权利要求
1.一种
低品位铝土矿前处理系统，其特征在于，包括依次连通的给料单元、脱硫加热炉、停留反应器和活化加热炉。
2.根据权利要求1所述低品位铝土矿前处理系统，其特征在于，所述给料单元和脱硫加热炉之间设置有干燥预热单元，所述脱硫加热炉的出气口与所述干燥预热单元的进口连通;
所述干燥预热单元的出气口依次连通烟气除尘净化单元、烟气脱硫单元和一号引风机;
所述烟气净化除尘单元的粉尘出口与所述脱硫加热炉的进口连通。
3.根据权利要求1所述低品位铝土矿前处理系统，其特征在于，所述活化加热炉包括循环流化床或回转窑;
所述活化加热炉的出气口依次连通高温
除尘器、余热锅炉、低温除尘器和二号引风机;
所述高温除尘器包括旋风筒除尘器;所述低温除尘器包括袋式除尘器、静电除尘器或电袋除尘器。
4.根据权利要求1所述低品位铝土矿前处理系统，其特征在于，所述活化加热炉的出料口依次连通初冷器和终冷器;所述终冷器出料口连通脱硅单元;
所述初冷器包括旋风筒冷却器，所述终冷器包括流态化间接式换热器或重力式间接换热器。
5.根据权利要求1或4所述低品位铝土矿前处理系统，其特征在于，所述停留反应器出气口和所述初冷器的出气口分别与所述活化加热炉的进气口连通;
所述终冷器的出气口与初冷器的进气口连通。
6.利用权利要求1～5任一项所述前处理系统对低品位铝土矿进行前处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将低品位铝土矿通过给料单元输送至脱硫加热炉进行第一脱硫后输送至停留反应器进行第二脱硫，得到脱硫铝土矿;
将所述脱硫铝土矿输送至活化加热炉进行活化，得到脱硫活化铝土矿。
7.根据权利要求6所述的对低品位铝土矿进行前处理的方法，其特征在于，所述第一脱硫和第二脱硫的温度独立的为500～700℃，所述第一脱硫的时间为1～10s，所述第二脱硫的时间为1～10min。
8.根据权利要求6或7所述的对低品位铝土矿进行前处理的方法，其特征在于，进行所述第一脱硫前还包括：利用干燥预热单元对所述低品位铝土矿进行预热;
所述预热的热源来自第一脱硫产生的气体;所述预热后还包括：将进行预热后的气体依次进行第一除尘和第三脱硫后利用一号引风机排空。
9.根据权利要求6所述的对低品位铝土矿进行前处理的方法，其特征在于，所述活化的温度为900～1100℃，所述活化的时间为1～20min。
10.根据权利要求6或9所述的对低品位铝土矿进行前处理的方法，其特征在于，所述活化后还包括：
将所述活化后的物料依次进行第一冷却和第二冷却，得到所述脱硫活化铝土矿;
将所述活化后的气体依次进行第二除尘、余热回收和第三除尘后利用二号引风机进行排空。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低品位铝土矿的前处理系统和前处理方法。
背景技术
[0002]在轻有色冶金行业里习惯将全硫含量大于0.6%的铝土矿称为高硫铝土矿，把铝硅比小于6的叫高硅铝土矿，低品位铝土矿的铝硅比只有1～6，且含硫量大于0.6%。目前低品位的铝土矿储量较大，而硫的存在则会影响
氧化铝的溶出或烧结工艺，利用低品位铝土矿制备氧化铝的过程中硫会与碱结合形成硫酸钠并结晶析出，而析出的硫酸钠晶体将使晶种分解率下降从而降低氧化铝或
氢氧化铝的产能;并且硫化物及硫代硫酸盐还会加剧设备的腐蚀，并引起溶出车间溶液中可溶性铁的浓度增高，最终造成氧化铝或氢氧化铝质量的不合格。
[0003]因此，如何将低品位铝土矿用于高效生产氧化铝或氢氧化铝成为缓解氧化铝生产矿石资源紧张局面、降低矿石对外依存度的当务之急。
发明内容
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种低品位铝土矿的前处理系统和前处理方法，利用本发明提供的前处理系统对低品位铝土矿进行前处理后能够更好的降低硫含量，同时将高岭石晶形转变为无定形的半晶质或非晶质，便于后续通过浸碱方式提高铝硅比，从而实现低品位铝土矿的资源化。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低品位铝土矿前处理系统，包括依次连通的给料单元、脱硫加热炉、停留反应器和活化加热炉。
