CN106315636B - 一种低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝土矿生产氧化铝领域，尤其涉及一种低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法，包括下述步骤：(1)在低品位高硫铝土矿中加入矿化剂，在焙烧下使铝土矿中SiO2转化为活性硅，烟气脱硫后排放；(2)用氢氧化钠溶液处理焙烧后铝土矿脱硅后铝土矿A/S可提高至6～14；(3)脱硅后浆液经固液分离后得到硅酸钠溶液和高品位铝土矿；(4)固液分离得到的高品位铝土矿采用拜耳法生产冶金级氧化铝；(5)固液分离得到的硅酸钠溶液直接蒸发得到偏硅酸钠产品或加入石灰乳生产活性硅酸钙产品和氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回脱硅工序。本发明工艺流程中实现了低品位高硫铝土矿焙烧脱硫、硅矿物活化，化学脱硅，成本低，经济效益好。

Description

一种低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法
技术领域
本发明属于铝土矿生产氧化铝领域，尤其涉及一种低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法。
背景技术
多年来，随着国民经济的快速发展，我国铝工业获得的空前发展，氧化铝作为电解铝的原料也发展十分迅猛，已经成为世界上氧化铝的第一生产大国，目前我国氧化铝企业达40多家，已建和在建产能达6000万吨/年，其中处理国内铝土矿的产能近4000万吨/年。在中国重庆、贵州地区存在大量硫含量大于0.7wt％高硫铝土矿，矿石中的硫主要以黄铁矿形态存在。直接采用拜耳法处理该种铝土矿，矿石中的硫会以S2-进入溶液，在高温碱液下形成SO4 2-，造成设备腐蚀，增加碱消耗、影响产品质量等问题。
如果仅仅是高硫铝土矿，可以通过选矿、焙烧等方式进行脱硫，虽然增加一些脱硫成本，但可以将矿石处理成拜耳法可用的铝土矿。在高硫铝土矿中有很大一部分是低品位高硫铝土矿(铝硅比A/S＜5)，即高硫高硅铝土矿，该部分铝土矿处理难度极大，目前采用的工艺为选矿脱硫串联法处理低品位高硫铝土矿，并已经应用于工业实践，但能耗较高，生产成本高，没有经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回收率高、碱消耗低、生产成本低、经济效益好的低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法，解决低品位高硫铝土矿生产氧化铝的问题。
本发明的技术方案是：
一种低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法，包括下述步骤：
(1)在低品位高硫铝土矿中加入0.1～5wt％的矿化剂，在300～1000℃下焙烧5～90min，60～90wt％的硫进入烟气形成SO2，剩余的硫转化为SO4 2-在铝土矿中，同时在矿化剂的作用下使铝土矿中SiO2转化为活性硅，烟气脱硫后排放；
(2)用氢氧化钠溶液在80～180℃下处理焙烧后铝土矿，反应5～60min，焙烧后铝土矿中的30～70wt％的SiO2进入溶液，形成硅酸钠溶液，固相为脱硅后铝土矿，脱硅后铝土矿A/S提高至6～14；
(3)脱硅后浆液经固液分离后得到硅酸钠溶液和高品位铝土矿；
(4)固液分离得到的高品位铝土矿采用拜耳法生产冶金级氧化铝；
(5)固液分离得到的硅酸钠溶液，直接蒸发得到偏硅酸钠产品，或加入石灰乳生产活性硅酸钙产品和氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回脱硅工序。
所述步骤(1)中，矿化剂为NaOH、Na2CO3、CaO中的一种或二种或三种的混合。
