CN112158869A - 一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，属于湿法冶金技术领域。本发明将一水硬铝石型铝土矿和循环母液混合均匀进行预脱硅处理，所得预脱硅浆液再与脱碱赤泥混匀进入高温溶出，溶出浆液经过稀释脱硅、赤泥沉降分离洗涤处理后得到赤泥，赤泥经石灰脱碱获得脱碱赤泥，部分脱碱赤泥返回到高温溶出步骤，使得钙得到循环利用。相对现有技术，本发明的矿石中氧化铝的相对溶出率有明显提高，用脱碱赤泥代替石灰能大幅度减少石灰加入量，减少废物排放，有利于环境保护，且成本低，具有工业应用价值。

Description

一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域，更具体地说，涉及一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法。
背景技术
我国铝土矿储量丰富，但从铝土矿类型来看，我国铝土矿主要以一水硬铝石型铝土矿为主，其约占总储量的98%，一般具有高铝、高硅、低铁及含硅矿物多、组成复杂等特点，且大多数为中、低铝硅比的矿石，其铝硅比约为4～7，能满足拜耳法工艺要求的矿石仅占铝土矿资源的10%左右，甚至更低。目前国内氧化铝企业为消除钛矿物的阻滞作用，普遍添加8%~12%的石灰，除保证一水硬铝石充分溶出外，还对溶液中氟、磷、钒等元素的去除，针铁矿的转化，延缓结疤以及降低溶出赤泥中钠硅比有重要的作用。但石灰的加入也造成诸多不利影响，如氧化铝的损失、赤泥质量的增加，杂质碳酸钙引起的反苛化，并使赤泥组成更为复杂，如钙铁脱碱赤泥的生成、各种组分更加弥散分布，更加增大了从赤泥中分选铁矿物的难度。石灰会不可避免的产生碱损和铝损，这些都使得我国氧化铝工业经济效益低，国际市场竞争力差。
专利申请号为200710099809.4的中国专利，公开了一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，其溶出过程是先用碱液、铁酸钙2CaO·Fe2O3、石灰CaO对铝土矿在进行预处理，然后进行固液分离，再将分离的固体在常规拜耳法溶出条件下溶出；使用过的预处理碱液中加入石灰，脱去溶液中氧化铝，将预处理碱液再生。该申请案虽然可以处理含硅的一水硬铝石型铝土矿，但是消耗了大量的石灰，经济成本较高，过程繁琐，利用率低，不利于工业推广。
专利申请号为CN200710118667.1的专利公开了一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，其采用的拜耳法工艺过程中，溶出过程是在中低品位铝土矿加入脱铝渣代替石灰作为添加剂，进行拜耳法溶出；溶出后赤泥经反向洗涤后与循环碱液混合，添加的石灰后进行溶出反应后，浆液分离出赤泥外排，得到的溶液部分反向洗涤拜耳法溶出赤泥后送拜耳法系统补碱，部分添加石灰反应后得到脱铝渣和拜耳法赤泥湿法处理的循环碱液，脱铝渣水合铝酸钙替代石灰添加到拜耳法溶出。该申请案对于石灰的消耗量较大，且外排赤泥的碱含量较高，给环境带来很大风险。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明要解决的技术问题是：提供一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，使得一水硬铝石型铝土矿高效溶出，并减少溶出的成本，同时降低外排赤泥的碱含量。
本发明的解决方案是这样实现的：
本发明提供一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，主要构思为在一水硬铝石型铝土矿的溶出过程中，循环加入脱碱赤泥。具体来说，包括以下步骤：
步骤S1，将一水硬铝石型铝土矿与循环母液混合湿磨，制备生料浆；
步骤S2，将步骤S1所得的生料浆进行预脱硅，得到预脱硅浆液；
步骤S3，将步骤S2所得的预脱硅浆液与脱碱赤泥充分混合，然后进行高温溶出，得到溶出浆液；
步骤S4，将步骤S3所述的溶出浆液进行稀释脱硅，然后进行赤泥沉降分离和洗涤过滤，得到粗液和溶出赤泥；
步骤S5，将步骤S4所述的溶出赤泥进行加石灰常压脱碱，得到脱碱赤泥和脱碱液；
步骤S6，将部分步骤S5所述的脱碱赤泥返回步骤S3与预脱硅浆液混合，其余脱碱赤泥外排，所述的脱碱液返回至步骤S4用于洗涤。
更进一步的说，溶出赤泥进行常压脱碱时，将溶出赤泥、石灰在水溶液中混合均匀，得到混合料浆，控制混合料浆的CaO/Na2O分子比为1~5，液固比为1~10。
更进一步的说，返回至步骤S3的脱碱赤泥的量为一水硬铝石型铝土矿干矿量的0.5wt%~8wt%。
更进一步的说，循环母液的碱浓度为220~250g/L，αK为2.5~3.5。
更进一步的说，预脱硅温度为90~100℃，预脱硅时间为2~10h。
更进一步的说，溶出温度为230~280℃，溶出时间在0.1-5h。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）本发明的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，将一水硬铝石型铝土矿和循环母液混合均匀进行预脱硅处理得到预脱硅浆液，将部分脱碱赤泥返回与预脱硅浆液混合后进行高温溶出，溶出浆液经过稀释脱硅、沉降分离、洗涤过滤处理后得到赤泥，赤泥脱碱得到脱碱赤泥，部分脱碱赤泥又回到高温溶出步骤，使得氧化铝相对溶出率达95%以上，现行溶出工艺加12%石灰的氧化铝相对溶出率仅为92%。
（2）本发明一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，该方法相较于现行方法的石灰添加量大大减少，仅为干矿量的1~3%。
（3）本发明的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，赤泥脱碱得到脱碱赤泥，这一步骤回收了赤泥中大量的碱，不仅降低了成本，而且减少了赤泥对于环境的危害；部分脱碱赤泥又回到高温溶出步骤，属废渣的再利用，实现含钙物质的循环。
