CN112939041A - 一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,在预焙烧的低品位铝土矿中加入棕刚玉除尘灰后进行脱硅处理即可。本发明具有操作简单,铝土矿脱硅效果更好,实现了棕刚玉除尘灰变废为宝,且工艺过程环境友好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种低品位铝土矿脱硅的方法,特别是一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法。
背景技术
近年来,随着我国铝工业的迅猛发展,对优质铝土矿的需求也迅猛增加,然而由于我国铝土矿资源储量占比较低、品位较差、含硅较高,大大限制了其利用,使得我国铝工业对海外资源依赖度居高不下。为提高国内低品位铝土矿资源利用率,降低对海外资源的依赖,采用“焙烧活化-碱熔脱硅”技术被认为是一条可行的方法。为进一步提高铝土矿品位,提升铝精矿的铝硅比,我们对在脱硅过程中添加其他含铝固废,进行协同脱硅也进行了一定的探索。
棕刚玉除尘灰是棕刚玉高温冶炼过程中产生的一种含铝固体废弃物,就其来源可分为机械尘和化学尘。前者为冶炼原料的微细粉末,后者是冶炼原料在高温下分解、反应形成的新物质,它们都是普遍存在于棕刚玉除尘灰之中。
如果可以将棕刚玉除尘灰和预焙烧低品位铝土矿复配,然后通过碱熔脱硅处理,利用棕刚玉除尘灰的晶种及协同脱硅效应,进一步提高低品位铝土矿品位,不仅可以实现低品位铝土矿的高效利用,还可以解决棕刚玉除尘灰的处理难题,提高产品附加值。这对我国铝资源安全和环境保护都有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法。本发明具有操作简单,铝土矿脱硅效果更好,实现了棕刚玉除尘灰变废为宝,且工艺过程环境友好的特点。
本发明的技术方案:一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,在预焙烧的低品位铝土矿中加入棕刚玉除尘灰后进行脱硅处理即可。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述方法包括如下步骤:
1)将预焙烧的低品位铝土矿与棕刚玉除尘灰加入氢氧化钠溶液中;
2)加热反应后液固分离,得铝精矿和脱硅液;
3)铝精矿直接用于拜耳法生产。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述步骤1)中,预焙烧温度为800-1100℃,焙烧时间30s-60min。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述步骤1)中,棕刚玉除尘灰和预焙烧的低品位铝土的质量比为1:3-8。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述棕刚玉除尘灰和预焙烧的低品位铝土的质量比为1:7。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述步骤1)中,氢氧化钠溶液浓度为100-160g/L。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述步骤1)中,氢氧化钠溶液与低品位铝土矿与棕刚玉除尘灰的质量的液固比为4-14:1。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述步骤2)中,加热温度为35-105℃,反应时间为10-50min;反应时搅拌,搅拌速度100-500r/min。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述脱硅液经苛化后用于步骤1)中实现碱的循环利用。
前述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,所述脱硅液苛化使用氧化钙或氢氧化钙进行。
本发明的有益效果
1、本发明仅需将棕刚玉除尘灰与低品位铝土矿进行复配,然后采用现有的碱熔脱硅方法进行脱硅即可,不需要在现有工艺上增加复杂的工艺,具有操作简单的有点。
2、本发明通过将棕刚玉除尘灰作为复配材料添加至低品位铝土矿中,能够促进低品位铝土矿的脱硅,使低品位铝土矿脱硅效果更好。
3、本发明通过对棕刚玉除尘灰加以利用,不仅促进了低品位铝土矿的脱硅效果,同时,还实现了棕刚玉除尘灰变废为宝,提高了棕刚玉除尘灰的利用价值。
4、本发明工艺过程中,最后的脱硅液经苛化后可继续循环使用,具有环境友好的优点。
实验例:
申请人对单独的低品位铝土矿、单独的棕刚玉除尘灰以及二者混合物的脱硅效果进行对比实验,实验结果如下:
