CN113247924A - 一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法 - Google Patents
一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种一水软铝石‑三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，包括：将一水软铝石‑三水铝石混合型铝土矿与循环母液混合后进行预脱硅，获得预脱硅矿浆；将所述预脱硅矿浆进行一段低温溶出，获得一段低温溶出矿浆；所述一段低温溶出的温度为140～150℃，时间为10～60min；将所述一段低温溶出矿浆进行稀释和第一分离，获得一段溢流液和一段底流滤饼；将所述一段底流滤饼进行补碱，获得苛性比αk≥5的混合碱液；将所述混合碱液进行二段低温溶出，获得二段低温溶出矿浆；所述二段低温溶出的温度为140～160℃，时间为30～120min。该方法能显著提高氧化铝溶出率，降低氧化铝生产碱耗和能耗，减少设备投资。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属冶金废渣治理的技术领域，特别涉及一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法。
背景技术
目前用来生产氧化铝的铝土矿类型主要有三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型及各种混合型，其中三水铝石易于溶出，而一水硬铝石在严格的条件下才能溶出。因此采用拜耳法生产工艺溶出铝土矿时，需要根据矿石的类型选择合适的溶出工艺条件。溶出三水铝石矿一般在低温(140-160℃)条件下溶出10-60min，同时为了提高系统硅量指数，不宜采用太高的苛性碱浓度(Na2Ok≤200g/L)；溶出一水硬铝石则需要在高温(250-280℃)、高苛性碱(Na2Ok≥220g/L)的条件下溶出60-90min，同时还需要添加石灰，才能使一水硬铝石型铝土矿中的氧化铝充分溶出。一水软铝石的溶出性能介于三水铝石和一水硬铝石之间，必须在高温或低温高苛性碱(αk≥5)条件下，一水软铝石才能溶出。针对一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿，国内外专家先后提出了多种二段溶出工艺。
欧洲专利EP0652850提出的二段溶出工艺为，将循环母液分成二部分，一部分进行一段溶出，在低温条件下溶出三水铝石，溶出后进行沉降分离，得到沉降底流和溢流；沉降溢流脱硅后部分溶液与另一部分循环母液混合后，在高温高压条件下溶出一段沉降底流，使一水软铝石充分溶出；剩余一段脱硅液与二段溶出矿浆混合后进行下一步分解工序，后续处理与常规拜耳法溶出矿浆的处理流程一致。
欧洲专利EP0652181提出的二段法与EP0652850相似，仍然采用一段低温二段高温的溶出工艺，不同的是将循环母液分成了三部分，第一部分与铝土矿混合后进行高固含预脱硅，预脱硅后矿浆与第二部分循环母液及二段溶出液混合后进行一段溶出，一段溶出矿浆沉降分离，分离溢流经叶滤后进分解工序，分离底流与第三部分循环碱液混合后进行二段溶出，二段溶出矿浆沉降分离后，溢流返回到预脱硅工序，底流经洗涤后外排。
综上所述，针对一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿，现有技术中普遍都采用一段低温溶出、二段高温溶出的二段溶出工艺，该工艺虽然能够显著提高氧化铝溶出率，降低矿耗，但二段高温溶出又会造成氧化铝生产碱耗、能耗和设备投资成本增加。
因此，如何开发出一种降低氧化铝生产碱耗和成本的一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的溶出方法，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，不仅能够显著提高氧化铝溶出率，而且能够降低氧化铝生产碱耗和能耗，减少设备投资。
为了实现上述目的，本发明提供了一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，所述方法包括：
将一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿与循环母液混合后进行预脱硅，获得预脱硅矿浆；
将所述预脱硅矿浆进行一段低温溶出，获得一段低温溶出矿浆；其中，所述一段低温溶出的温度为140～150℃，所述一段低温溶出的时间为10～60min；
将所述一段低温溶出矿浆进行稀释和第一分离，获得一段溢流液和一段底流滤饼；
将所述一段底流滤饼进行补碱，获得苛性比αk≥5的混合碱液；
将所述混合碱液进行二段低温溶出，获得二段低温溶出矿浆；其中，所述二段低温溶出的温度为140～160℃，所述二段低温溶出的时间为30～120min。
进一步地，所述一段低温溶出矿浆的苛性比αk为1.3～1.5。
进一步地，所述二段低温溶出矿浆的苛性比αk为2.8～3.5。
进一步地，所述预脱硅的温度为95～105℃，所述预脱硅的时间为8～14h。