[0006]优选的，所述给料单元和脱硫加热炉之间设置有干燥预热单元，所述脱硫加热炉的出气口与所述干燥预热单元的进口连通;
[0007]所述干燥预热单元的出气口依次连通烟气除尘净化单元、烟气脱硫单元和一号引风机;
[0008]所述烟气净化除尘单元的粉尘出口与所述脱硫加热炉的进口连通。
[0009]优选的，所述活化加热炉包括循环流化床或回转窑;
[0010]所述活化加热炉的出气口依次连通高温除尘器、余热锅炉、低温除尘器和二号引风机;
[0011]所述高温除尘器包括旋风筒除尘器;所述低温除尘器包括袋式除尘器、静电除尘器或电袋除尘器。
[0012]优选的，所述活化加热炉的出料口依次连通初冷器和终冷器;所述终冷器出料口连通脱硅单元;
[0013]所述初冷器包括旋风筒冷却器，所述终冷器包括流态化间接式换热器或重力式间接换热器。
[0014]优选的，所述停留反应器出气口和所述初冷器的出气口分别与所述活化加热炉的进气口连通;
[0015]所述终冷器的出气口与初冷器的进气口连通。
[0016]本发明还提供了利用上述技术方案所述前处理系统对低品位铝土矿进行前处理的方法，包括以下步骤：
[0017]将低品位铝土矿通过给料单元输送至脱硫加热炉进行第一脱硫后输送至停留反应器进行第二脱硫，得到脱硫铝土矿;
[0018]将所述脱硫铝土矿输送至活化加热炉进行活化，得到脱硫活化铝土矿。
[0019]优选的，所述第一脱硫和第二脱硫的温度独立的为500～700℃，所述第一脱硫的时间为1～10s，所述第二脱硫的时间为1～10min。
[0020]优选的，进行所述第一脱硫前还包括：利用干燥预热单元对所述低品位铝土矿进行预热;
[0021]所述预热的热源来自第一脱硫产生的气体;所述预热后还包括：将进行预热后的气体依次进行第一除尘和第三脱硫后利用一号引风机排空。
[0022]优选的，所述活化的温度为900～1100℃，所述活化的时间为1～20min。
[0023]优选的，所述活化后还包括：
[0024]将所述活化后的物料依次进行第一冷却和第二冷却，得到所述脱硫活化铝土矿;
[0025]将所述活化后的气体依次进行第二除尘、余热回收和第三除尘后利用二号引风机进行排空。
[0026]利用本发明提供的前处理系统对低品位铝土矿进行分阶段加热，逐步实现脱硫和活化;在第一阶段的加热过程中低品位铝土矿中的硫分会分解为气态硫除去;第二阶段的加热过程中低品位铝土矿中的氧化铝和二氧化硅之间以高岭石晶形存在的结晶结构被破坏，使高岭石晶形转变为无定形的半晶质或非晶质，提高了二氧化硅的化学反应活性，使二氧化硅很容易与铝、液碱(氢氧化钠)反应生成铝硅酸钠沉淀，易于后续硅的分离除去，从而提高铝硅比。本发明提供的前处理系统具有产能大，热量利用率高，脱硫率高，二氧化硅活化率高，占地面积小，工人劳动强度小，机械化程度高等待点，对于高效开发利用高硫高硅铝土矿原料具有积极作用。
附图说明
[0027]图1为实施例采用的前处理系统的示意图。
具体实施方式
[0028]本发明提供了一种低品位铝土矿前处理系统，包括依次连通的给料单元、脱硫加热炉、停留反应器和活化加热炉。
[0029]作为本发明的一种具体实施方式，所述脱硫加热炉可以包括悬浮焙烧炉;本发明采用悬浮焙烧炉作为脱硫加热炉能够使热烟气与物料接触充分，具有较高换热效率。
[0030]作为本发明的一种具体实施方式，所述停留反应器可以包括钢壳结构，所述钢壳结构内有浇筑料，所述钢壳结构内包括料室和气室，气室和料室中分别设置有布气装置，气室中通入气体，气体使料室中的物料呈流态化;所述停留反应器是流态化反应器，通入的压缩空气使物料在其内部像水一样呈流态化，完成流化的同时也被加热的空气送入活化加热炉进入助燃。在本发明中，从脱硫加热炉中来的物料进入停留反应器停留一定时间，停留反应器增加了脱硫时间，提高了脱硫效率。
[0031]作为本发明的一种具体实施方式，所述活化加热炉可以包括循环流化床或回转窑。
