專(zhuān)利名稱(chēng)：在壓力浸煮－水合鋁土礦過(guò)程中,通過(guò)回收利用冷凝物溶解碳酸鹽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種依據(jù)拜耳法，從包含硬水鋁石或者勃姆石類(lèi)型的一水合氧化鋁的鋁土礦中制造氧化鋁的方法，鋁土礦比如希臘鋁土礦或者中國(guó)鋁土礦，其中包含的碳酸鈣按重量比大于1.5％。
現(xiàn)有技術(shù)拜耳法構(gòu)成制備將通過(guò)熔融電解轉(zhuǎn)變成鋁的氧化鋁的主要技術(shù)(稱(chēng)為“冶金”氧化鋁)。其也可以用來(lái)制備用于制造耐火材料，陶瓷，研磨介質(zhì)，絕熱填料，混凝土等的大量氧化鋁(稱(chēng)為“非冶金”氧化鋁)。依據(jù)這種方法，將鋁土礦礦石用適當(dāng)濃度的氫氧化鈉水溶液熱處理，這樣可使氧化鋁溶解，得到鋁酸鈉的過(guò)飽和液(母液)。
為了溶解包含在一水合鋁土礦中的氧化鋁，必須將這種液體升到足夠高的溫度高于220℃，甚至高達(dá)250℃到270℃。礦石必須在可以抗高壓(一般幾十巴)的反應(yīng)釜中浸煮。在將構(gòu)成礦石的不能浸煮的剩余物(紅泥)的固相分離之后，用氫氧化鋁顆粒作晶種使鋁酸鈉的過(guò)飽和液結(jié)晶，從而使溶液中的氧化鋁以氫氧化鋁的形式沉淀出來(lái)。然后，在結(jié)晶之后，將耗盡了氧化鋁的鋁酸鈉溶液(廢液)回收，重新濃縮到合適的氫氧化鈉濃度(加入氫氧化物并/或蒸發(fā))之后，再用來(lái)浸煮鋁土礦。
由于拜耳法是循環(huán)性的，從鋁土礦中帶來(lái)并引入到液體中的任何雜質(zhì)，如果不階段性的去除，在礦石浸煮過(guò)程中將不斷積累。在拜耳液中，這種情況對(duì)于溶液中的碳酸鈉尤其明顯，其所占重量比以(碳酸Na2O)/(苛性Na2O+碳酸Na2O)比率表示通常必須在大約10％(苛性Na2O是溶液中的自由Na2O+鋁酸鹽AlO2Na形式的Na2O)。在大約14％的閾值以上，碳酸鈉會(huì)發(fā)生所不希望的沉淀，降低拜耳生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)率。這種情況對(duì)于浸煮富一水合氧化鋁的鋁土礦的熱高壓設(shè)備中的閃蒸罐尤其明顯。


圖1示意了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的拜耳流程裝置的一部分，相應(yīng)于一個(gè)連續(xù)浸煮含一水合氧化鋁的鋁土礦的車(chē)間將鋁土礦(bx)在存在部分綠液(L1)的情況下研磨(磨床B)，與剩余的綠液(L2)混和形成一種糊膏。用強(qiáng)有力的泵壓手段將由該混和物得到的料漿泵壓過(guò)一系列n個(gè)機(jī)械攪拌的浸煮器(A1，...，Ak-1，Ak，Ak-1，...，An)，然后通過(guò)一系列m個(gè)閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di-1，...，Dm)，其中m小于n，到達(dá)稀釋場(chǎng)所(C)，然后是在大氣壓力下的沉降階段(F)。
