專利名稱：一種提高低品位鋁土礦鋁硅比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種低品位鋁土礦提純方法，尤其是一種提高低品位 鋁土礦鋁硅比的方法。
背景技術(shù)：
鋁土礦礦石類型不同，不僅采用的氧化鋁生產(chǎn)工藝技術(shù)不同，而且生產(chǎn)成本也差 異很大。三水硬鋁石型鋁土礦具有高鋁、低硅、高鐵、易溶出的特點(diǎn)，因此，該類礦石采用拜 耳法技術(shù)生產(chǎn)氧化鋁成本較低。而低品位鋁土礦、尤其是一水硬鋁石型礦石，由于該類礦石 鋁硅比偏低(約在4-6之間)、溶出性能差，只能采用燒結(jié)法和混聯(lián)法生產(chǎn)氧化鋁。燒結(jié)法 和混聯(lián)法不僅流程長、能耗高、成本高，而且還存在赤泥產(chǎn)出量大、污染嚴(yán)重等一系列缺點(diǎn)。我國雖然是世界上鋁礦資源較為豐富的國家，但高鋁硅比(Al/Si >8)礦石很少， 礦石的氧化鋁平均含量僅40% -60%，且80%以上的鋁土礦均為中低品位，尤其是我國的 鋁土礦資源主要以高嶺土一水硬鋁石型為主，鋁硅比偏低(約在4-6之間)，屬于高鋁高硅 低鐵難溶的礦石。隨著我國氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)充分顯現(xiàn)出鋁土礦資源，尤其是優(yōu)質(zhì)鋁 土礦資源的短缺。目前，鋁土礦供需矛盾十分突出，多數(shù)礦山不同程度出現(xiàn)了礦石品位貧化 趨勢，部分主力礦區(qū)的高鋁礦甚至瀕臨枯竭。顯然，為了彌補(bǔ)優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源的日益匱乏， 亟待開發(fā)和完善低品位鋁土礦利用技術(shù)，以此擴(kuò)大鋁土礦可用資源量，提高資源利用率。本發(fā)明主要通過預(yù)脫硅的辦法，去除低品位鋁土礦中的部分硅含量，以獲得滿足 拜耳法生產(chǎn)條件的氧化鋁，提高鋁土礦中的鋁硅比，最終使其可以通過低成本的拜耳法實(shí) 現(xiàn)氧化鋁的生產(chǎn)，以滿足國家長期對鋁的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種提高低品位鋁土礦鋁硅比的方法，從而實(shí)現(xiàn)對低品位 鋁土礦(包括鋁土礦尾礦)利用的目的。該方法對設(shè)備的要求低，能耗小。預(yù)脫硅之后的 物料中，鋁硅比(A/S)大于10，可作為拜爾法生產(chǎn)氧化鋁所需的優(yōu)質(zhì)物料。被脫除出來的二 氧化硅以高純度硅膠的形式產(chǎn)出，能夠同樣被有效利用。本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種提高低品位鋁土礦鋁硅比 的方法，包括下列步驟 破碎研磨按照質(zhì)量百分比，將破碎后的低品位鋁土礦與碳酸鈉固體按 1 0.5-1 4的比例混合并研磨成50目-350目的混合物料；(2)焙燒活化將步驟(1)獲得的混合物料在120°C _500°C溫度條件下焙燒20_90 分鐘，得到焙燒孰料；焙燒時(shí)煅燒設(shè)備接氣體輸出管，并與碳分池連接；(3)浸取按照固液質(zhì)量比為1 5-1 100的比例向步驟(2)獲取的焙燒孰料 中加入水進(jìn)行浸取，浸取溫度為10°c -100°c、浸取時(shí)間30分鐘-120分鐘；浸取后過濾，分 別得到一次濾液和高鋁硅比濾渣；(4)碳分將步驟(3)所得一次濾液濃縮至原體積的10% -50%后，在常壓下通入CO2進(jìn)行碳分；碳分溫度20°C -IOO0C，濾液pH值4-10作為碳分終點(diǎn)；碳分后過濾，分別得 到為Na2CO3溶液和H2SiO3濾渣；將H2SiO3濾渣陳化、洗滌得到純凈硅膠；(5)碳酸鈉及水回收將步驟(4)所得的Na2CO3溶液負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶并烘干，即可回 收碳酸鈉；回收的碳酸鈉可直接用于步驟(1) ；Na2CO3溶液加熱負(fù)壓蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)設(shè)備 接冷凝裝置和儲罐回收蒸餾水；(6)循環(huán)焙燒活化與脫硅如果步驟(3)所得高鋁硅比濾渣中，鋁和硅的質(zhì)量之比 值小于8，則將該濾渣重復(fù)步驟(3)至步驟(4)或步驟(2)至步驟(4)繼續(xù)脫硅，最終得到 高鋁硅比物料。所述的低品位鋁土礦，包括鋁土礦尾礦。所述浸取是按照如下公式計(jì)算SiO2浸取率(或稱SiO2脫除率)G =(濾液中SiO2量/低品位鋁土礦或鋁土礦尾礦中所含SiO2總量)X 100%;其 中G是SiO2浸取率。該方法過程均為常壓、低溫過程，對設(shè)備無特殊要求，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。低品位鋁土礦為A/S彡3. 5的鋁土礦。本發(fā)明可以有效降低鋁土礦品味要求、解決我國高品位鋁土礦不足的問題。此外， 整個(gè)工藝過程中產(chǎn)生的CO2以及提鋁過程中所使用的堿、酸和水均可回收并實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用， 減少了廢棄物的排放量。該方法不僅具有脫硅率高、氧化鋁損失率低、能耗低、成本低、工藝過程簡單的特 點(diǎn)，而且被脫除的硅直接以一種具有高附加值的高純度硅膠的形式產(chǎn)出，能夠同樣被有效 利用。


