：资源综合利用、环境保护和循环经济等。嚣喜籍莽考蒜蕤裂琶具丐墨：爱撰弗ｉ瑟鬟裂跫譬！髫蹄，硕士研究生，研究方向：资源综合利用、环境保护和循环经济等。收稿日期：２０１２一０３—１９ ２２－ 张晓云等：非铝土矿含铝资源生产氧化铝的方法 ２０１２年第１ｌ期 霞石 石灰石和水（各占一半），其主要成分为（Ｎａ Ｋ）她（ＳＯ．）： （ＯＨ）。，常伴生高岭土、黄铁矿及少量铷、铯、镓等稀有元素，是一种具有综合利用价值的矿石哺１。二十世纪初期开始，中国、美国、前苏联、日本、墨西哥等国都进行了明矾石矿综合处理生产氧化铝的实验研究［９】。前苏联和墨西哥利用高品位明矾石矿作为原料生产硫酸、氧化铝、化肥（硫酸钾或硫酸氨）。 霞石 石灰 Ｉ磨料机Ｉ 叫ｌ Ｌ—一内 图ｌ石灰石烧结法处理霞石生产氧化铝的工艺流程图 —－白泥 滤ｌ渣 Ｉ再生碱Ｉ Ｌ—广 广——上１１．２水化学法生产氧化铝 苏打、钾碱 工艺流程大致为１５ｊ：将细碎霞石和石灰在磨料囱 机中进行混磨，然后用结晶母液调浆，加热后送压煮器进行高压浸出，生成的铝酸盐进入溶液，ＮａＣａ［ＨＳｉＯ。］残留渣中，固液分离。铝酸盐溶液在常压下脱硅，再经蒸发、浓缩，使铝酸盐结晶析出。晶体１垂每蒸汽＾唾乎≈￡］ 水叫崮滤ｆ液 溶解，加晶种进行种子分解析出氢氧化铝，煅烧得氧化铝。种分母液返回结晶工序，结晶母液返回浸出种子分解Ｈ过谜氢氧化铝段。具体工艺流程图见图２。 种子 苏联从二十世纪五十年代起一直进行水化学法氧化铝处理霞石等含铝原料的研究，并于七十年代进人半工业化试验ＨＪ。美国ＡＩＫＯＡ公司已完成用水化学图２水化学法处理曩石生产氧化铝的工艺流程图 法处理斜长石的研究，１９８１年以前完成了年产５０万吨氧化铝的工艺设计［５。６］。但溶出条件苛刻，物工艺流程大致为【９Ｊ：将原矿破碎，置人回转窑料量大，对设备材质要求高等弊端阻碍了工业应用。中焙烧脱水，矿石经脱水后用球磨机细磨，并加水送然而研究工作迄今未间断，尽管水化学法至今尚未制浆槽，在反应器中将其加热至沸腾，通氨气鼓泡， 得到大规模工业应用，但已经得到越来越广泛的重生成硫酸氨和硫酸钾，沉淀物中有氢氧化铝和杂质，视和研究。管道溶出技术日益成熟更为它的开发应剩余的氨返回。物料过滤，把含硫酸氨和硫酸钾的用创造了有利条件ｏ¨。 溶液浓缩，制取混合肥料，或加工成复合肥。将含氢氧化铝沉淀物进行洗涤、制浆，送人反应器。通二氧２ 以明矾石为原料生产氧化铝 化硫气体使其转化为可溶性的亚硫酸铝，过滤，与沉明矾石系铝和钾的复杂碱性含水硫酸盐矿物， 淀物分离。滤过的沉淀物中有未起反应的氢氧化氧化铝和三氧化硫各占三分之一，其余的为硫酸钾 铝、不溶性的亚硫酸盐和其他杂质。沉淀物再加人 ２０１２年第１１期 轻金属 ２３ 硫酸处理，使得氢氧化铝转化为可溶性的硫酸铝，过滤，经洗涤的沉淀物排往堆渣场，亚硫酸铝和硫酸铝溶液送人另一反应器，加热至沸腾，生成碱式硫酸铝和氢氧化铝，再经过煅烧可生成氧化铝和三氧化硫，三氧化硫可用以生产硫酸。具体工艺流程图见图 ３０ 破碎的明矾石矿 氮 氧化铝 图３氨酸法处理明矾石生产氧化铝的工艺流程图 ３ Ｈ＋法利用粘土、煤页岩生产氧化 铝［９】 Ｈ＋法是用浓硫酸处理含铝原料得到硫酸铝溶 液，用冷却结晶的方法从其中析出含有很多杂质的硫酸铝，然后用盐酸溶解硫酸铝，同时通人ＨＣｌ气体使溶液饱和，使溶液中的铝几乎全部以很纯的ＡｌＣｌ３ ６Ｈ２０析出。