當(dāng)料漿通過(guò)每個(gè)浸煮器Ak時(shí)，其在穿過(guò)浸煮器Ak的管狀加熱器(Rk)附近循環(huán)。最初的m個(gè)管狀加熱器(R1，...，Ri-1，Ri，Ri+1，...，Rm)由從閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di+1，...，Dm)回收的蒸汽供應(yīng)，接下來(lái)的(m-n)個(gè)管狀加熱器(Rm+1，...，Rn)由從加熱裝置中來(lái)的直接蒸汽(V)供給。通過(guò)改變從閃蒸罐(Di)中輸出并通過(guò)加熱器(Rk)的蒸汽的量(Vi)，提前固定并控制好從每個(gè)浸煮器(Ak)輸出的料漿所達(dá)到的溫度。料漿流過(guò)的每個(gè)閃蒸罐的存在狀態(tài)，通過(guò)在一段時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定的平均壓力水平和溫度范圍進(jìn)行表征。工業(yè)裝置包括各種n數(shù)量的浸煮器和各種m數(shù)量的閃蒸罐。幾年前，n一般接近10，m接近7；目前，n值大約為20，m為12。
料漿流程的持續(xù)時(shí)間要使礦石在最后一個(gè)浸煮器(An)的出口處被完全浸煮，這里的溫度接近260℃，換句話(huà)講，絕大多數(shù)包含在鋁土礦中的氧化鋁溶解在鋁酸鹽液中。然后將該料漿供入一系列的閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di+1，...，Dm)中，如上所述，每個(gè)閃蒸罐D(zhuǎn)i釋放出供給給加熱器Rk的蒸汽Vi。在最后一個(gè)閃蒸罐(Dm)的出口處，將此料漿供入(C)階段進(jìn)行稀釋?zhuān)笏偷匠两倒?F)中分離不溶解的剩余物。由從閃蒸罐(Di)中輸出并通過(guò)加熱器(Rk)加熱浸煮器(Ak)中的料漿的蒸汽(Vi)生成的冷凝水收集在凈化罐(Pk)中。未冷凝的蒸汽(V’i)連接到加熱器(Rk-1)的蒸汽供應(yīng)(Vi+1)上，包含在凈化罐(Pk)中的冷凝物(Ei)通到凈化罐(Pk-1)中。從凈化罐(P1)輸出的水，稱(chēng)為堿性冷凝物(EDS)用作工業(yè)水，特別是用來(lái)清洗下一個(gè)車(chē)間(F)沉降提取出來(lái)的不溶剩余物。
在希臘和中國(guó)經(jīng)常遇到的硬水鋁石或者勃姆石類(lèi)型的一水合鋁土礦中，尤其富含碳酸鈣(CaCO3＞1.5％)。在浸煮過(guò)程中，由于CaCO3分解過(guò)程中釋放的CO32-離子的增加，會(huì)觀察到碳酸鈉含量的巨大增加。鋁酸鹽中碳酸鹽的這一含量通常高于單獨(dú)往鋁土礦中加入碳酸鹽而引起的含量，這是由于為了經(jīng)濟(jì)供應(yīng)的原因，經(jīng)常加入石灰以提高浸煮效率，所用的石灰自身包括一些碳酸鈣顆粒。
所以，如果以(碳酸鹽化Na2O)/(苛性Na2O+碳酸鹽化Na2O)比率表示的重量比超過(guò)了大約14％(這尤其依賴(lài)于液體的溫度和它的苛性Na2O的濃度)的閾值，碳酸鈉會(huì)發(fā)生不希望的沉淀，并干擾設(shè)備的運(yùn)行。閃蒸罐對(duì)這一問(wèn)題尤其敏感，一個(gè)明顯的問(wèn)題是在料漿從一個(gè)閃蒸罐(Di)到下一個(gè)閃蒸罐(Di+1)所經(jīng)過(guò)的一個(gè)或多個(gè)管道(Ti)的入口處發(fā)生大規(guī)模結(jié)垢。此時(shí)，不得不將系統(tǒng)停下來(lái)清洗阻塞的線(xiàn)路。這種操作本身用時(shí)長(zhǎng)，困難并且昂貴。其同樣還阻礙了生產(chǎn)，顯著降低了拜耳生產(chǎn)線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效率。
