CN103896316B - 一种利用高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法，该方法是将循环母液的硫含量控制在适宜的条件下，采用“低温高碱”工艺对高硫铝土矿进行拜尔溶出，在获得较高氧化铝溶出率的同时，降低了矿石中硫转入铝酸钠溶液，通过系统自平衡消耗一部分硫，当系统中硫含量积累到一定程度后，利用钡盐对分解母液或苛化后液进行适当脱硫，即可保持整个生产流程良性循环。本发明不改变现有拜尔法氧化铝生产流程，成本低廉，操作简便，为高硫铝土矿的工业化奠定了良好基础，脱硫渣可作为制备钡盐脱硫剂的原料，进一步降低生产成本。

Description

一种利用高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法

技术领域

本发明涉及拜耳法生产氧化铝的技术领域，特别涉及一种利用高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法。

背景技术

当前，我国对铝土矿需求量大幅度增加，高品位铝土矿储量日渐减少，而我国高硫铝土矿储量丰富，约占铝土矿资源总量的11%左右，主要分布在重庆洞湾、贵州清镇和务川、广西大化、山东淄博、河南曹窑煤矿和郁山，云南板茂等地。这些高硫矿大多氧化铝品位比较高，铝硅比为7.0左右。加快开发和完善利用高硫型铝土矿的工业应用是当前急需解决的问题。

然而，利用高硫矿生产氧化铝依然存在很多问题，因为硫对氧化铝工艺带来的危害有：①破坏氧化铝的溶出和烧结过程，生产流程中硫的积累使碱耗增加，铝土矿中每1公斤硫大约损失1~1.5公斤NaOH；②由于硫酸钠的结晶析出，使得种分分解率下降；③硫化物和硫代硫酸盐加剧对钢设备的腐蚀，引起溶液中可溶性铁的浓度增高，对氢氧化铝造成污染；④溶出过程中硫通常以FeS、硫铁矿等形态进入赤泥，易于吸附较多的Al(OH)4-、Na+和吸附水，将使赤泥沉降性能变差；⑤当生产系统中硫酸钠积累到一定数量后，将严重影响正常的生产操作，甚至使生产无法进行。因此，造成我国大量高硫铝土矿未获得很好的工业应用。

近年来，国内外学者们对高硫铝土矿的应用进行了较为广泛的研究，主要集中在对矿石的除硫处理方面，具体表现为选矿法与烧结法。现有研究表明，利用选矿法与烧结法除硫，工艺虽然简单，但选矿法存在回收率低，增加废水处理费用，精矿过滤和脱水困难，使得水份需在蒸发段去除，增加能耗，精矿表面吸附的有机药剂带入系统，恶化生产指标；而烧结法除硫由于矿石处理量大，矿石需经过细磨工序，造成能耗与成本增加，同时释放的SO₂气体将排放进入大气(增加二次处理费用)。从生产工艺、经济效益和生产环境的角度来说，均有其局限性。而高硫铝土矿采用拜耳法生产氧化铝时，矿石中硫转入溶液的量通常都较大，各种价态的硫化物影响种分过程与蒸发排盐效果，有研究表明，若要降低硫的溶出率，必须以牺牲氧化铝的溶出率为代价，无形中增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服拜耳法处理高硫铝土矿时，矿石中硫的溶出率高和增加后续脱硫负担的缺陷，提供一种高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法，经优化溶出工艺后，大大降低硫转入铝酸钠溶液的量，减轻脱硫负担。

本发明的技术方案是将矿石直接进入拜耳溶出系统，优化溶出工艺，在保证较高氧化铝溶出率的基础上，降低硫转入铝酸钠溶液，从源头减少硫进入系统本身就是一种最好的脱硫方法。当系统中硫含量积累到一定程度后，利用钡盐对分解母液或苛化后液进行适当脱硫，即可保持整个生产流程良性循环。本发明不改变现有拜尔法氧化铝生产流程与工艺，可降低生产成本，为高硫铝土矿的工业化开辟了新途径，脱硫后所获得的渣主要成分为碳酸钡和硫酸钡，可作为脱硫剂制备的原料。

具体的，本发明高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法：在循环母液中硫保持一定量的条件下，采用“低温高碱”工艺对高硫铝土矿矿石直接进行拜尔溶出，不影响氧化铝的溶出率，大大降低矿石中硫转入铝酸钠溶液，当系统中硫含量积累到一定程度后，利用钡盐对分解母液或苛化后液进行适当脱硫，即可保持整个生产流程良性循环。脱硫渣主要成分为碳酸钡和硫酸钡，可作为原料制备脱硫剂，进一步降低生产成本。

上述方法中，所述的循环母液中全硫含量为2～4g/L，所述的高硫铝土矿，其硫含量为1~4%。

前述高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法中，所述的“低温高碱”拜尔溶出工艺为温度220~260℃，时间30~80min，苛碱浓度240~270g/L，石灰添加量为2%~12%。