圖1是從鋁土礦中提取高純氧化鋁和硅膠的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，即一種提高低品位鋁土礦鋁硅比的方法的工藝流程 圖。具體包括下列步驟。(1)、將低品位鋁土礦破碎后，再與碳酸鈉按1 0.5-1 4的質(zhì)量比混合，并粉 碎、磨細(xì)成50目-350目的混合物料。(2)、將步驟(1)獲得的混合物料在120°C -500°C溫度條件下焙燒，焙燒時(shí)間為 20-90分鐘。焙燒時(shí)煅燒設(shè)備接氣體輸出管，并與碳分池連接，便于使煅燒期間產(chǎn)生的CO2 氣體直接用于碳分過程。焙燒后得到的焙燒孰料主要物相是霞石、硅酸鈉。燒結(jié)過程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下Al203+Na2C03 = 2NaA102+C02 個(gè)Si02+Na2C03 = Na2Si03+C02 個(gè)(3)、向步驟⑵獲取的焙燒孰料中加入適量的水，并使固液質(zhì)量比為 1:5-1: 100、浸取溫度為10°C-100°c、浸取時(shí)間30分鐘-120分鐘。
浸取后，Na2SiO3被溶于水中，過濾后得到濾液和殘?jiān)瑲堅(jiān)愠蔀榫哂懈咪X硅比的 物料，可被直接用于拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。(4)、將步驟(3)所得濾液濃縮至原溶液的10% -50%后，常壓下通入CO2進(jìn)行碳 分。碳分溫度保持在20°C -100°C，濾液pH值4-10作為碳分終點(diǎn)。碳分過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下Na2Si03+C02+H20 — H2SiO3 J, +Na2CO32Na0H+C02 — H2CHNa2CO3碳分后過濾，濾液為Na2CO3溶液，濾渣為H2Si03。濾渣陳化、洗滌得到純凈硅膠。(5)、將步驟(4)所得的Na2CO3溶液在負(fù)壓條件下蒸發(fā)結(jié)晶并烘干，即可回收碳酸 鈉；回收的碳酸鈉可直接用于步驟(1) ；Na2CO3溶液加熱負(fù)壓蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)設(shè)備接冷凝 裝置和儲罐回收蒸餾水。(6)、循環(huán)焙燒活化與脫硅。對(3)所得濾渣中的鋁硅含量進(jìn)行測定，如果鋁和硅的質(zhì)量之比大于8，則該濾渣 必可用于拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的物料。如果鋁和硅的質(zhì)量之比小于8，則將該濾渣重復(fù)步驟步 驟(3)至步驟(4)或(2)至步驟(4)繼續(xù)脫硅，最終仍可得到滿足后續(xù)的拜爾法生產(chǎn)氧化 鋁所需的高鋁硅比物料。以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例，需要說明的是，這些實(shí)施例是一些較優(yōu)的實(shí)例，本發(fā) 明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1(1)、將低品位鋁土礦破碎后，與碳酸鈉固體按1 1. 2的比例混合并研磨成100 目的混合物料。(2)、將步驟(1)獲得的混合物料在150°C溫度條件下焙燒50分鐘，得到焙燒孰料； 焙燒時(shí)煅燒設(shè)備接氣體輸出管，并與碳分池連接。(3)、向步驟(2)獲取的焙燒孰料中加入適量的水，并使固液質(zhì)量比為1 5，在 50°C溫度條件下浸取40分鐘。浸取后過濾，分別得到濾液和濾渣。經(jīng)測定，濾渣中鋁硅比 (A/S)為11，滿足后續(xù)的拜爾法生產(chǎn)氧化鋁所需的物料的鋁硅比條件。(4)、將步驟(3)所得濾液濃縮至原溶液的30%后，常壓下通入步驟(2)輸出的CO2 進(jìn)行碳分。碳分溫度40°C，濾液pH值達(dá)到7時(shí)停止碳分。碳分后過濾，濾液為Na2CO3溶液， 濾渣為H2Si03。