[0032]在本发明中，向所述脱硫加热炉的燃烧室中通入空气与燃料，燃料与空气混合后在燃烧室燃烧为脱硫加热炉提供热量;向所述活化加热炉的燃烧室内通入空气与燃料，燃料与空气混合后在燃烧室燃烧为活化加热炉提供热量。
[0033]在本发明中，所述脱硫加热炉可以将低品位铝土矿物料快速加热到第一脱硫所需温度，烟气与低品位铝土矿物物料具有较大的接触面积，传热快;所述停留反应器能够对从脱硫加热炉中输送出的物料进行保温脱硫，增加脱硫时间，使硫分脱除更彻底。
[0034]作为本发明的一种具体实施方式，所述给料单元和脱硫加热炉之间可以设置有干燥预热单元，所述脱硫加热炉的出气口与所述干燥预热单元的进口连通。本发明利用脱硫加热炉中产生的热烟气作为热源对低品位铝土矿进行预热，提高能量利用率。
[0035]作为本发明的一种具体实施方式，所述干燥预热单元的出气口依次连通烟气除尘净化单元、烟气脱硫单元和一号引风机;所述烟气净化除尘单元的粉尘出口与所述脱硫加热炉的进口连通;所述烟气除尘净化单元可以包括干式除尘器，所述干式除尘器可以包括袋式除尘器、静电除尘器、旋风筒除尘器或重力除尘器。本发明对所述烟气脱硫单元的装置无特殊要求，采用本领域常规的烟气脱硫装置即可。本发明将进行预热后的烟气进行净化、脱硫后排空，将净化后产生的粉尘返回脱硫加热炉进行进一步脱硫;实现了热能的循环利用。
[0036]作为本发明的一种具体实施方式，所述活化加热炉的出气口依次连通高温除尘器、余热锅炉、低温除尘器和二号引风机;所述高温除尘器可以包括旋风筒除尘器;所述低温除尘器可以包括袋式除尘器、静电除尘器或电袋除尘器。
[0037]作为本发明的一种具体实施方式，所述活化加热炉的出料口依次连通初冷器和终冷器;所述终冷器出料口连通脱硅单元;所述初冷器包括旋风筒冷却器，所述旋风筒冷却器可以为四级旋风筒冷却器;所述终冷器包括流态化间接式换热器或重力式间接换热器。本发明利用初冷器和终冷器对活化后物料进行冷却降温后可以输送至脱硅单元进行脱硅。
[0038]作为本发明的一种具体实施方式，所述停留反应器出气口和所述初冷器的出气口分别与所述活化加热炉的进气口连通。本发明可以充分利用停留反应器出气口和所述初冷器的出气口产生的热气体中的热量。作为本发明的一种具体实施方式，所述终冷器的出气口与初冷器的进气口连通。作为本发明的一种具体实施方式，所述初冷器是空气与物料接触换热;所述终冷器是物料与水间接换热，所述终冷器是流态化冷却器。作为本发明的一种具体实施方式，所述初冷器可以为四级旋风筒冷却器。本发明向所述停留反应器中通入压缩空气，能使进入停留反应器内的物料呈流态化促进脱硫的进行;本发明向所述终冷器的气室中通入压缩空气，能使进入终冷器内的物料呈流态化，促进热交换的进行。
[0039]图1为实施例采用的前处理系统的示意图，具体为：给料单元出料口通过物料管1与干燥预热单元进口连通，干燥预热单元出料口通过物料管2与脱硫加热炉进口连通，脱硫加热炉出料口通过物料管3与停留反应器进口连通，停留反应器出料口通过物料管4与活化加热炉进口连通，活化加热炉出料口通过物料管5与初冷器进口连通，初冷器出料口通过物料管6与终冷器进口连通，终冷器出料口通过物料管7将产品送往脱硅单元;脱硫加热炉出气口通过烟气管8与物料管1汇合后与干燥预热单元进口连通，干燥预热单元出气口通过烟气管9与烟气除尘净化单元进气口连通，烟气除尘净化单元出气口通过烟气管10与烟气脱硫单元进气口连通，烟气脱硫单元出气口通过烟气管11与一号引风机进气口连通，一号引风机出口通过烟气管12与大气连通，停留反应器出气口通过空气管13与初冷器出气口用的空气管14汇合后与活化加热炉进气口连通，终冷器出气口通过空气管20与初冷器进气口连通进入初冷器，活化加热炉出气口通过烟气管15与高温除尘器进气口连通，高温除尘器出气口通过烟气管16与余热锅炉进气口连通，余热锅炉出气口通管烟气管17与低温除尘器进气口连通，低温除尘器出气口通过烟气管18与二号引风机进气口连通，二号引风机出气口通过烟气管19与大气连通。
[0040]本发明还提供了利用上述技术方案所述前处理系统对低品位铝土矿进行前处理的方法，包括以下步骤：