所述步骤(1)中，低品位高硫铝土矿焙烧采用回转窑或气态悬浮焙烧炉或循环流化床焙烧炉中的一种。
所述步骤(1)中，烟气脱硫采用拜耳法赤泥乳化液代替传统的石灰乳脱硫。
本发明的设计思想是：
本发明针对重庆和贵州地区的低品位高硫铝土矿提出采用焙烧脱硫的同时，对其中的硅矿物进行活化，采用NaOH溶液出来焙烧后铝土矿进行脱硅，脱硅后铝土矿铝硅比可达到6～14，适合低成本的拜耳法生产，得到的硅酸钠溶液直接蒸发形成偏硅酸钠产品或加入石灰乳形成活性硅酸钙产品，得到高附加值利用，可抵消焙烧带来的成本升高，烟气中的SO2采用赤泥乳液进行脱除，节能环保，低品位高硫铝土矿应用该技术后可产生良好的经济效益。
本发明的优点及有益效果是：
本发明对低品位高硫铝土矿进行焙烧，在脱硫的同时，使其中的SiO2转化为活性硅，通过NaOH溶液进行脱硅处理，得到高品位低硫铝土矿，使其适合低能耗低成本的拜耳法生产氧化铝，减少碱和铝土矿的消耗，通过脱除的硅可以生产偏硅酸钠或活性硅酸钙为高附加值产品，进一步增加整体工艺的经济效益，抵消焙烧铝土矿的成本。铝土矿中氧化铝的回收率可达到83wt％以上。
具体实施方式
下面，通过实施例对本发明进一步详细阐述。
在实施例中，低品位高硫铝土矿成分见下表，铝硅比A/S＝4.08，全硫含量2.36wt％，矿石主要成分见表1。
表1
Al2O3 SiO2 CaO Fe2O3 ST A/S
wt％ 53.50 13.12 0.70 10.80 2.36 4.08
实施例1
将低品位高硫铝土矿中加入1wt％的NaOH矿化剂，采用回转窑在900℃下焙烧45min，90wt％的硫进入烟气形成SO2，剩余的硫转化为SO4 2-在铝土矿中，同时在矿化剂的作用下使铝土矿中SiO2转化为活性硅，烟气采用拜耳法赤泥乳液脱硫；用氢氧化钠溶液在100℃下处理焙烧后铝土矿，反应20min，焙烧后铝土矿中的40wt％的SiO2进入溶液，形成硅酸钠溶液，固相为脱硅后铝土矿，脱硅后铝土矿A/S可提高至10.2；脱硅后浆液经固液分离后得到硅酸钠溶液和高品位铝土矿；固液分离得到的高品位铝土矿采用拜耳法生产冶金级氧化铝；固液分离得到的硅酸钠溶液直接蒸发生产偏硅酸钠产品。本实施例中，铝土矿中氧化铝回收率89wt％。
实施例2
将低品位高硫铝土矿中加入2wt％的NaOH和Na2CO3(NaOH和Na2CO3的质量比为1:1)混合矿化剂，采用气态悬浮焙烧炉在350℃下焙烧90min，60wt％的硫进入烟气形成SO2，剩余的硫转化为SO4 2-在铝土矿中，同时在矿化剂的作用下使铝土矿中SiO2转化为活性硅，烟气采用拜耳法赤泥乳液脱硫；用氢氧化钠溶液在120℃下处理焙烧后铝土矿，反应60min，焙烧后铝土矿中的30wt％的SiO2进入溶液，形成硅酸钠溶液，固相为脱硅后铝土矿，脱硅后铝土矿A/S可提高至7.87；脱硅后浆液经固液分离后得到硅酸钠溶液和高品位铝土矿；固液分离得到的高品位铝土矿采用拜耳法生产冶金级氧化铝；向固液分离得到的硅酸钠溶液中加入石灰乳生产活性硅酸钙产品和氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回脱硅工序。本实施例中，铝土矿中氧化铝回收率85wt％。
实施例3
将低品位高硫铝土矿中加入5wt％的NaOH、Na2CO3和CaO的混合矿化剂，采用循环流化床焙烧炉在500℃下焙烧60min，70wt％的硫进入烟气形成SO2，剩余的硫转化为SO4 2-在铝土矿中，同时在矿化剂的作用下使铝土矿中SiO2转化为活性硅，烟气采用拜耳法赤泥乳液脱硫；用氢氧化钠溶液在180℃下处理焙烧后铝土矿，反应5min，焙烧后铝土矿中的40wt％的SiO2进入溶液，形成硅酸钠溶液，固相为脱硅后铝土矿，脱硅后铝土矿A/S可提高至6.82；脱硅后浆液经固液分离后得到硅酸钠溶液和高品位铝土矿；固液分离得到的高品位铝土矿采用拜耳法生产冶金级氧化铝；向固液分离得到的硅酸钠溶液中加入石灰乳生产活性硅酸钙产品和氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回脱硅工序。本实施例中，铝土矿中氧化铝回收率83wt％。