專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R1523304(PECHINEY和KESTNER)推薦了一種處理高碳酸鈣含量的鋁土礦的方法，其中，將在結(jié)晶后就提取的并在一個(gè)包括一系列蒸發(fā)器和一系列閃蒸罐線(xiàn)的獨(dú)立車(chē)間中處理過(guò)的鋁酸鹽廢液的一部分用碳酸鈉過(guò)飽和，當(dāng)存在粗晶粒時(shí)，碳酸鈉將結(jié)晶出來(lái)，并可容易的從鋁酸鹽液中分離。然后將碳酸鈉提取出來(lái)，并在重新溶解后用石灰堿化。不幸的是，考慮到投資和蒸汽能源，這種脫碳酸鹽法是非常昂貴的。
在法國(guó)申請(qǐng)F(tuán)R2328660中，申請(qǐng)人同樣提出了一種適合于處理高碳酸鈣含量(CaCO3＞1.5％)的鋁土礦的方法，比如從希臘或者中國(guó)得到的硬水鋁石鋁土礦。這種方法是通過(guò)在廢液部分中沉淀碳酸鋇來(lái)捕捉碳酸根離子。然后在存在氫氧化鋁Al(OH)3的情況下煅燒碳酸鋇，得到回收利用的鋁酸鋇。這種方法可以有效去除碳酸鹽，但有三個(gè)缺點(diǎn)- 其消耗大量能量；每噸氧化鋁要20kg左右的低硫含量的燃料；- 由于必須將氫氧化鋁連續(xù)不斷的加入到鋁酸鋇的再生循環(huán)中，并且其用量依賴(lài)于鋁土礦中的碳酸鈣含量，其顯著降低了產(chǎn)量；- 鋇鹽產(chǎn)生了難以解決的環(huán)境和衛(wèi)生問(wèn)題。
最后，PECHINEY和SOCIETE DES BAUXITES DU PARNASSE對(duì)希臘產(chǎn)的硬水鋁石鋁土礦提出了另外一種方法。這種方法是將鋁土礦研磨，然后通過(guò)浮選法將碳酸鹽分離，并在將所述鋁土礦注入到拜耳流程中之前將碳酸鹽部分去除(例如參見(jiàn)TMS 99中出版的E.Lavalou，O.Keramindas和B.Bosca的文章“從硬水鋁石鋁土礦中制備氧化鋁”“Alumina Production From Diasporic Bauxite”)。這種稱(chēng)為“脫鈣化”(decalcitation)的方法是有效的，但需要在拜耳裝置的輸入側(cè)安裝很大的輔助車(chē)間。這種裝置的財(cái)務(wù)折舊提高了用這種類(lèi)型的鋁土礦制造氧化鋁的成本。
引起的問(wèn)題本申請(qǐng)人想開(kāi)發(fā)一種依據(jù)拜耳法，從含有硬水鋁石或者勃姆石類(lèi)型的一水合氧化鋁的鋁土礦中制備氧化鋁的方法，所述的鋁土礦可能按重量比包含超過(guò)1.5％的碳酸鈣。這種方法必須沒(méi)有上述的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境上的缺點(diǎn)。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是從碳酸鈣含量按重量比超過(guò)1.5％的，含有硬水鋁石或者勃姆石類(lèi)型的一水合氧化鋁的鋁土礦制備氧化鋁的方法，其采用拜耳法的如下通用步驟a)用蘇打濃度大于200g Na2O/l的鋁酸鹽液在高于220℃的溫度下浸煮礦石；b)將這樣得到的鋁酸鹽料漿稀釋?zhuān)籧)通過(guò)沉降和過(guò)濾將不溶解的剩余物分離；d)通過(guò)加入氫氧化鋁顆粒作晶種引起液體中的結(jié)晶化，使溶液中的氧化鋁以三水合氧化鋁的形式沉淀出來(lái)；e)在將鋁酸鈉廢液重新恢復(fù)至合適的氫氧化鈉濃度之后，將其回收到鋁土礦的浸煮步驟中；礦石浸煮步驟按如下進(jìn)行a1)將由磨碎的鋁土礦礦石和濃縮的鋁酸鹽液制成的料漿輸送到一個(gè)包括一系列n個(gè)浸煮器(A1，...，Ak-1，Ak，Ak+1，...，An)和一系列m個(gè)閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di+1，...