專利名稱：拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法
所屬技術領域拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，涉及一種利用拜爾法生產氧化鋁工藝生產氧化鋁的同時高純鋁酸鈣水泥的方法。
背景技術：
在氧化鋁生產中，拜爾法是主要的工藝方法。氧化鋁主要用于電解生產金屬鋁，在其應用中還用于生產高純酸鈣水泥。現在的工業高純鋁酸鈣水泥是以工業氧化鋁為原料，配以優質石灰或輕質碳酸鈣，采用高溫倒焰窯、回轉窯燒結或電弧爐熔融而得。高純鋁酸鈣水泥(CAC)是已廣泛應用的耐火澆注料的粘結劑。它具有雜質含量少、耐火度高、高溫強度高等特性，與適當的骨料組成的低水泥、超低水泥澆注料性能優良，可提高高溫爐窯襯里的使用壽命，節約耐火材料，提高爐窯運轉率，提高設備產能，具有優良的社會經濟效益，有良好的應用前景。
由于目前的工業高純鋁酸鈣水泥都是以工業氧化鋁為原料，配以優質石灰或輕質碳酸鈣，采用高溫倒焰窯、回轉窯燒結或電弧爐熔融而得，其生產成本高。影響了工業高純鋁酸鈣的生產和應用。由于氧化鋁生產大宗有色金屬鋁的原料，用氧化鋁生產鋁酸鈣水泥，更加重了氧化鋁供應的緊張局面。而在拜爾循環中，從礦石中溶出的氧化鋁在分解析出氫氧化鋁時的種分分解率一般在50％左右，另外50％左右的氧化鋁隨母液蒸發濃縮后返回到下一循環的溶出配料，作無為的循環，浪費人力物力，加上跑冒滴漏，是造成氧化鋁生產成本高的一個因素。

發明內容
本發明的目的就是為了解決氧化鋁和鋁酸鈣水泥生產過程中存在的上述問題，提供一種有效提高拜爾法生產氧化鋁的潛力，有效減少拜爾法生產中氧化鋁的無效循環，降低鋁酸鈣水泥的生產成本的拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，包括鋁土礦漿制備、鋁土礦漿的溶出、溶出赤泥的沉降分離、溶出液精制后的加晶種分解以及分解后鋁酸鈉溶液的蒸發過程，其特征在于a.在拜爾法種分母液中加入有效氧化鈣量為化學計量的60％-15％的石灰，將拜爾法種分母液中的Al2O3沉淀下來，經分離洗滌，得到沉鋁渣水合鋁酸鈣；b.將水合鋁酸鈣進行水泥生料配料，在1400℃-1800℃燒制鋁酸鈣水泥。
拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，其特征在于種分母液的Nk為70g/l-170g/l，αk為2.5-10.0的鋁酸鈉溶液，沉淀反應溫度為50℃～100℃，反應時間為0.5小時～4小時；拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，其特征在于燒制鋁酸鈣水泥的配料的成份重量百分比成分為水合鋁酸鈣為25％-65％，余量為Al2O3和不可避免的雜質。
拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，其特征在于燒制鋁酸鈣水泥的配料的成份重量百分比成分為水合鋁酸鈣為20％-55％，余量為Al(OH)3和不可避免的雜質。
本發明的方法溶液中的Al2O3能沉淀90％以上。拜爾法種分母液和石灰反應生成的水合鋁酸鈣，主要成分是CaO和Al2O3，含結晶水約26％，主要物相為3CaO·Al2O3·6H2O，真密度2.35g/cm3，比表面積5.69m2/g，平均粒徑10μm左右。
將沉鋁渣水合鋁酸鈣配入氧化鋁或氫氧化鋁，可以燒制Al2O3含量為70-80％的鋁酸鈣水泥，其主要物相為3CaO·Al2O3·6H2O，粒度細，比表面積大，受熱脫水后變成12CaO·7Al2O3和CaO。將水合鋁酸鈣配以一定的氧化鋁或氫氧化鋁，可以燒制Al2O3含量為70％-80％的鋁酸鈣水泥(主相為CA和CA2，雜質Fe2O3和Na2O含量低)，減少了氧化鋁或氫氧化鋁的用量，降低原料成本約30％。反應后的種分母液(αk40-100)返回拜爾溶出，可提高循環效率95％以上。種分母液加石灰后還可以得到較高的碳酸堿苛化率25％-60％；取得較好的溶液凈化效果，SiO2含量降低80％以上，Na2SO4含量降低20％以上。
本發明是利用現有的拜爾法生產氧化鋁工藝，低成本生產高純鋁酸鈣水泥的同時，又提高了拜爾法的循環效率、提高溶液凈化效果。
用水合鋁酸鈣配氧化鋁或氫氧化鋁可以燒成含Al2O370-90％的鋁酸鈣水泥，其主要物相為CA、CA2，和α-Al2O3，雜質Na2O含量＜0.06％、Fe2O3含量＜0.20％，主要化學成份和物相組成都與工業純鋁酸鈣水泥相符，雜質含量也不超標。
采用在拜爾法種分母液中加石灰制得水合鋁酸鈣，可以提高拜爾法循環效率95％以上，凈化溶液成分，用水合鋁酸鈣燒制高純鋁酸鈣水泥，可以減少氧化鋁的用量，降低原料成本約30％。
具體實施例方式
拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，包括鋁土礦漿制備、鋁土礦漿的溶出、溶出赤泥的沉降分離、溶出液精制后的加晶種分解以及分解后鋁酸鈉溶液的蒸發過程，其特征在于在種分母液中加入有效氧化鈣量為化學計量的60％-150％的石灰，將拜爾法種分母液中的Al2O3沉淀下來，經分離洗滌，得到沉鋁渣水合鋁酸鈣，將水合鋁酸鈣進行水泥生料配料，在1400℃-1800℃燒制鋁酸鈣水泥。
實施例1將Nk為70g/l，αk2.5的種分母液，在50℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的60％的石灰，反應時間為0.5小時液固分離后烘干、磨細；將重量占65％的水合鋁酸鈣與Al2O3充分混合均勻，在1400℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例2將Nk為70g/l，αk2.5的種分母液，在70℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的80％的石灰，反應時間為1.0小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占45％的水合鋁酸鈣與Al(OH)3充分混合均勻，在1500℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例3將Nk為90g/l，αk4.0的種分母液，在50℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的100％的石灰乳，反應時間為2.0小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占45％