前述降低矿石中硫转入铝酸钠溶液是指硫的溶出率小于30%，而保持氧化铝溶出率为95%左右，范围大致为93%～97%。

前述系统中硫积累到一定程度是指系统中全硫含量达到4g/L后，利用钡盐对分解母液或苛化后液进行脱硫，钡盐为铝酸钡或氢氧化钡。

与现有技术相比，本发明不改变现有拜尔法生产氧化铝的工艺流程，将高硫铝土矿直接进入生产系统，降低溶出温度可显著降低硫的溶出率，提高苛碱浓度有利于氧化铝的溶出，经优化溶出工艺后，大大降低矿石中硫的溶出率，同时保持较高的氧化铝溶出率，系统自平衡脱除一部分硫，当系统中硫含量达到4g/L后，利用钡盐进行脱硫处理，对分解母液脱硫，脱硫率为40～80％，同时可脱除部分碳酸根，减轻苛化负担；对苛化后液脱硫，由于苛化后液中碳酸根含量较低，脱硫率可达90％以上，将蒸发碱液与脱硫后的苛化后液调配成适于氧化铝生产的循环碱液，从而消除硫对生产的不利影响，保持整个生产流程的良性循环，脱硫渣的主要成分为碳酸钡和硫酸钡，与含铝物料混合焙烧，可制得铝酸钡脱硫剂，进一步降低脱硫成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

针对不同成分的高硫铝土矿，本发明利用温度为260℃、时间为70min、苛碱浓度为235g/L、石灰添加量为8%、循环母液S_T为3.0g/L的溶出工艺，对4种高硫铝土矿进行拜耳溶出实验，矿石硫含量分别为1.18%、1.42%、2.33%、3.76%，获得氧化铝溶出率分别为96.1%、95.8%、95.1%、94.2%，硫的溶出率分别为32.8%、40.2%、58.5%、76.4%，氧化铝相对溶出率为95%左右，硫的溶出率均大于30%，且随矿石硫含量的增加明显升高。

下面提供本发明的几个具体实施例：实施例1：

对成分为Al₂O₃64.3%、S_T1.18%、A/S为7.4的高硫铝土矿，采用温度为250℃、时间为70min、苛碱浓度为255g/L、石灰添加量为6%、循环母液S_T为3.0g/L的工艺条件进行溶出实验，获得氧化铝溶出率为95.6%，硫的溶出率仅为9.4%。

实施例2：

对成分为Al₂O₃65.4%、S_T1.42%、A/S为7.1的高硫铝土矿，采用温度为250℃、时间为70min、苛碱浓度为255g/L、石灰添加量为6%、循环母液S_T为3.0g/L的工艺条件进行溶出实验，获得氧化铝溶出率为95.2%，硫的溶出率为12.6%。

实施例3：

对成分为Al₂O₃66.5%、S_T2.33%、A/S为6.9的高硫铝土矿，采用温度为250℃、时间为70min、苛碱浓度为255g/L、石灰添加量为6%、循环母液S_T为3.0g/L的工艺条件进行溶出实验，获得氧化铝溶出率为94.8%，硫的溶出率为22.8%。

实施例4：

对成分为Al₂O₃64.6%、S_T3.76%、A/S为7.6的高硫铝土矿，采用温度为245℃、时间为70min、苛碱浓度为265g/L、石灰添加量为6%、循环母液S_T为3.0g/L的工艺条件进行溶出实验，获得氧化铝溶出率为94.3%，硫的溶出率为28.1%。

实施例5：

利用氢氧化钡对S_T为4.2g/L、Na₂O_c为22.7g/L的种分母液进行脱硫，添加量为全硫与碳碱理论用量的100%时，脱硫率为78.5%，脱碳率为56.3%，相同条件下，利用铝酸钡进行脱硫，脱硫率为71.6%，脱碳率为52.4%。

实施例6：

利用氢氧化钡对高硫铝土矿溶出后的苛化后液进行脱硫，脱硫剂添加量为理论用量的100%时，脱硫率为95.1%，相同条件下，利用铝酸钡进行脱硫，脱硫率为91.6%。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种利用高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法，其特征在于：在一定循环母液硫含量条件下，采用“低温高碱”拜尔溶出工艺对高硫铝土矿矿石进行拜尔溶出，保持较高氧化铝溶出率的同时降低矿石中硫转入铝酸钠溶液；所述的高硫铝土矿中硫含量为1~4%；所述的“低温高碱”拜尔溶出工艺条件为温度220~260℃，时间30~80min，苛碱浓度240~270g/L，石灰添加量为2%~12%；所述的循环母液中硫含量积累到大于4g/L后，利用钡盐对分解母液或苛化后液进行脱硫。

2.根据权利要求1所述的一种利用高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法，其特征在于：所述的钡盐为铝酸钡或氢氧化钡。

3.根据权利要求2所述的一种利用高硫铝土矿生产氧化铝的溶出工艺与脱硫方法，其特征在于：所述的分解母液钡盐脱硫的脱硫率为40～80％，苛化后液钡盐脱硫的脱硫率达到90％以上。