，Dm)的裝置中，其中m小于n，該閃蒸罐向穿過(guò)m個(gè)浸煮器(通常是但不必是最初的m個(gè)浸煮器)的管狀加熱器(R1，...，Ri-1，Ri，Ri+1，...，Rm)供應(yīng)蒸汽；a2)料漿首先經(jīng)過(guò)該系列的浸煮器(A1，...，Ak-1，Ak，Ak+1，...，An)，其流程持續(xù)時(shí)間和所達(dá)到的溫度的確定應(yīng)使礦石的浸煮實(shí)際上在最后一個(gè)浸煮器(An)的出口處完成；a3)然后，料漿經(jīng)過(guò)該系列m個(gè)閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di+1，...，Dm)，從每個(gè)閃蒸罐D(zhuǎn)i中輸出的蒸汽Vi通過(guò)浸煮器(Ak)供應(yīng)到加熱器(Rk)中，a4)最后，將料漿導(dǎo)入到稀釋場(chǎng)所(C)和沉降車(chē)間(F)中；這種方法的特征在于，正進(jìn)入閃蒸罐(Di+1)的料漿(Si)在沿著所述閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di+1，...，Dm)線(xiàn)路的至少一個(gè)地方被稀釋?zhuān)褂玫氖菑囊粋€(gè)或者多個(gè)上游閃蒸罐(D1，...，Di)產(chǎn)生的蒸汽的冷凝水。
這里沿著閃蒸罐線(xiàn)路的“至少一個(gè)地方”優(yōu)選的是與碳酸鈉大量沉淀相關(guān)的閃蒸罐或者是料漿在進(jìn)入所述閃蒸罐之前經(jīng)過(guò)的接近該閃蒸罐的管道部分。所以，稀釋水被直接帶入到相關(guān)的閃蒸罐中并/或在閃蒸罐的輸入側(cè)進(jìn)入到料漿的循環(huán)管中。
“正進(jìn)入閃蒸罐”的表述意味著稀釋要么直接在一個(gè)具有一個(gè)開(kāi)口通入該閃蒸罐的獨(dú)立管道，并加入稀釋必需的水的閃蒸罐中完成，要么通過(guò)在料漿在閃蒸罐的輸入端循環(huán)通過(guò)的管道上制成的一個(gè)分支連接來(lái)完成。此時(shí)，這種分支連接處在與閃蒸罐接近的地方，這樣在此處和相鄰的上游閃蒸罐的輸出端之間有一個(gè)明顯的壓力損失，例如，相應(yīng)于在兩個(gè)閃蒸罐之間至少損失總壓力的90％。
假設(shè)(Di)是與所不希望的沉淀相關(guān)的閃蒸罐。依據(jù)本發(fā)明，收集在閃蒸罐(Di)中的料漿(Si)，或者在管道(Ti-1)中循環(huán)到閃蒸罐(Di)的料漿(Si-1)被來(lái)自于上游閃蒸罐的一種或者多種冷凝物產(chǎn)生的水所稀釋。獨(dú)立管道(Gi)要么直接將這些水帶入到收集料漿(Si)的閃蒸罐(Di)中，要么帶入到在閃蒸罐(Di)中攜帶料漿(Si-1)的管道(Ti-1)中，該分支連接位于與閃蒸罐(Di)接近的地方。這兩種可能的稀釋方式還可以同時(shí)使用。
本申請(qǐng)人認(rèn)為，與其依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，嘗試用大量成本清除碳酸鹽，或者用昂貴的方法至少顯著減少它們的濃度，防止碳酸鹽在敏感位置，換句話(huà)講就是閃蒸罐的出口管處的沉淀將是足夠的。這種方法使得可以處理的(碳酸鹽化Na2O)/(苛性Na2O+碳酸鹽化Na2O)的重量比可以大于大約14％。這一高含量是一個(gè)平衡含量；在提取固相剩余物時(shí)，將碳酸鹽排空足以阻礙它們的積累。然而，這是一個(gè)輕微的缺陷(尤其是考慮到產(chǎn)率)，其不能防止拜耳法的有效操作，只要能夠防止所不希望的碳酸鈉沉淀以及可能的其它鹽特別是基于硫，氟，磷，砷和/或釩的鹽，比如釩酸鹽，氟砷釩酸鹽等的沉淀。
