一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法
2023-06-14 08:47:26 1
專利名稱：一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法
技術領域：
本發明涉及一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法。
背景技術：
我國鋁土礦絕大多數為一水硬鋁石型鋁土礦，具有高鋁、高矽的特點。此外，我國鋁土礦中通常含有2 4%的鈦礦物，以金紅石、銳鈦礦和板鈦礦的形態存在。在一水硬鋁石型鋁土礦拜耳法溶出過程中，鈦礦物會使氧化鋁的溶出率顯著降低，且鈦礦物在礦石中含量越高、越分散，其影響越大。目前消除鈦礦物危害最行之有效的方法是在溶出體系中添加石灰，石灰的添加量通常為鋁土礦的3 20%。
雖然添加石灰可以消除鈦礦物的不利影響，還具有降低鹼耗、改善赤泥的沉降性能等優點，但同時也帶來一系列的危害1)由於生成水化石榴石，導致氧化鋁損失增加；2) 顯著增加赤泥量和赤泥洗水量，赤泥沉降和洗滌的負擔加重，同時造成赤泥中各種有價元素濃度的稀釋和蒸發工序能耗升高；3)煅燒的石灰中不可避免地含有碳酸鈣，在鋁土礦溶出過程中發生反苛化，使系統中碳酸鈉濃度升高，導致蒸發排鹽量增加，苛化量增大；4)由於石灰加入量大且不能循環利用，導致氧化鋁生產成本增加。
為了消除鈦礦物對氧化鋁溶出的危害，也有文獻曾報導過一些非石灰添加劑1) 鎂、鋇、鍶等其他的鹼土金屬化合物，包括其氧化物、氯化物、碳酸鹽以及硫酸鹽等；2)其他含鈣化合物，包括其碳酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽、硫酸鹽、鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽等；3)氟化鈉和氧化亞鐵。這些添加劑雖然可以消除鈦礦物的危害，但因添加劑成本高，或由於製備難、或引入的其他陰離子造成苛性鹼的消耗、或影響產品質量等原因而未能工業應用。
因此，有必要開發添加量少、易獲得、不引入其他有害雜質的添加劑，消除一水硬鋁石型鋁土礦溶出過程中鈦礦物的危害，實現一水硬鋁石型鋁土礦氧化鋁生產過程的節能減排和高效經濟利用。發明內容
本發明的目的是針對石灰對拜耳法處理一水硬鋁石型鋁土礦生產氧化鋁過程中的危害，提出一種一水硬鋁石型鋁土礦的無鈣高壓溶出方法。
為了達到上述目的，本發明的方法，包括如下步驟
I)原礦漿製備按配料分子比為I. 3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環母液和添加劑配製成原礦漿，其中循環母液的Na2Ok濃度為220 260g/L、苛性比值為3. O 3. 5， 添加劑為鐵粉，鐵粉添加量按循環母液體積計為O. 2 15g/L ；
2)高壓溶出原礦漿在240 280°C下溶出30 90min，獲得溶出漿液。
本發明的另一種方案包括如下步驟
I)原礦漿製備按配料分子比為I. 3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環母液和添加劑配製成原礦漿，其中循環母液的Na2Ok濃度為220 260g/L、苛性比值為3. O 3. 5， 添加劑為醚類纖維素，醚類纖維素的添加量按循環母液體積計為O. I 5g/L ；
2)高壓溶出原礦漿在240 280°C下溶出30 90min，獲得溶出漿液。
本發明的另一種方案包括如下步驟
I)原礦漿製備按配料分子比為I. 3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環母液和添加劑配製成原礦漿，其中循環母液的Na2Ok濃度為220 260g/L、苛性比值為3. O 3. 5， 添加劑為鐵粉和醚類纖維素的混合物，該混合物的添加量按循環母液體積計為O. I 15g/ L ；
2)高壓溶出原礦漿在240 280°C下溶出30 90min，獲得溶出漿液。
優選地，所述醚類纖維素為羧甲基纖維素鈉或者羧甲基澱粉鈉的一種或兩種。
本發明通過在一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出過程中添加非鈣添加劑，與鈦礦物的表面發生物理化學作用，降低溶液中鈦酸根離子的濃度，從而消除鈦礦物對氧化鋁溶出的阻滯作用。本發明不僅可以消除石灰的各種危害，還可降低氧化鋁的損失、提高氧化鋁的溶出率、降低赤泥渣量和洗水量，有利於赤泥中各種有價元素的富集和綜合利用。
具體實施方式
實施例I
用分析純銳鈦礦型TiO2與Al2O3粉的混合物模擬一水硬鋁石型鋁土礦，將混合物、 循環母液(IOOmL)和鐵粉配製成原礦漿，其中Al2O3粉為工業氫氧化鋁在馬弗爐中1200°C煅燒3h所得，Al2O3粉的配入量為120g/L ；Ti02的配入量為3. 6g/L ;循環母液的組成為=Na2Ok 濃度為220. 34g/L，Al2O3濃度為120. 58g/L ;按循環母液體積計，鐵粉添加量為15g/L。所製備的原礦漿進行高壓溶出，溶出條件為溫度250°C，時間30min。氧化鋁溶出率為99. 25%, 溶出渣質量為2. 52g。在對比實驗中，不添加鐵粉，添加混合物質量7%的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁溶出率為95. 27%，溶出渣質量為2. 81g。
實施例2
實驗原料及溶出條件同實施例I。改變鐵粉的添加量，按循環母液體積計，添加鐵粉5g/L時，氧化鋁溶出率為96. 58%，溶出渣質量為I. 15g。在對比實驗中，不添加鐵粉， 添加混合物質量7 %的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁溶出率為95. 27 %，溶出渣質量為2.81g0
實施例3
實驗原料同實施例1，改變鐵粉的添加量,按循環母液體積計，添加鐵粉O. 2g/L。 所製備的原礦漿進行高壓溶出，其溶出條件為溫度280°C，時間30min。氧化鋁溶出率為 85. 43%，溶出渣質量為2. IOgo在對比實驗中，不添加鐵粉，添加混合物質量12%的石灰， 其他條件均相同，其氧化鋁溶出率為95. 20%，溶出渣質量為3. 41g。
實施例4
改變添加劑種類和添加量，按循環母液體積計,添加CMC 5g/L,其他實驗原料及溶出條件同實施例I。該條件下，氧化鋁溶出率為97. 38%，溶出渣質量為O. 52g。在對比實驗中，不添加CMC，添加混合物質量7%的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁溶出率為95. 27%, 溶出渣質量為2.81g。