[0041]将低品位铝土矿通过给料单元输送至脱硫加热炉进行第一脱硫后输送至停留反应器进行第二脱硫，得到脱硫铝土矿;
[0042]将所述脱硫铝土矿输送至活化加热炉进行活化，得到脱硫活化铝土矿。
[0043]本发明将低品位铝土矿通过给料单元输送至脱硫加热炉进行第一脱硫后输送至停留反应器进行第二脱硫，得到脱硫铝土矿。作为本发明的一种具体实施方式，所述低品位铝土矿中硫含量可以为0.6%以上，还可以为1～2%;所述低品位铝土矿中铝硅比可以为1～6，可具体为2、3、4或5。
[0044]作为本发明的一种具体实施方式，进行所述第一脱硫前还包括：利用干燥预热单元对所述低品位铝土矿进行预热;所述预热的热源来自第一脱硫产生的气体。作为本发明的一种具体实施方式，所述预热后物料的温度可以为150～200℃。
[0045]作为本发明的一种具体实施方式，所述预热后可以还包括：将进行预热后的气体依次进行第一除尘和第三脱硫后利用一号引风机排空;所述第一除尘后烟气的含尘量可以为5mg/Nm3以下，还可以为1～5mg/Nm3，可具体为4mg/Nm3、3mg/Nm3或2mg/Nm3。本发明对所述第一除尘的条件无特殊要求，按照本领域常规的方式进行即可;所述第三脱硫可以为湿法脱硫或干法脱硫;本发明对所述湿法脱硫和干法脱硫均为特殊要求，采用本领关于常规的方式即可。
[0046]作为本发明的一种具体实施方式，所述第一脱硫的温度可以为500～700℃，还可以为550～650℃;所述第一脱硫的时间可以为1～10s，可具体为2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s或9s;所述第二脱硫的温度可以为500～700℃，还可以为550～650℃;所述第二脱硫的温度较第一脱硫的温度可以低20～35℃，可具体低25℃或30℃;所述第二脱硫的时间可以为1～10min，可具体为2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min或9min。本发明在第一脱硫和第二脱硫的过程中低品位铝土矿中的硫分与氧结合以二氧化硫形式离开物料进入烟气中。本发明经过第一脱硫和第二脱硫后脱硫率大于90%以上，可具体为92%或95%;所述脱硫铝土矿中的含硫量可以为0.1%以下，可具体为0.1%或0.08%。
[0047]得到脱硫铝土矿后，本发明将所述脱硫铝土矿输送至活化加热炉进行活化，得到脱硫活化铝土矿。作为本发明的一种具体实施方式，所述活化的温度可以为900～1100℃，可具体为950℃、1000℃、1050℃或1080℃;所述活化的时间可以为1～20min，可具体为3min、5min、8min、10min、13min、15min或18min。
[0048]作为本发明的一种具体实施方式，所述活化后可以还包括：
[0049]将所述活化后的物料依次进行第一冷却和第二冷却，得到所述脱硫活化铝土矿;
[0050]将所述活化后的气体依次进行第二除尘、余热回收和第三除尘后利用二号引风机进行排空。
[0051]作为本发明的一种具体实施方式，所述第一冷却后温度可以为180～220℃，可具体为200℃;所述第二冷却后温度可以为75～85℃，可具体为80℃。
[0052]作为本发明的一种具体实施方式，所述第二除尘后烟气中含量可以为10mg/Nm3以下，还可以为1～10mg/Nm3，可具体为9mg/Nm3、8mg/Nm3、7mg/Nm3、6mg/Nm3、5mg/Nm3、4mg/Nm3、3mg/Nm3或2mg/Nm3;所述第三除尘后烟气中含量可以为5mg/Nm3以下，还可以为1～5mg/Nm3，可具体为4mg/Nm3、3mg/Nm3或2mg/Nm3。本发明对所述第二除尘和第三除尘的条件无特殊要求，采用本领域常规的方式即可。
[0053]作为本发明的一种具体实施方式，所述余热回收后的烟气的温度可以为145～155℃，可具体为150℃。