例如FR1386328(PECHINEY)或者FR1523304專(zhuān)利申請(qǐng)表明碳酸鹽的溶解度隨液體堿性濃度而降低。所以，不奇怪稀釋是避免碳酸鹽沉淀的一種方法。然而，往拜耳流程中加入水由于經(jīng)濟(jì)原因不是特別希望的，因?yàn)檫@種添加必然降低了能量平衡；或者為了將這樣加入的水蒸發(fā)掉不得不消耗更多的能量，或者如果水取自流程自身，那么其必須可以用數(shù)量少很多的泥料洗滌水工作(這導(dǎo)致蘇打損耗的提高)。依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的全部采用相反方法的技術(shù)方案不同，在現(xiàn)有技術(shù)中，在拜耳流程中的一個(gè)精確位置將液體濃縮，這種位置選擇的應(yīng)可以獲得受控的雜質(zhì)的沉淀。
并且，在這樣的位置加水會(huì)引起某種的危險(xiǎn)，因?yàn)檫@種方式下，其由過(guò)早的稀釋構(gòu)成，使所計(jì)劃的在沉降之前的稀釋提前，從而引起逆轉(zhuǎn)，換句話(huà)講就是過(guò)早沉降罐中的三水合物沉淀。事實(shí)上，奇怪的是，本申請(qǐng)人的測(cè)試表明當(dāng)在閃蒸罐中完成有限的稀釋時(shí)，這種逆轉(zhuǎn)危險(xiǎn)并不很高。
所以，本發(fā)明由以下組成將料漿稀釋防止碳酸鹽沉淀；用來(lái)自一個(gè)或者多個(gè)上游閃蒸罐(D1，...，Di-1)的蒸汽的冷凝輸出水稀釋正進(jìn)入閃蒸罐(Di)中的料漿(Si-1)，或者稀釋收集在閃蒸罐(Di)中的料漿(Si)。優(yōu)選使用的是源自上游閃蒸罐(Di-2)的蒸汽(Vi-2)的冷凝物。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，使用一種系統(tǒng)，收集源自閃蒸罐的，并經(jīng)過(guò)裝在浸煮器上的加熱器的蒸汽的冷凝水。這種水稱(chēng)為堿性冷凝物，被收集在凈化罐中，一個(gè)凈化罐(Pk)首先收集從上游凈化罐(Pm，...，Pk+1)過(guò)來(lái)的水，再收集從閃蒸罐(Di)輸出的蒸汽(Vi)的冷凝物(Ei)。
優(yōu)選的，用來(lái)稀釋收集在閃蒸罐(Di)中的料漿(Si)和/或正進(jìn)入閃蒸罐(Di)的料漿(Si-1)的水在凈化罐(Pk+2)的輸出端提取。其要么經(jīng)過(guò)管道(Gi)直接進(jìn)入閃蒸罐(Di)中(管gia)，要么進(jìn)入管道(Ti-1)中，通過(guò)管道(Ti-1)，料漿(Si-1)在閃蒸罐(Di)的上游端循環(huán)(管gib)。
類(lèi)似的，在要稀釋的料漿和水之間的溫度差異要最小，這有利于使碳酸鹽保持在一個(gè)穩(wěn)定的溶解態(tài)?！八逼胶獠粫?huì)受到太大影響；誠(chéng)然，從凈化罐線(xiàn)路中輸出的水較少(蒸餾的蘇打水)，但水取自該流程自身，并在下游閃蒸罐中相當(dāng)迅速的重新加入，加快了在最后一個(gè)閃蒸罐(場(chǎng)所C)的下游側(cè)的部分稀釋?zhuān)@將在第一個(gè)沉降罐(車(chē)間F)的入口控制所需的料漿的堿性濃度。所以，這減少了在稀釋場(chǎng)所(C)的水消耗，例如，這樣節(jié)約的水可以用來(lái)補(bǔ)償少量加入到泥料洗滌水中的蒸餾蘇打水。這還減少了蘇打消耗，因?yàn)楹陀糜谙礈炷嗔系睦淠镆黄鹋懦龅拈W蒸罐蒸汽攜帶的蘇打的量比較少。