进一步地，所述混合碱液的苛性碱浓度为140～200g/l。
进一步地，所述方法还包括：将所述二段低温溶出矿浆进行第二分离，获得二段溢流液和二段底流滤饼。
进一步地，所述方法还包括：将所述一段溢流液经过滤后进行分解，获得分解母液；所述二段溢流液与所述分解母液一起进行蒸发，获得循环母液；所述二段底流滤饼经洗涤过滤后外排。
进一步地，所述稀释中，采用所述二段底流滤饼的洗液进行稀释，稀释后矿浆苛碱浓度为140～165g/L。
进一步地，所述第一分离的条件为：采用絮凝剂于95～105℃下进行重力沉降。
进一步地，所述第二分离的条件为：采用絮凝剂于95～105℃下进行重力沉降。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，所述方法包括：将一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿与循环母液混合后进行预脱硅，获得预脱硅矿浆；将所述预脱硅矿浆进行一段低温溶出，获得一段低温溶出矿浆；其中，所述一段低温溶出的温度为140～150℃，溶出时间10～60min；将所述一段低温溶出矿浆进行稀释和第一分离，获得一段溢流液和一段底流滤饼；将所述一段底流滤饼进行补碱，获得苛性比αk≥5的混合碱液；将所述混合碱液进行二段低温溶出，获得二段低温溶出矿浆；其中，所述二段低温溶出的温度为140～160℃，所述二段低温溶出的时间为30～120min；将所述二段低温溶出矿浆进行第二分离，获得二段溢流液和二段底流滤饼；与现有技术相比，本发明首先采用一段低温、短时间溶出工艺制度溶出一水软铝石-三水铝石混合铝土矿中的三水铝石，对于难溶的一水软铝石采用低温、高苛性比的碱液进行低温溶出，既可保证铝土矿中氧化铝的充分溶出，又避免采用高温溶出工艺，可大幅降低生产能耗、碱耗及设备投资。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例的方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法的模式图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明实施例，本发明实施例的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明实施例，而非限制本发明实施例。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为根据本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明实施例所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明实施例中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路根据下：
根据本发明实施例一种典型的实施方式，提供一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，如图1所示，所述方法包括：
S1、将一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿与循环母液混合后进行预脱硅，获得预脱硅矿浆；
循环母液的苛碱浓度通常范围为160～240g/L；
一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿与循环母液按照溶出液分子比1.3～1.5(即本申请实施例的一段低温溶出矿浆的苛性比)进行配料。一段低温溶出矿浆的苛性比若小于1.3不太稳定，容易水解；若大于1.5，容易降低氢氧化铝分解率；
作为一种可选的实施方式，所述预脱硅的温度为95～105℃，所述预脱硅的时间为8～14h。
所述预脱硅的温度若小于95℃，有预脱硅率较低的不利影响；若大于105℃，有增加能耗的不利影响；所述预脱硅的时间若小于8h，有预脱硅率较低的不利影响；若大于14h，有增加能耗的不利影响；
S2、将所述预脱硅矿浆进行一段低温溶出，获得一段低温溶出矿浆；其中，所述一段低温溶出的温度为140～150℃，所述一段低温溶出的时间10～60min；
所述一段低温溶出的温度若小于140℃，氧化铝溶出率偏低；若大于150℃，增加能耗；所述一段低温溶出的时间若小于10min，氧化铝溶出率偏低；若大于60min，增加能耗和碱耗；
作为一种可选的实施方式，所述一段低温溶出矿浆的苛性比αk为1.3～1.5。该范围的苛性比有溶液性质稳定，不易水解的优点；一段低温溶出矿浆的苛性比若小于1.3，容易水解；若大于1.5容易导致氢氧化铝分解率的降低；
S3、将所述一段低温溶出矿浆进行稀释和第一分离，获得一段溢流液和一段底流滤饼；
该实施方式中，所述稀释中，采用第二分离后赤泥的一次洗液进行稀释，稀释后矿浆苛碱浓度为140～165g/L。所述第一分离可采用沉降分离的方式；沉降分离可为重力沉降或者离心沉降的方式，所述第一分离的条件为在沉降分离槽中添加絮凝剂进行重力沉降，沉降槽温度95～105℃。