经洗涤后的ＡｌＣｌ３ ６Ｈ２０在１３７３一１４７３Ｋ温度下煅烧可得到纯度比拜耳法还高的氧化铝成品和可再生盐酸的含ＨＣｌ气体。在此法中，硫酸和盐酸都无须再生便可循环使用。 工艺流程大致为：矿石制备；循环酸液溶出；液固分离，从溶液中分离残渣；残渣洗涤，使有用的硫 酸盐杂质溶解，结晶回收，不溶的氧化硅残渣弃去；溶出液中硫酸铝结晶；将硫酸铝转化为氯化铝；除钠；分离硫酸和盐酸；六水氯化铝分解得氧化铝，再生盐酸。具体工艺流程图见图４。 图４ Ｈ＋法处理粘土等生产氧化铝的工艺流程图 酸法处理粘土类矿物生产氧化铝在理论上是可行的，但也存在一定的不足：从铝盐溶液中除铁困难；酸液严重腐蚀钢质设备；溶解单位重量氧化铝所需溶剂量很大；大多数酸具有挥发性，影响环境等。 ２４ 张晓云等：非铝土矿含铝资源生产氧化铝的方法加１２年第１ｌ期 ４ 以工业固体废弃物粉煤灰为原料生产氧化铝 粉煤灰是煤粉在锅炉中燃烧时无机矿物经分 解、烧结、熔融和冷却等过程形成的。冷却后的粉煤灰基本可分为玻璃体和晶体矿物两大类，矿物相以莫来石和石英为主。为了充分利用粉煤灰为原料来提取氧化铝，国内外采用的工艺甚多，但归纳起来主要有以下几种¨¨： （１）碱法［１２。引。包括石灰石烧结法（石灰烧结法）和碱石灰烧结法。 （２）酸浸（溶）法：硫酸法、盐酸法、硝酸法和氢 氟酸法。 （３）酸碱联合法。 （４）气体氯化法。 但常用的工艺为石灰石烧结法或碱石灰烧结 法。 ４．１石灰石烧结法 ２０世纪５０年代波兰克拉科夫矿冶学院格日麦克（Ｊ．Ｇｒｚｙｍｅｋ）教授采用石灰石烧结法，以高铝煤矸石或高铝粉煤灰（Ａｌ：Ｏ，＞３０％）为主要原料，从中提取氧化铝和利用其残渣生产水泥。我国从粉煤灰中提取氧化铝可追溯到２０世纪５０年代，山东铝厂曾考虑过从粉煤灰中提取氧化铝，以后湖南、浙江等省也有单位进行过此类工作，至１９８０年安徽省冶金科研所和合肥水泥研究院在进行提取氧化铝和制造水泥的实验室规模的研究后，提出用石灰石烧结、碳酸钠溶出的工艺从粉煤灰中提取氧化铝。 工艺流程大致为：粉煤灰和石灰石进行配制及烧结，熟料自粉化；铝酸盐的提取；浸出液的过滤；偏铝酸钠的除硅处理；偏铝酸钠的碳化处理；经过滤得到氢氧化铝；氢氧化铝经高温煅烧制得氧化铝。 波兰从粉煤灰中提取氧化铝经济效益较高，主要是由于该国铝矾土靠进口，同时粉煤灰中含铝又高，所以从粉煤灰中提取氧化铝的经济效益可与采用传统的拜耳法从铝土矿中生产氧化铝相比拟。 目前，我国蒙西集团利用粉煤灰生产氧化铝的项目，采用的是石灰石烧结法。具体工艺流程图见 图５。 ４．２碱石灰烧结法 宁夏自治区建材研究所提出了碱石灰烧结法，工艺流程大致为：将粉煤灰和石灰、碳酸钠按一定比例混合，高温煅烧；得到的熟料经破碎，湿磨溶出；溶 出液过滤，产物分别为粗铝酸钠溶液和不溶性的Ｃ：Ｓ渣；粗铝酸钠溶液经过一、二段脱硅，再进行碳酸化分解，得到氢氧化铝，氢氧化铝煅烧得到氧化铝；Ｃ：Ｓ渣用作水泥熟料。此工艺较石灰石烧结法能耗要低。具体工艺流程图见图６。 图５石灰石烧结法处理粉煤灰生产氧化铝的工艺流程图 ４．３预脱硅——碱石灰烧结法 内蒙古中西部地区由于特殊的地质背景，在晚古生代煤层及夹矸石中富存大量的一水软铝石和高岭石等富铝矿物，形成煤铝共生矿产资源。这种煤种在火力发电厂燃烧后形成的粉煤灰中氧化铝含量高达５０％，相当于我国中级品位铝土矿中氧化铝的含量，是非常宝贵的再生含铝资源。 