優(yōu)選使用從上游第二個(gè)閃蒸罐得到的冷凝物進(jìn)行稀釋?zhuān)驗(yàn)樵谑占苯游挥谄渖嫌蝹?cè)的閃蒸罐的冷凝物的凈化罐中的壓力，近似等于所涉及的閃蒸罐中的壓力，這樣，源于收集直接位于其輸入側(cè)的閃蒸罐的冷凝物的凈化罐中的水的加入要用一個(gè)附加泵進(jìn)行輔助。
并且，相對(duì)于用需要額外的能量成本進(jìn)行特殊加熱的水進(jìn)行的稀釋?zhuān)糜裳h(huán)處理的熱水構(gòu)成的堿性冷凝物進(jìn)行稀釋提供了一種提高熱效率的方法。
由于大規(guī)模的碳酸鹽沉淀現(xiàn)象發(fā)生在一個(gè)很窄的溫度范圍內(nèi)，原則上講，只需單獨(dú)考慮一個(gè)閃蒸罐。然而，工業(yè)裝置控制參數(shù)的正常變動(dòng)，所處理的鋁土礦中碳酸鹽含量的變動(dòng)以及可能的鋁土礦供應(yīng)的頻繁改變，和可能的與其它閃蒸罐有關(guān)的不同溫度下的其它鹽的沉淀，都是要盡可能提供多個(gè)料漿稀釋方式的原因，最好的方法是在每個(gè)閃蒸罐的輸入口處提供稀釋。優(yōu)選的，這種稀釋用從上游第二個(gè)閃蒸罐中得到的冷凝物進(jìn)行。
并且，在多個(gè)部位回收利用堿性冷凝物的事實(shí)提供了一種使能量消耗最小化的方法。通過(guò)回收溫度與要稀釋的料漿溫度接近的所述的堿性冷凝物，由于在所存在的流體之間避免了大的溫度差異，結(jié)果使介質(zhì)工作在接近熱動(dòng)力學(xué)可逆的狀態(tài)。隨著稀釋點(diǎn)數(shù)目的增加，更加接近于完美的可逆態(tài)，所消耗的能量減少。這樣，必需數(shù)量的水可注入到最大數(shù)量的閃蒸罐中。
所以，優(yōu)選的，凈化罐(Pk+2)的每個(gè)輸出管都裝備有一個(gè)分支連接(Gi)，這樣，通過(guò)它，排出的部分水可以用來(lái)稀釋收集在閃蒸罐(Di)中的料漿(Si)或者正進(jìn)入閃蒸罐(Di)中的料漿(Si-1)。并且，可以用安裝在每個(gè)分支連接(Gi)上的閥門(mén)控制稀釋水的流動(dòng)；為了防止碳酸鹽的沉淀，必須要有足夠的稀釋水，但要避免太多，以防止額外的能量消耗以及可能的逆轉(zhuǎn)。
如果在閃蒸罐流程中，可能突然發(fā)生所不希望的多種其它鹽(基于硫，氟，磷，砷和/或釩的比如釩酸鹽，氟砷釩酸鹽等)的沉淀，但每種都對(duì)應(yīng)于一個(gè)具體的閃蒸罐并發(fā)生在不同的溫度范圍里，該閃蒸罐可能和與碳酸鹽沉淀相關(guān)的閃蒸罐不同，則尤其希望大數(shù)量的管道(Gi)。這樣，就可以方便的分別控制這些鹽中的每種沉淀的危險(xiǎn)。
最后，從經(jīng)濟(jì)上講，一個(gè)或者多個(gè)附加管道的安裝帶來(lái)的額外投資成本是可以忽略的，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中存在的設(shè)備成本(碳酸鋇沉淀線(xiàn)，回收鋁酸鋇，鋁土礦脫鈣車(chē)間)，這種成本低的沒(méi)法比。
用來(lái)稀釋料漿，以防止碳酸鹽和其它鹽大規(guī)模沉淀的水量可以根據(jù)這些鹽，特別是碳酸鹽的溶解度曲線(xiàn)來(lái)精確確定。
例如，圖3是在給定溫度下，以碳酸鹽化蘇打(碳酸鹽化Na2O)表示的碳酸鹽的極限濃度隨液體堿性濃度變化的示意的函數(shù)曲線(xiàn)。稀釋所必須的水量近似與上述曲線(xiàn)與所關(guān)心的閃蒸罐流程位置處工作點(diǎn)之間的距離成比例。
這樣，對(duì)于任意管道Gi，通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在所述管道上的閥門(mén)，可以以由到達(dá)所關(guān)注的閃蒸罐入口處的料漿的溫度和碳酸鹽濃度函數(shù)決定的流量加入水，對(duì)料漿進(jìn)行稀釋。