S4、将所述一段底流滤饼进行补碱，获得苛性比αk≥5的混合碱液；
苛性分子比若小于5，一水软铝石溶出率低；
作为一种可选的实施方式，补碱调配后获得的混合碱液的苛性碱浓度约为140～200g/l，苛性分子比≥5；所述混合碱液的苛性碱浓度若小于140g/l，一水软铝石反应不充分；若大于200g/l，系统补碱过多、二段溶出液分子比过高；
S5、将所述混合碱液进行二段低温溶出，获得二段低温溶出矿浆；其中，所述二段低温溶出的温度为140～160℃，所述二段低温溶出的时间为30～120min；
所述二段低温溶出的温度若小于140℃，氧化铝溶出率偏低；若大于160℃，增加能耗；所述二段低温溶出的时间若小于30min，一水软铝石反应不充分；若大于120min，增加能耗；
S6、将所述二段低温溶出矿浆进行第二分离，获得二段溢流液和二段底流滤饼。
所述第二分离可采用沉降分离的方式；沉降分离可为重力沉降或者离心沉降的方式，所述第二分离的条件为在沉降分离槽中添加絮凝剂进行重力沉降，沉降槽温度95～105℃。
所述二段底流滤饼经洗涤过滤后外排。
将所述一段溢流液经过滤后进行分解，获得分解母液；所述二段溢流液与所述分解母液一起进行蒸发，获得循环母液。蒸发后循环母液返回配料；
综上可知，现有技术中通常采用二段高温溶出方法，采用高温溶出方法要求溶出管道设备必须耐高温高压，这必然会增加设备投资，同时高温溶出还会增加生产能耗。本申请将一段底流滤饼进行补碱时调配获得苛性比αk≥5的混合碱液，所述二段低温溶出的温度为140～160℃，所述二段低温溶出的时间为30～120min，采用低温溶出混合型铝土矿，能有效降低设备投资、降低生产成本。既可保证铝土矿中氧化铝的充分溶出，又避免采用高温溶出工艺，可大幅降低生产能耗、碱耗及设备投资。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种脱硫剂的制备方法进行详细说明。
实施例1
采用三水铝石含量57.4％、一水软铝石含量8.8％、A/S为22.59、A/F为1.97的混合型铝土矿为试验原料。首先将循环母液与此铝土矿混合配料，循环母液苛碱浓度为201g/l，配料分子比为1.37；然后在温度105℃条件下进行预脱硅，预脱硅时间10h；预脱硅后矿浆进行一段溶出，溶出温度145℃，溶出时间30min，溶出液αk为1.38，苛碱浓度为180g/l；溶出矿浆稀释后进行沉降分离，分离溢流苛碱浓度为155g/l；赤泥底流系统补碱后进行矿浆调配，调配后矿浆苛碱浓度为165g/l、αk为5.76，调配好的矿浆进行二段溶出，溶出温度145℃，溶出时间60min，溶出液αk为3.1，溶出赤泥A/F为0.27；溶出后矿浆进行沉降分离，分离溢流与分解母液混合后进入蒸发工序，沉降底流洗涤后赤泥外排。
实施例2
采用三水铝石含量57.4％、一水软铝石含量8.8％、A/S为22.59、A/F为1.97的混合型铝土矿为试验原料。首先将循环母液与此铝土矿混合配料，循环母液苛碱浓度为180g/l，配料分子比为1.37；然后在温度105℃条件下进行预脱硅，预脱硅时间10h；预脱硅后矿浆进行一段溶出，溶出温度140℃，溶出时间10min，溶出液αk为1.36，苛碱浓度为161g/l；溶出矿浆稀释后进行沉降分离，分离溢流苛碱浓度为150g/l；赤泥底流系统补碱后进行矿浆调配，调配后矿浆苛碱浓度为160g/l、αk为5.85，调配好的矿浆进行二段溶出，溶出温度140℃，溶出时间30min，溶出液αk为3.2；溶出后矿浆进行沉降分离，分离溢流与分解母液混合后进入蒸发工序，沉降底流洗涤后赤泥外排。
实施例3
采用三水铝石含量57.4％、一水软铝石含量8.8％、A/S为22.59、A/F为1.97的混合型铝土矿为试验原料。首先将循环母液与此铝土矿混合配料，循环母液苛碱浓度为192g/l，配料分子比为1.37；然后在温度105℃条件下进行预脱硅，预脱硅时间10h；预脱硅后矿浆进行一段溶出，溶出温度145℃，溶出时间30min，溶出液αk为1.39，苛碱浓度为170g/l；溶出矿浆稀释后进行沉降分离，分离溢流苛碱浓度为150g/l；赤泥底流系统补碱后进行矿浆调配，调配后矿浆苛碱浓度为160g/l、αk为6.05，调配好的矿浆进行二段溶出，溶出温度145℃，溶出时间90min，溶出液αk为3.2；溶出后矿浆进行沉降分离，分离溢流与分解母液混合后进入蒸发工序，沉降底流洗涤后赤泥外排。
实施例4
采用三水铝石含量59.5％、一水软铝石含量7.5％、A/S为24.70、A/F为2.11的混合型铝土矿为试验原料。首先将循环母液与此铝土矿混合配料，循环母液苛碱浓度为192g/l，配料分子比为1.37；然后在温度100℃条件下进行预脱硅，预脱硅时间12h；预脱硅后矿浆进行一段溶出，溶出温度145℃，溶出时间60min，溶出液αk为1.38，苛碱浓度为170g/l；溶出矿浆稀释后进行沉降分离，分离溢流苛碱浓度为150g/l；赤泥底流系统补碱后进行矿浆调配，调配后矿浆苛碱浓度为160g/l、αk为5.80，调配好的矿浆进行二段溶出，溶出温度145℃，溶出时间90min，溶出液αk 3.05；溶出后矿浆进行沉降分离，分离溢流与分解母液混合后进入蒸发工序，沉降底流洗涤后赤泥外排。
实施例5