单独对低品位铝土矿、棕刚玉除尘灰进行碱浸脱硅实验,棕刚玉除尘灰A/S从原来的0.63提高到0.94,提高不大;低品位铝土矿的A/S从4.07升至8.36,但在脱硅过程中,铝损较高,达到7.46%;这说明在低品位铝土矿脱硅的时候,大量的铝也进入脱硅液,造成铝的损失大于硅的脱除效果,采用低品位铝土矿直接脱硅效果不好。但是通过棕刚玉生产的收尘渣与低品位铝土矿协同脱硅,在比例为1:7时,A/S大于低品位铝土矿直接脱硅的A/S=8.36,达到8.47,此时的铝损仅有2.89%。经960℃的高温下焙烧40s的铝土矿与灰渣混合脱硅,脱硅条件:脱硅温度95℃,脱硅时间30min,脱硅碱浓度110g/L,脱硅液固比12:1,灰渣与低品位铝土矿的比例为1:7;低品位铝土矿脱硅率从57.39%增加到66.40%,混合脱硅后A/S从3.15增加到8.55,而且矿石中氧化铝的损失率仅为2.69%,碱耗率为5.23%。分析认为加入一定比例的灰渣脱硅率和精矿A/S得到提高的原因是灰渣中的氟化钠等物质能提高矿石中硅酸盐矿物的活性,提高反应进行程度;矿石增加灰渣与碱液的接触面积,提高灰渣脱硅效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
本发明所涉及硅的脱除率采用公式①计算:
式中,η为硅的脱除率(%);m1为低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰混合物的质量(g);ω1为低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰混合物的硅含量(%);V0为脱硅液的总体积(mL);ω0为脱硅液的硅含量含(g/mL)。
实施例1
一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,方法如下:
(1)研磨在800℃预焙烧60min的低品位铝土矿,使得粒度小于74μm的矿物占总质量的75%以上,然后将低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰按7:1的质量比混合均匀;
(2)取20g混合物投加入180mL的120g/L的氢氧化钠溶液中,搅拌速度设置为300r/min,碱液温度为95℃,脱硅时间30min;
(3)液固分离后得铝精矿和脱硅液,脱硅液通过投加氧化钙进行苛化,可重新用于碱溶脱硅过程。
本实验中,通过分析铝精矿的和脱硅液的成分,并称量残渣的质量,采用公式①计算脱硅率,铝精矿的氧化铝含量达到68.03%,铝硅比为8.47,脱硅率达到65.03%。
实施例2
一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,方法如下:
(1)研磨在850℃预焙烧50min的低品位铝土矿,使得粒度小于74μm的矿物占总质量的75%以上,然后将低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰按5:1的质量比混合均匀;
(2)取10g混合物投加入120mL的150g/L的氢氧化钠溶液中,搅拌速度设置为300r/min,碱液温度为95℃,脱硅时间40min;
(3)液固分离后得铝精矿和脱硅液。脱硅液通过投加氧化钙进行苛化,可重新用于碱溶脱硅过程。
本实验中,通过分析铝精矿的和脱硅液的成分,并称量残渣的质量,采用公式①计算脱硅率,铝精矿的氧化铝含量达到73.04%,铝硅比为8.92,脱硅率达到69.64%。
实施例3
一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,方法如下:
(1)研磨在900℃预焙烧40min的低品位铝土矿,使得粒度小于74μm的矿物占总质量的75%以上,然后将低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰按7:1的质量比混合均匀;
(2)取20g混合物投加入150mL的130g/L的氢氧化钠溶液中,搅拌速度设置为500r/min,碱液温度为105℃,脱硅时间20min;
(3)液固分离后得铝精矿和脱硅液。脱硅液通过投加氧化钙进行苛化,可重新用于碱溶脱硅过程。
本实验中,通过分析铝精矿的和脱硅液的成分,并称量残渣的质量,采用公式①计算脱硅率,铝精矿的氧化铝含量达到67.44%,铝硅比为8.36,脱硅率达到66.04%。
实施例4
一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,方法如下:
(1)研磨在950℃预焙烧30min的低品位铝土矿,使得粒度小于74μm的矿物占总质量的75%以上,然后将低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰按5:1的质量比混合均匀;
(2)取50g混合物投加入500mL的120g/L的氢氧化钠溶液中,搅拌速度设置为300r/min,碱液温度为85℃,脱硅时间50min;
(3)液固分离后得铝精矿和脱硅液。脱硅液通过投加氧化钙进行苛化,可重新用于碱溶脱硅过程。
本实验中,通过分析铝精矿的和脱硅液的成分,并称量残渣的质量,采用公式①计算脱硅率,铝精矿的氧化铝含量达到65.20%,铝硅比为8.77,脱硅率达到61.24%。
实施例5
一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,方法如下:
(1)研磨在1000℃预焙烧20min的低品位铝土矿,使得粒度小于74μm的矿物占总质量的75%以上,然后将低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰按5:1的质量比混合均匀;