本發(fā)明的具體實(shí)施方案(全局裝置如圖1所示，其中n＝19，m＝12；依據(jù)本發(fā)明稀釋所用的i＝9，k＝4)在這個(gè)實(shí)施例中，要處理的硬水鋁石鋁土礦是碳酸鈣含量為4.3％的中國(guó)鋁土礦。
連續(xù)浸煮車(chē)間包括19個(gè)浸煮器和12個(gè)閃蒸罐。從最后一個(gè)浸煮器中輸出的料漿在265℃和50巴。
沒(méi)有依據(jù)本發(fā)明的旁路，閃蒸罐D(zhuǎn)9會(huì)發(fā)生快速阻塞。在該流程中，在溶液溫度大約為150℃的工作點(diǎn)處，幾天之后該流程就會(huì)被堵塞。
如果沒(méi)有稀釋?zhuān)陂W蒸罐D(zhuǎn)9入口處的料漿S8的苛性濃度以總Na2O表示為260g/l，碳酸鹽含量以(碳酸鹽化Na2O/總Na2O)表示為14％。相應(yīng)的操作點(diǎn)遠(yuǎn)離圖3中的溶解度曲線(xiàn)，并且從該點(diǎn)到溶解度曲線(xiàn)之間的距離d表明以375m3/h的流量循環(huán)的料漿S8必須在閃蒸罐D(zhuǎn)9的入口處以10m3/h的流量稀釋?zhuān)苑乐勾颂幇l(fā)生碳酸鹽沉淀，特別是在閃蒸罐D(zhuǎn)9的出口處。
如果用從外部抽取的水在150℃下進(jìn)行稀釋?zhuān)梢苑乐钩恋恚可?噸的氧化鋁，要增加用能133MJ。
然而，如果抽取的一些從凈化罐P6中輸出的水，其自身是由從上游凈化罐P12至P7輸出的水和從上游閃蒸罐D(zhuǎn)7輸出的，并流過(guò)浸煮器A6上的加熱器R6的蒸汽冷凝物V7供應(yīng)的。這些水以10m3/h的流量通過(guò)管道G9注入到在管道T8中循環(huán)的料漿S8中，在管道T8中的分支連接管道g9b位于與閃蒸罐D(zhuǎn)9的入口處接近的地方(大約100mm)。
發(fā)現(xiàn)在位于閃蒸罐D(zhuǎn)9出口處的管道里不再發(fā)生大規(guī)模結(jié)垢。
優(yōu)點(diǎn)可以防止其它鹽的沉淀● 對(duì)于包含碳酸鹽的硬水鋁石鋁土礦特別具有吸引力，這種方法可用于其它類(lèi)型的鋁土礦，已知在拜耳法中的一般趨勢(shì)是為了提高產(chǎn)率要提高鋁酸鹽液的苛性濃度，并且對(duì)拜耳法的控制將愈加受到所不希望的因其在這些介質(zhì)中溶解度較低而產(chǎn)生的碳酸鹽沉淀問(wèn)題的影響(如上所述的釩酸鹽和其它鹽)。
權(quán)利要求
1.從其中包含硬水鋁石或者勃姆石類(lèi)型的一水合氧化鋁，并且含有重量比大于1.5％的碳酸鈣的鋁土礦中，以拜耳法的如下通用步驟制造氧化鋁的方法a)用蘇打濃度大于200g Na2O/l的鋁酸鹽液在高于220℃的溫度下浸煮礦石；b)將這樣得到的鋁酸鹽料漿稀釋?zhuān)籧)通過(guò)沉降和過(guò)濾將不溶解的剩余物分離；d)通過(guò)加入氫氧化鋁顆粒作晶種引起液體中的結(jié)晶化，使溶液中的氧化鋁以氫氧化鋁的形式沉淀；e)在將鋁酸鈉廢液重新恢復(fù)至合適的氫氧化鈉濃度之后，將其回收到鋁土礦的浸煮步驟中，所述方法的礦石浸煮步驟按如下進(jìn)行a1)將由磨碎的鋁土礦礦石和濃縮的鋁酸鹽液制成的料漿傳送到一個(gè)包含一系列n個(gè)浸煮器(A1，...，Ak-1，Ak，Ak+1，...，An)和一系列m個(gè)閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di+1，...，Dm)的裝置中，其中m小于n，該閃蒸罐向穿過(guò)m個(gè)浸煮器的管狀加熱器(Rm，...