采用三水铝石含量59.5％、一水软铝石含量7.5％、A/S为24.70、A/F为2.11的混合型铝土矿为试验原料。首先将循环母液与此铝土矿混合配料，循环母液苛碱浓度为200g/l，配料分子比为1.37；然后在温度105℃条件下进行预脱硅，预脱硅时间8h；预脱硅后矿浆进行一段溶出，溶出温度150℃，溶出时间60min，溶出液αk为1.37，苛碱浓度为178g/l；溶出矿浆稀释后进行沉降分离，分离溢流苛碱浓度为150g/l；赤泥底流系统补碱后进行矿浆调配，调配后矿浆苛碱浓度为160g/l、αk为5.80，调配好的矿浆进行二段溶出，溶出温度160℃，溶出时间120min，溶出液αk为3.00；溶出后矿浆进行沉降分离，分离溢流与分解母液混合后进入蒸发工序，沉降底流洗涤后赤泥外排。
对比例1
该对比例中，二段溶出的温度为130℃，其余步骤均与实施例1相同。
对比例2
该对比例中，二段溶出的温度为170℃，其余步骤均与实施例1相同。
对比例3
该对比例中，二段溶出的时间为10min，其余步骤均与实施例1相同。
对比例4
该对比例中，二段溶出的时间为150min，其余步骤均与实施例1相同。
对比例5
该对比例中，所述混合碱液的分子比为3，其余步骤均与实施例1相同。
实验例1
对各实施例和各对比例的方法进行评价，结果如表1所示。
表1
由表1数据可知：
对比例1中，二段溶出的温度为130℃，小于本发明实施例140～160℃的范围，存在一水软铝石难已完全溶出、氧化铝溶出率低的缺点；
对比例2中，二段溶出的温度为170℃，大于本发明实施例140～160℃的范围，存在增加能耗和碱耗的缺点；
对比例3中，二段溶出的时间为10min，小于本发明实施例30～120min的范围，存在一水软铝石难已完全溶出、氧化铝溶出率低的缺点；
对比例4中，二段溶出的时间为150min，大于本发明实施例30～120min的范围，存在增加能耗和碱耗的缺点；
对比例5中，二段混合碱液的分子比为3时，一水软铝石难以完全溶出，氧化铝溶出率较低；
实施例1-实施例5中，既可以保证较高的氧化铝回收率，又避免采用高温溶出工艺，可大幅降低生产能耗、碱耗及设备投资。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述方法包括：
将一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿与循环母液混合后进行预脱硅，获得预脱硅矿浆；
将所述预脱硅矿浆进行一段低温溶出，获得一段低温溶出矿浆；其中，所述一段低温溶出的温度为140～150℃，所述一段低温溶出的时间为10～60min；
将所述一段低温溶出矿浆进行稀释和第一分离，获得一段溢流液和一段底流滤饼；
将所述一段底流滤饼进行补碱，获得苛性比αk≥5的混合碱液；
将所述混合碱液进行二段低温溶出，获得二段低温溶出矿浆；其中，所述二段低温溶出的温度为140～160℃，所述二段低温溶出的时间为30～120min。
2.根据权利要求1所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述一段低温溶出矿浆的苛性比αk为1.3～1.5。
3.根据权利要求1所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述二段低温溶出矿浆的苛性比αk为2.8～3.5。
4.根据权利要求1所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述预脱硅的温度为95～105℃，所述预脱硅的时间为8～14h。
5.根据权利要求1所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述混合碱液的苛性碱浓度为140～200g/l。
6.根据权利要求1所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述二段低温溶出矿浆进行第二分离，获得二段溢流液和二段底流滤饼。
7.根据权利要求6所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述一段溢流液经过滤后进行分解，获得分解母液；所述二段溢流液与所述分解母液一起进行蒸发，获得循环母液；所述二段底流滤饼经洗涤过滤后外排。
8.根据权利要求6所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述稀释中，采用所述二段底流滤饼的洗液进行稀释，稀释后矿浆苛碱浓度为140～165g/L。
9.根据权利要求1所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述第一分离的条件为：采用絮凝剂于95～105℃下进行重力沉降。
10.根据权利要求1所述的一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法，其特征在于，所述第二分离的条件为：采用絮凝剂于95～105℃下进行重力沉降。
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