的水合鋁酸鈣與Al(OH)3；充分混合均勻，在1480℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例4將Nk為90g/l，αk4.0的種分母液，在70℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的120％的石灰乳，反應時間為4小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占35％的水合鋁酸鈣與Al(OH)3；充分混合均勻，在1600℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例5將Nk為120g/l，αk10.0的種分母液，在90℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的150％的石灰乳，反應時間為1.0小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占40％的水合鋁酸鈣Al2O3充分混合均勻，在1700℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例6將Nk為150g/l，αk4.0的種分母液，在100℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的80％的石灰乳，反應時間為4小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占70％的水合鋁酸鈣與Al(OH)3充分混合均勻，在1600℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例7將Nk為170g/l，αk7.0的種分母液，在70℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的150％的石灰，反應時間為2.0小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占30％的水合鋁酸鈣Al2O3充分混合均勻，在1500℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例8將Nk為150g/l，αk2.5的種分母液，在90℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的100％的石灰乳，反應時間為0.5小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占25％的水合鋁酸鈣與Al(OH)3充分混合均勻，在1600℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例9將Nk為120g/l，αk5.0的種分母液，在70℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的120％的石灰，反應時間為4.0小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占30％的水合鋁酸鈣Al2O3充分混合均勻，在1800℃下燒制得到鋁酸鈣實施例10將Nk為150g/l，αk2.5的種分母液，在70℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的80％的石灰乳，反應時間為0.5小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占20％的水合鋁酸鈣與Al(OH)3充分混合均勻，在1600℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
實施例11將Nk為120g/l，αk7.0的種分母液，在90℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的150％的石灰，反應時間為3.0小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占45％的水合鋁酸鈣Al2O3充分混合均勻，在1600℃下燒制得到鋁酸鈣實施例12將Nk為160g/l，αk3.5的種分母液，在100℃的反應溫度下，加入有效氧化鈣量為化學計量的120％的石灰乳，反應時間為1.0小時，液固分離后烘干、磨細；將重量占50％的水合鋁酸鈣與Al(OH)3充分混合均勻，在1600℃下燒制得到鋁酸鈣水泥。
權利要求
1.拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，包括鋁土礦漿制備、鋁土礦漿的溶出、溶出赤泥的沉降分離、溶出液精制后的加晶種分解以及分解后鋁酸鈉溶液的蒸發過程，其特征在于a在拜爾法種分母液中加入有效氧化鈣量為化學計量的60％-15％的石灰，將拜爾法種分母液中的Al2O3沉淀下來，經分離洗滌，得到沉鋁渣水合鋁酸鈣；b.將水合鋁酸鈣進行水泥生料配料，在1400℃-1800℃燒制鋁酸鈣水泥。
2.根據權利要求1所述的拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，其特征在于種分母液的Nk為70g/l-170g/l，αk2.5-10.0的鋁酸鈉溶液，沉淀反應溫度為50℃～100℃，反應時間為0.5小時～4小時；
3.根據權利要求1所述的拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，其特征在于燒制鋁酸鈣水泥的配料的成份重量百分比成分為水合鋁酸鈣為25％-65％，余量為Al2O3和不可避免的雜質。
4.根據權利要求1所述的拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，其特征在于燒制鋁酸鈣水泥的配料的成份重量百分比成分為水合鋁酸鈣為20％-55％，余量為Al(OH)3和不可避免的雜質。
全文摘要
拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法，涉及一種利用拜爾法生產氧化鋁工藝生產氧化鋁的同時高純鋁酸鈣水泥的方法。其特征在于用石灰將拜爾法種分母液中的Al
文檔編號C04B7/00GK1405092SQ0214893
公開日2003年3月26日 申請日期2002年11月12日 優先權日2002年11月12日
發明者朱金勇, 楊巧芳 申請人:中國鋁業股份有限公司