日前，内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司 自主研发了“预脱硅——碱石灰烧结法”利用高铝 粉煤灰提取氧化铝联产活性硅酸钙的工艺技术（专利号２００７１００６５３６６．７【１副），基本工艺原理是：首先用ＮａＯＨ溶液脱除高铝粉煤灰中玻璃态ＳｉＯ：，使粉煤灰ＡＬ／Ｓｉ提高，脱硅液用来制备活性硅酸钙并回收 ２０１２年第１１期轻金属 ２５ Ｎａ０Ｈ。脱硅后的粉煤灰采用碱石灰烧结法制备氧化铝，最后剩余硅钙渣作为烟气脱硫剂或经脱碱处５展望 理后用于生产水泥。 随着铝土矿资源的日益枯竭，特别是随着我国内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司利用高首条利用高铝粉煤灰年产２０万吨氧化铝示范生产铝粉煤灰年产２０万吨氧化铝项目已全面建成投产，线的建成并成功投产。从非铝土矿的铝资源中提取全线贯通，该条生产线是我国首条高铝粉煤灰提取氧化铝的技术研究与产业化推广将会越来越受到青 氧化铝生产线，内蒙古大唐国际再生资源开发有限睐！ 公司被确定为高铝粉煤灰综合利用产业示范基地。 参考文献： ［１】朱妍，霍云波．２００９年氧化铝市场回顾与２０１０年展望［Ｊ］．中国 石灰石铝业，２０ｌＯ。（０３）：５３—６２． ［２］人民日报．在加快转变发展方式中迈向世界一流［Ｎ］．人民网 ２０１１。３．１５． ［３］宁云峰编译．俄罗斯氧化铝生产的发展方向［Ｊ］．世界有色金属， １９９６。７：４４—４７． ［４］汪镜亮．长石和霞石正长岩生产和应用［Ｊ］．矿产保护和利用， １９９５．０５：３６—４１． ［５］王孝楠，林鹤卿．霞石综合利用技术方案探讨［Ｊ］．有色金屑（冶 炼部分），１９８６，（３）：４８—５１． ［６］ＨｉｔｔｅｒＨ．Ｊ．１．ｍｖ．ｃ鲫ｉｎｔ．ｅｔｕｄｅｂａ商ｔ∞［Ｊ］，８ｌｕｌｌｌｉＭｅｔ ａｌｕｍ，１９８１。 １６。Ｃ：１３—２１． ［７］刘战伟，李旺兴，刘彬，张拥军．霞石矿在氧化铝工业中的应用 ［Ｊ］．轻金属，２００８，（１２）：ｌＯ—１３． ［８］孙士良．中低品位明矾石矿的特征及其综合利用［Ｊ］．矿产综合 利用，１９８３，（４）：５５—６０． ［９］杨重愚．氧化铝生产工艺学［Ｍ］．冶金工业出版社，１９９３，３２８— ３６１． ［１０］苏联＜有色冶金快报）．用明矾石生产氧化铝和化肥［Ｊ］．化工矿 物与加工。１９７２．０２：４４—４５． ［１１］王福元，吴正严．粉煤灰利用手册［Ｍ］。中国电力出版杜，２００４， ５３７—５４５． ［１２］ＭａｔｊｉｅＲ，Ｂ帅ｔ Ｊ，Ｈ∞ｒｄ肌Ｊ．Ｅｘ嘶６帆０ｆｍｕＩＩＩｉ眦如ｍ００ａｌｎｙａｓｈ ｇｅｎｅｒ时ｅｄｆ而ｍ ａ ｓｅｌ伪ｔｅｄｌｏ＂删【Ｉｋ ｂｉ删脚＆ｔｎｈ腧ｃ吼ｃｏｌａｌ ［Ｊ】．Ｍｉｎｅ柚８Ｅｎｇｉｎ。耐唱，２００４．１一１２．［１３］Ｍａｔｊｉｅ Ｒ，Ｂｕｎｔ Ｊ，Ｖ肌Ｈ∞Ｉｄ∞．Ｅ加搬由ｎ０ｆ ａｌｕｌｎｉＭ钿Ｉｏｏａｌｎｙ ａｓｈ ｇｅｎ眦ｔｅｄｆ而ｍａ ８ｅｌｅｃｔｅｄ ｌ口坩瑚ｋｂｉｔｌＩｍｉｎ硼ｓ鼬ｕｍ墙伽 ｃｏａｌ［Ｊ］．Ｍｉｎ啪ｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，１８（３）：２９９－３ｌＯ． ［１４］刘瑛瑛，李来时，吴艳。等．粉煤灰精细利用——提取氧化铝研究进展［Ｊ］．轻金属，２００６，（５）：２０一２３． 【１５］孙俊民，姚强，张战军，等．