[0054]本发明提供的前处理方法能够使低品位铝土矿中的硫分脱除同时也能改变低品位铝土矿中以高岭石结晶存在的二氧化硅的结晶形态，使其转变为无定形的半晶质或非晶质而易溶于液碱，在脱硅单元能够与铝土矿中的铝、液碱中的钠生成铝硅酸钠沉淀而达到去除二氧化硅的目的;从而实现低品位铝土矿的资源化。
[0055]为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0056]实施例1
[0057]利用图1所示前处理系统对低品位铝土矿进行前处理，其中，脱硫加热炉为悬浮焙烧炉，停留反应器为流态化反应器(包括钢壳结构，钢壳结构内有浇筑料，设置于钢壳结构内的料室和气室，气室和料室中分别设置有布气装置)，活化加热炉是循环流化床，初冷器为四级旋风筒冷却器，终冷器采用流态化间接换热器，烟气除尘净化单元为袋式除尘器，烟气脱硫单元为湿法脱硫装置(包括脱硫塔)，高温除尘器为旋风筒除尘器，低温除尘器为袋式除尘器;
[0058]低品位铝土矿中硫含量为1%，铝硅比为1。
[0059]具体方法如下：
[0060]启动一号引风机，常温空气通过脱硫加热炉燃烧后生成的热烟气返回干燥预热单元对待处理物料进行预热后依次通入烟气除尘净化单元和烟气脱硫单元进行第一除尘和烟气脱硫后通过一号引风机排空;将燃料通入脱硫加热炉中与空气混合，在脱硫加热炉中将燃料点燃实现点火，点火后产生的热烟气对由给料单元输送的低品位铝土矿进行加热脱硫;
[0061]将经脱硫加热炉进行加热脱硫后物料输送至停留反应器进行保温脱硫，得到脱硫铝土矿;
[0062]启动二号引风机，空气经初冷器进入活化加热炉和燃料混合点燃后对脱硫铝土矿进行活化，产生的烟气经过高温除尘器、余热锅炉、低温除尘器，依次进行第二除尘、余热回收和第三除尘后通过二号引风机排空;
[0063]将低品位铝土矿通过给料单元送入干燥预热单元预热至160℃，预热后的物料再进入脱硫加热炉被加热到600℃停留2s后从脱硫加热炉中排出进入停留反应器中在580℃下保温脱硫6min，得到脱硫铝土矿;脱硫铝土矿中含硫量为0.08%,脱硫率为92%;在脱硫炉中产生的含硫烟气返回干燥预热单元对低品位铝土矿进行预热后依次进行烟气除尘和烟气脱硫;除尘后的烟气含尘量为4mg/Nm3，脱硫后烟气中含硫量满足环保要求经过一号引风机排空;烟气经过除尘净化回收的粉尘返回脱硫加热炉。
[0064]将脱硫铝土矿输送至活化加热炉中再被加热到1050℃进行15min活化后进入初冷器与空气换热冷却，空气被预热到700℃送入活化加热炉做为助燃空气，活化后产品被冷却到200℃进入终冷器进一步冷却，冷却到80℃，得到脱硫活化铝土矿;将脱硫活化铝土矿和质量浓度为125g/L的氢氧化溶液按照4:1的液固比混合4h后固液分离，得到铝硅比为7的脱硫脱硅铝土矿;
[0065]活化加热炉产生的高温烟气经过高温除尘器除尘后含尘量为10g/Nm3，初步除尘后的烟气再进入余热锅炉进行余热回收，余热回收后烟气温度为150℃;将余热回收后的烟气送入低温除尘器进行除尘，将得到含尘量为4mg/Nm3的烟气经过二号引风机排空。
[0066]本发明将脱硫、活化融为一体，缩短了加工流程，同时也减少了物料运输和热量散失的问题。本发明提供的前处理系统具有产能大，能量利用率高，铝土矿脱硫率为90%以上、硅活化率高，产品中硅活性高容易被液碱浸出而提高原料的铝硅比，为溶出减少碱耗，提高氢氧化铝产出率。本发明进行脱硫所需的焙烧温度低，活化率高，活化所消耗的热量少，占地面积小，工人劳动强度小，机械化程度高等待点，对于高效开发利用高硫、高硅铝土矿提纯后用作生产氧化铝原料、解决废弃的低品位铝土矿具有积极作用。
[0067]尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
说明书附图(1)
声明：
“低品位铝土矿的前处理系统和前处理方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：沈阳鑫博工业技术股份有限公司
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