，Ri+1，Ri，Ri-1，...，R1)供應(yīng)蒸汽；a2)料漿首先經(jīng)過(guò)該系列的浸煮器(A1，...，Ak-1，Ak，Ak+1，...，An)，其流程持續(xù)時(shí)間的確定應(yīng)使礦石浸煮實(shí)際上在最后一個(gè)浸煮器(An)的出口處完成；a3)然后，料漿經(jīng)過(guò)該系列m個(gè)閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di+1，...，Dm)，從每個(gè)閃蒸罐(Di)中輸出的蒸汽(Vi)供應(yīng)到穿過(guò)浸煮器(Ak)的加熱器(Rk)中，a4)最后，將料漿導(dǎo)入到稀釋場(chǎng)所(C)和沉降車(chē)間(F)中；這種方法的特征在于，正進(jìn)入到閃蒸罐(Di)中的料漿(Si-1)在沿著所述閃蒸罐(D1，...，Di-1，Di，Di+1，...，Dm)線(xiàn)路的至少一個(gè)地方被從一個(gè)或者多個(gè)上游閃蒸罐(D1，...，Di+1)產(chǎn)生的蒸汽冷凝成的水所稀釋。
2.權(quán)利要求1中的方法，其中用源于上游閃蒸罐(Di-2)的蒸汽冷凝而成的水對(duì)正進(jìn)入閃蒸罐(Di)中的料漿(Si-1)或者收集在閃蒸罐(Di)中的料漿(Si)，或者兩種料漿進(jìn)行稀釋。
3.權(quán)利要求2中的方法，其中的稀釋水在收集源自閃蒸罐(Di-2)的蒸汽(Vi-2)冷凝物(Ei-2)的凈化罐(Pk+2)出口處提取，并通過(guò)把凈化罐(Pk+2)的輸出管和閃蒸罐(Di)連在一起的管道(Gi)將上述稀釋水注入到料漿(Si)中。
4.權(quán)利要求2中的方法，其中的稀釋水在收集源自閃蒸罐(Di-2)的蒸汽(Vi-2)冷凝物(Ei-2)的凈化罐(Pk+2)出口處提取，并通過(guò)管道(Gi)將上述稀釋水注入到料漿(Si-1)中；管道(Gi)通過(guò)靠近閃蒸罐(D1)位置的分支連接把凈化罐(Pk+2)的輸出管和管道(Ti-1)連在一起，且料漿(Si-1)通過(guò)管(Ti-1)循環(huán)。
5.權(quán)利要求3或者4中的方法，其中凈化罐(Pk+2)也收集來(lái)自上游凈化罐(Pk+3，...，Pm)中的水。
6.權(quán)利要求3至5任意之一中的方法，其中管道(Gi)將每個(gè)凈化罐(Pk+2)的輸出管連接到每個(gè)閃蒸罐(Di)上。
7.權(quán)利要求1至6任意之一中的方法，其中的稀釋水流量由提前確定的溶解度曲線(xiàn)確定。
8.權(quán)利要求7中的方法，其中通過(guò)一個(gè)安裝在管道(Gi)上的閥門(mén)控制稀釋水的流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及從其中包含硬水鋁石或者勃姆石類(lèi)型的一水合氧化鋁，并且含有重量比大于1.5％的碳酸鈣的鋁土礦中制造氧化鋁的方法，包括以下步驟a1)將由磨碎的鋁土礦礦石和濃縮的氧化鋁液制成的料漿傳送到一個(gè)包含一系列n個(gè)浸煮器和一系列m個(gè)閃蒸罐的裝置中，該閃蒸罐向穿過(guò)m個(gè)浸煮器的管狀加熱器供應(yīng)蒸汽；a2)料漿首先經(jīng)過(guò)該系列的浸煮器，礦石浸煮實(shí)際上在最后一個(gè)浸煮器(A
文檔編號(hào)C01F7/00GK1620405SQ03802511
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月21日
發(fā)明者O·克拉米達(dá)斯, J－M·拉梅朗特, R·魯米厄 申請(qǐng)人:皮奇尼鋁公司