(2)取20g混合物投加入220mL的150g/L的氢氧化钠溶液中,搅拌速度设置为300r/min,碱液温度为95℃,脱硅时间30min;
(3)液固分离后得铝精矿和脱硅液。脱硅液通过投加氧化钙进行苛化,可重新用于碱溶脱硅过程。
本实验中,通过分析铝精矿的和脱硅液的成分,并称量残渣的质量,采用公式①计算脱硅率,铝精矿的氧化铝含量达到66.87%,铝硅比为8.52,脱硅率达到68.94%。
实施例6
一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,方法如下:
(1)研磨在1050℃预焙烧10min的低品位铝土矿,使得粒度小于74μm的矿物占总质量的75%以上,然后将低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰按8:1的质量比混合均匀;
(2)取20g混合物投加入200mL的130g/L的氢氧化钠溶液中,搅拌速度设置为300r/min,碱液温度为95℃,脱硅时间40min;
(3)液固分离后得铝精矿和脱硅液。脱硅液通过投加氧化钙进行苛化,可重新用于碱溶脱硅过程。
本实验中,通过分析铝精矿的和脱硅液的成分,并称量残渣的质量,采用公式①计算脱硅率,铝精矿的氧化铝含量达到69.88%,铝硅比为8.74,脱硅率达到66.98%。
实施例7
一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,方法如下:
(1)研磨在1100℃预焙烧30s的低品位铝土矿,使得粒度小于74μm的矿物占总质量的75%以上,然后将低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰按8:1的质量比混合均匀;
(2)取20g混合物投加入280mL的160g/L的氢氧化钠溶液中,搅拌速度设置为500r/min,碱液温度为105℃,脱硅时间10min;
(3)液固分离后得铝精矿和脱硅液。脱硅液通过投加氧化钙进行苛化,可重新用于碱溶脱硅过程。
实施例8
一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,方法如下:
(1)研磨在1100℃预焙烧1min的低品位铝土矿,使得粒度小于74μm的矿物占总质量的75%以上,然后将低品位铝土矿和棕刚玉除尘灰按3:1的质量比混合均匀;
(2)取20g混合物投加入80mL的100g/L的氢氧化钠溶液中,搅拌速度设置为100r/min,碱液温度为35℃,脱硅时间50min;
(3)液固分离后得铝精矿和脱硅液。脱硅液通过投加氧化钙进行苛化,可重新用于碱溶脱硅过程。
以上所述,仅为本发明创造较佳的具体实施方式,但本发明创造的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内,根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:在预焙烧的低品位铝土矿中加入棕刚玉除尘灰后进行脱硅处理即可。
2.根据权利要求1所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
1)将预焙烧的低品位铝土矿与棕刚玉除尘灰加入氢氧化钠溶液中;
2)加热反应后液固分离,得铝精矿和脱硅液;
3)铝精矿直接用于拜耳法生产。
3.根据权利要求2所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:所述步骤1)中,预焙烧温度为800-1100℃,焙烧时间30s-60min。
4.根据权利要求2所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:所述步骤1)中,棕刚玉除尘灰和预焙烧的低品位铝土的质量比为1:3-8。
5.根据权利要求4所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:所述棕刚玉除尘灰和预焙烧的低品位铝土的质量比为1:7。
6.根据权利要求2所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:所述步骤1)中,氢氧化钠溶液浓度为80-160g/L。
7.根据权利要求2所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:所述步骤1)中,氢氧化钠溶液与低品位铝土矿与棕刚玉除尘灰的质量的液固比为4-14:1。
8.根据权利要求2所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:所述步骤2)中,加热温度为35-105℃,反应时间为10-50min;反应时搅拌,搅拌速度100-500r/min。
9.根据权利要求2所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:所述脱硅液经苛化后用于步骤1)中实现碱的循环利用。
10.根据权利要求9所述的利用棕刚玉除尘灰强化低品位铝土矿脱硅的方法,其特征在于:所述脱硅液苛化使用氧化钙或氢氧化钙进行。
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