实施例4
将低品位高硫铝土矿中加入1wt％的NaOH、Na2CO3和CaO(NaOH、Na2CO3和CaO的质量比为1:1:1)的混合矿化剂，采用回转窑在1000℃下焙烧5min，80％的硫进入烟气形成SO2，剩余的硫转化为SO4 2-在铝土矿中，同时在矿化剂的作用下使铝土矿中SiO2转化为活性硅，烟气采用拜耳法赤泥乳液脱硫；用氢氧化钠溶液在150℃下处理焙烧后铝土矿，反应10min，焙烧后铝土矿中的70wt％的SiO2进入溶液，形成硅酸钠溶液，固相为脱硅后铝土矿，脱硅后铝土矿A/S可提高至13.60；脱硅后浆液经固液分离后得到硅酸钠溶液和高品位铝土矿；固液分离得到的高品位铝土矿采用拜耳法生产冶金级氧化铝；向固液分离得到的硅酸钠溶液石灰乳生产活性硅酸钙产品和氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回脱硅工序。本实施例中，铝土矿中氧化铝回收率91.5wt％。
实施例5
将低品位高硫铝土矿中加入0.1wt％的NaOH矿化剂，采用回转窑在850℃下焙烧45min，90wt％的硫进入烟气形成SO2，剩余的硫转化为SO4 2-在铝土矿中，同时在矿化剂的作用下使铝土矿中SiO2转化为活性硅，烟气采用拜耳法赤泥乳液脱硫；用氢氧化钠溶液在150℃下处理焙烧后铝土矿，反应30min，焙烧后铝土矿中的50wt％的SiO2进入溶液，形成硅酸钠溶液，固相为脱硅后铝土矿，脱硅后铝土矿A/S可提高至10.19；脱硅后浆液经固液分离后得到硅酸钠溶液和高品位铝土矿；固液分离得到的高品位铝土矿采用拜耳法生产冶金级氧化铝；固液分离得到的硅酸钠溶液直接蒸发生产偏硅酸钠产品。本实施例中，铝土矿中氧化铝回收率90wt％。
实施例结果表明，本发明工艺流程中实现了低品位高硫铝土矿焙烧脱硫、硅矿物活化，化学脱硅，高温拜耳法工艺生成氧化铝，利用脱硅溶液和生产偏硅酸钠或活性硅酸钙等高附加值产品，铝土矿中氧化铝回收率高，碱和铝土矿消耗低，成本低，经济效益好。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)在低品位高硫铝土矿中加入0.1～5wt％的矿化剂，在300～1000℃下焙烧5～90min，60～90wt％的硫进入烟气形成SO2，剩余的硫转化为SO4 2-在铝土矿中，同时在矿化剂的作用下使铝土矿中SiO2转化为活性硅，烟气脱硫后排放；
(2)用氢氧化钠溶液在80～180℃下处理焙烧后铝土矿，反应5～60min，焙烧后铝土矿中的30～70wt％的SiO2进入溶液，形成硅酸钠溶液，固相为脱硅后铝土矿，脱硅后铝土矿A/S提高至6～14；
(3)脱硅后浆液经固液分离后得到硅酸钠溶液和高品位铝土矿；
(4)固液分离得到的高品位铝土矿采用拜耳法生产冶金级氧化铝；
(5)固液分离得到的硅酸钠溶液，直接蒸发得到偏硅酸钠产品，或加入石灰乳生产活性硅酸钙产品和氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回脱硅工序；
所述步骤(1)中，矿化剂为NaOH、Na2CO3、CaO中的一种或二种或三种的混合。
2.根据权利要求1所述的低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，低品位高硫铝土矿焙烧采用回转窑或气态悬浮焙烧炉或循环流化床焙烧炉中的一种。
3.根据权利要求1所述的低品位高硫铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，烟气脱硫采用拜耳法赤泥乳化液代替传统的石灰乳脱硫。
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