一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、 图６碱石灰烧结法处理粉煤灰生产氧化铝的工艺流程图 氧化铝及氧化镓的方法［Ｐ］．中国专利孔２００ｒ７１００６５３６６．７． （责任编辑张文军） 器器器器器船鼯器器 [此处图片未下载成功] [此处图片未下载成功] 非铝土矿含铝资源生产氧化铝的方法 作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)： 张晓云， 张毅， 陈刚， 孙俊民， 张战军， Zhang Xiaoyun， Zhang Yi， Chen Gang， Sun Junmin，Zhang Zhanjun 内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司,内蒙古呼和浩特,010206轻金属 Metals2012(11) .朱妍;霍云波 2009年氧化铝市场回顾与2010年展望 2010(03)2.人民日报 在加快转变发展方式中迈向世界一流 20113.宁云峰 俄罗斯氧化铝生产的发展方向 1996 .汪镜亮 长石和霞石正长岩生产和应用[期刊论文]-矿产保护与利用 19955.王孝楠;林鹤卿 霞石综合利用技术方案探讨 1986(03)6.Hitter H.J 1981 .刘战伟;李旺兴;刘彬;张拥军 霞石矿在氧化铝工业中的应用[期刊论文]-轻金属 2008(12)8.孙士良 中低品位明矾石矿的特征及其综合利用 1983(04)9.杨重愚 氧化铝生产工艺学 1993 .苏联《有色冶金快报》.用明矾石生产氧化铝和化肥 197211.王福元;吴正严 粉煤灰利用手册 2004 .Matjie R;Bunt J;Heerden J Extraction of Alumina from coal fly ash generated from a selested low rank bituminousSouth African coal 2004 .Matjie R;Bunt J;Van Heerden Extraction of alumina from coal fly ash generated from a selected low rank bituminousSouth African coal[外文期刊] 2005(03) .刘瑛瑛;李来时;吴艳 粉煤灰精细利用--提取氧化铝研究进展[期刊论文]-轻金属 2006(05)15.孙俊民;姚强;张战军 一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓的方法
河南华冠环保科技有限公司在山西境内有大量的煅烧铝矾土行业业绩，块状煅烧和粉状，细度有325、800、1000、1250目， 产量有50-500吨每天产能，可技术转让，可出售设备，产品。 河南华冠环保科技有限公司专业致力于资源再利用、高岭土行业，生产的回转窑运转率可提高10%以上，产量提高5%～10%，能耗降低20%左右，产能达到50-500t/d，更加节能环保。如有需求，可直接咨询18637113703(微信同号)，华冠环保科技公司为您竭诚服务，随时欢迎前来参观! 专业售后服务！
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