（4）本发明的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，赤泥经过常压脱碱后，脱碱赤泥得到了循环利用，改善赤泥成分，减排约30%，洗水量相应减少，大大降低氧化铝生产经济成本，有很好的工业应用前景。
（5）本发明的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，脱碱赤泥价格低廉，过程减排，实现固废再利用，经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的一水硬铝石矿的溶出方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1
溶出一水硬铝石矿，具体操作流程如图1所示，将30g山西矿A（具体成分如表1所示）与60mL铝酸钠溶液（Na2OK：220g/L，αK：2.9，αK为氧化钠与氧化铝的摩尔比），加入低压钢弹中，加入钢球强化搅拌，在温度90℃下预脱硅4h(预脱硅为铝土矿与循环母液混匀后，搅拌，保温脱除矿石中的硅的过程)。溶出赤泥与石灰混合，CaO/Na2O的分子比为4，液固比为4。取0.2g烘干后的脱碱赤泥与预脱硅浆液混合后加入高压钢弹中，补充循环母液至100ml，在温度为260℃下溶出60min，溶出浆液固液分离，赤泥铝硅比（氧化铝与氧化硅的质量比）为1.1，氧化铝相对溶出率98.09%。且赤泥经加石灰常压脱碱后可得脱碱赤泥，可实现再循环溶出。
表1 国内几种一水硬铝石型铝土矿成分表 (wt.%)
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> SiO<sub>2</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> A/S
山西矿A 56.30 12.15 12.62 2.40 4.63
山西矿B 70.27 10.08 1.23 2.26 6.97
广西矿A 50.04 7.04 22.44 4.32 7.11
广西矿B 44.26 6.28 30.74 4.49 7.05
对比例1
本对比例的基本内容同实施例1，不同之处在于：采用传统的处理工艺，在高温溶出过程时，加入10%的石灰，溶出赤泥经沉降、分离、洗涤后外排，在溶出过程中加入大量石灰，后面不再对赤泥进行脱碱操作，也无脱碱赤泥返回至溶出工序，溶出后，赤泥的铝硅比1.3，氧化铝相对溶出率为93.02%，该过程加入了大量的石灰，升高了成本，大大增加了赤泥的量。
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：溶出赤泥与石灰混合后，CaO/Na2O的分子比为2，液固比为5，取0.4g烘干后的脱碱赤泥与预脱硅浆液混合后加入高压钢弹中，最终溶出赤泥铝硅比为1.07，氧化铝相对溶出率为98.95%。
实施例3
本实施例内容基本同实施例1，不同之处在于，30g山西矿B（具体成分如表1所示）与60mL铝酸钠溶液（Na2OK：230g/L，αK：3.0），在温度95℃下预脱硅6h，在温度为260℃下溶出70min，氧化铝相对溶出率为96.1%，赤泥量较传统加石灰法减少32.5%。
实施例4
本实施例内容基本同实施例1，不同之处在于，20g广西矿A（具体成分如表1所示）与50mL铝酸钠溶液（Na2OK：240g/L，αK：3.1），在温度100℃下预脱硅10h，于110℃下反应8h制得含钙料浆，在温度为270℃下溶出60min，氧化铝相对溶出率为97.9%，赤泥量较传统加石灰法减少33.8%。
实施例5
本实施例内容基本同实施例1，不同之处在于，20g广西矿B（具体成分如表1所示）与50mL铝酸钠溶液（Na2OK：250g/L，αK：3.1），在温度98℃下预脱硅8h，于105℃下反应7h制得含钙料浆，在温度为270℃下溶出70min，氧化铝相对溶出率为95.8%，赤泥量较传统加石灰法减少34.3%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，其特征在于，在一水硬铝石型铝土矿的溶出过程中，循环加入脱碱赤泥。
2.如权利要求1所述的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1，将一水硬铝石型铝土矿与循环母液混合湿磨，制备生料浆；
步骤S2，将步骤S1所得的生料浆进行预脱硅，得到预脱硅浆液；
步骤S3，将步骤S2所得的预脱硅浆液与脱碱赤泥充分混合，然后进行高温溶出，得到溶出浆液；
步骤S4，将步骤S3所述的溶出浆液进行稀释脱硅，然后进行赤泥沉降分离和洗涤过滤，得到粗液和溶出赤泥；
步骤S5，在步骤S4所述的溶出赤泥中加石灰常压脱碱，得到脱碱赤泥；
步骤S6，将部分步骤S5所述的脱碱赤泥返回步骤S3与预脱硅浆液混合，其余脱碱赤泥外排，脱碱液返回至步骤S4用于洗涤。
3.如权利要求2所述的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，其特征在于，所述的溶出赤泥进行常压脱碱时，将溶出赤泥、石灰在水溶液中混合均匀，得到混合料浆，控制混合料浆的CaO/Na2O分子比为1~5，液固比为1~10。
4.如权利要求2所述的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，其特征在于，返回至步骤S3的脱碱赤泥的量为一水硬铝石型铝土矿干矿量的0.5wt%~8wt%。
5.如权利要求2所述的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，其特征在于，所述的循环母液的碱浓度为220~250g/L，αK为2.5~3.5。
6.如权利要求2所述的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，其特征在于，预脱硅温度为90~100℃，预脱硅时间为2~10h。
7.如权利要求2所述的一水硬铝石型铝土矿的溶出方法，其特征在于，步骤S3中，所述高温溶出的温度为230~280℃，溶出时间为0.1-5h。
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