實施例5
實驗原料及溶出條件同實施例4。改變CMC的添加量，按循環母液體積計，添加CMC為2g/L。該條件下，氧化鋁溶出率為85. 86%，溶出渣質量為2. Olg。在對比實驗中，不添加CMC，添加混合物質量7%的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁溶出率為95. 27%，溶出渣質量為2. 81g。
實施例6
改變添加劑種類和添加量，按循環母液體積計,添加CMC O. lg/L,其他實驗原料同實施例I。所製備的原礦漿進行高壓溶出，其溶出條件為溫度280°C，時間30min。該條件下，氧化鋁溶出率為81. 29%，溶出渣質量為2. 51g。在對比實驗中，不添加CMC，添加混合物質量12%的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁溶出率為95. 20%，溶出渣質量為3. 41g。
實施例7
改變添加劑種類和添加量，按循環母液體積計,添加CMS 5g/L,其他實驗原料及溶出條件同實施例I。該條件下，氧化鋁溶出率為96. 30%，溶出渣質量為O. 53g。在對比實驗中，不添加CMS，添加混合物質量7%的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁溶出率為95. 27%, 溶出渣質量為2.81g。
實施例8
添加混合添加劑，按循環母液體積計，同時添加鐵粉O. 2g/L和CMCO. lg/L,其他實驗原料同實施例I。所製備的原礦漿進行高壓溶出，其溶出條件為溫度270°C，時間30min。 該條件下，氧化鋁溶出率為90. 75%，溶出渣質量為I. 50g ;而在對比實驗中，不添加混合添加劑，添加混合物質量7%的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁溶出率為97. 85%，溶出渣質量為2. 60g。
實施例9
按配料分子比為I. 50計，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環母液(IOOmL)和鐵粉配製成原礦漿，其中鋁土礦的主要成分如表I ;循環母液組成=Na2Ok濃度為220. 34g/L，Al2O3濃度為120. 58g/L ;鋁土礦配入量為200g/L ;按循環母液體積計，添加鐵粉15g/L。所製備的原礦漿進行高壓溶出，其溶出條件為溫度280°C，時間30min。氧化鋁的實際溶出率為 82. 50%，溶出渣質量為7. 34g ;而在對比實驗中，不添加鐵粉，添加幹礦石量7%的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁的實際溶出率為81. 25%，溶出渣質量為16. 80g。
表I我國某一水硬鋁石型鋁土礦的主要化學成分
權利要求
1.一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法，其特徵是，包括如下步驟 1)原礦漿製備按配料分子比為I.3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環母液和添加劑配製成原礦漿，其中循環母液的Na2Ok濃度為220 260g/L、苛性比值為3. O 3. 5，添加劑為鐵粉，鐵粉添加量按循環母液體積計為O. 2 15g/L ； 2)高壓溶出原礦漿在240 280°C下溶出30 90min，獲得溶出漿液。
2.一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法，其特徵是，包括如下步驟 1)原礦漿製備按配料分子比為I.3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環母液和添加劑配製成原礦漿，其中循環母液的Na2Ok濃度為220 260g/L、苛性比值為3. O 3. 5，添加劑為醚類纖維素，醚類纖維素的添加量按循環母液體積計為O. I 5g/L ； 2)高壓溶出原礦漿在240 280°C下溶出30 90min，獲得溶出漿液。
3.一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法，其特徵是，包括如下步驟 1)原礦漿製備按配料分子比為I.3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環母液和添加劑配製成原礦漿，其中循環母液的Na2Ok濃度為220 260g/L、苛性比值為3. O 3. 5，添加劑為鐵粉和醚類纖維素的混合物，該混合物的添加量按循環母液體積計為O. I 15g/L ； 2)高壓溶出原礦漿在240 280°C下溶出30 90min，獲得溶出漿液。
4.根據權利要求2或者3的一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法，其特徵是，所述醚類纖維素為羧甲基纖維素鈉或者羧甲基澱粉鈉的一種或兩種。
全文摘要
本發明公開了一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法，包括以下步驟1)原礦漿製備按配料分子比為1.3～1.5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環母液和添加劑配製成原礦漿，其中循環母液的Na2Ok濃度為220～260g/L、苛性比值為3.0～3.5，添加劑為鐵粉，鐵粉添加量按循環母液體積計為0.2～15g/L；2)高壓溶出原礦漿在240～280℃下溶出30～90min，獲得溶出漿液。本發明在一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出過程中，不採用添加石灰的傳統方法，改用新型的添加劑以達到理想的氧化鋁溶出效果。同時，還可降低氧化鋁的損失，降低反苛化量、降低赤泥量和洗水量，並利於赤泥中各種有價元素的富集和綜合利用。
文檔編號C01F7/02GK102976375SQ201210529200
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月1日 優先權日2012年12月1日
發明者李小斌, 餘順文, 張芳, 彭志宏, 劉桂華, 周秋生, 齊天貴 申請人:中南大學