將濾渣陳化、洗滌后得到純凈硅膠。(5)、將步驟(4)所得的Na2CO3溶液負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶并烘干，回收到碳酸鈉。Na2C03溶 液加熱負(fù)壓蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)設(shè)備接冷凝裝置和儲罐回收蒸餾水。實(shí)施例2 (1)、將低品位鋁土礦破碎后，與碳酸鈉固體按1 1的比例混合并研磨成200目 的混合物料(2)、將步驟(1)獲得的混合物料在350°C溫度條件下焙燒40分鐘，得到焙燒孰料； 焙燒時(shí)煅燒設(shè)備接氣體輸出管，并與碳分池連接。(3)、向步驟(2)獲取的焙燒孰料中加入適量的水，并使固液質(zhì)量比為1 7，在 40°C溫度條件下浸取50分鐘。浸取后過濾，分別得到濾液和濾渣。(4)、將步驟(3)所得濾液濃縮至原溶液的20%后，常壓下通入步驟⑵輸出的CO2進(jìn)行碳分。碳分溫度50°C，濾液pH值達(dá)到8時(shí)停止碳分。碳分后過濾，濾液為Na2CO3溶液， 濾渣為H2Si03。將濾渣陳化、洗滌后得到純凈硅膠。(5)、將步驟⑷所得的Na2CO3溶液負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶并烘干，回收到碳酸鈉。妝20)3溶 液加熱負(fù)壓蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)設(shè)備接冷凝裝置和儲罐回收蒸餾水。(6)、經(jīng)測定，(3)所得濾渣中鋁硅比(A/S)為7。為此，將該濾渣重復(fù)步驟(2)至 步驟(4)的過程與參數(shù)條件下繼續(xù)脫硅一次后經(jīng)測定，(3)所得濾渣中鋁硅比(A/S)為14， 滿足后續(xù)的拜爾法生產(chǎn)氧化鋁所需的物料的鋁硅比條件。實(shí)施例3 (1)、將鋁土礦尾礦破碎后，與碳酸鈉固體按1 2的比例混合并研磨成200目的 混合物料。(2)、將步驟(1)獲得的混合物料在300°C溫度條件下焙燒40分鐘，得到焙燒孰料； 焙燒時(shí)煅燒設(shè)備接氣體輸出管，并與碳分池連接。(3)、向步驟(2)獲取的焙燒孰料中加入適量的水，并使固液質(zhì)量比為1 6，在 50°C溫度條件下浸取20分鐘。浸取后過濾，分別得到濾液和濾渣。經(jīng)測定，濾渣中鋁硅比 (A/S)為10，滿足后續(xù)的拜爾法生產(chǎn)氧化鋁所需的物料的鋁硅比條件。(4)、將步驟(3)所得濾液濃縮至原溶液的30%后，常壓下通入步驟(2)輸出的CO2 進(jìn)行碳分。碳分溫度60°C，濾液pH值達(dá)到8時(shí)停止碳分。碳分后過濾，濾液為Na2CO3溶液， 濾渣為H2Si03。將濾渣陳化、洗滌后得到純凈硅膠。(5)、將步驟⑷所得的Na2CO3溶液負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶并烘干，回收到碳酸鈉。妝20)3溶 液加熱負(fù)壓蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)設(shè)備接冷凝裝置和儲罐回收蒸餾水。實(shí)施例4 (1)、將低品位鋁土礦破碎后，與碳酸鈉固體按1 1.2的比例混合并研磨成200 目的混合物料。(2)、將步驟(1)獲得的混合物料在350°C溫度條件下焙燒40分鐘，得到焙燒孰料； 焙燒時(shí)煅燒設(shè)備接氣體輸出管，并與碳分池連接。(3)、向步驟(2)獲取的焙燒孰料中加入適量的水，并使固液質(zhì)量比為1 6，在 40°C溫度條件下浸取40分鐘。浸取后過濾，分別得到濾液和濾渣。(4)、將步驟(3)所得濾液濃縮至原溶液的25%后，常壓下通入步驟(2)輸出的CO2 進(jìn)行碳分。碳分溫度45°C，濾液pH值達(dá)到9時(shí)停止碳分。碳分后過濾，濾液為Na2CO3溶液， 濾渣為H2Si03。將濾渣陳化、洗滌后得到純凈硅膠。(5)、將步驟⑷所得的Na2CO3溶液負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶并烘干，回收到碳酸鈉。妝20)3溶 液加熱負(fù)壓蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)設(shè)備接冷凝裝置和儲罐回收蒸餾水。(6)、經(jīng)測定，(3)所得濾渣中鋁硅比(A/S)為7。為此，將該濾渣重復(fù)步驟(3)至 步驟(4)的過程與參數(shù)條件下繼續(xù)脫硅一次后經(jīng)測定，(3)所得濾渣中鋁硅比(A/S)為12， 滿足后續(xù)的拜爾法生產(chǎn)氧化鋁所需的物料的鋁硅比條件。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所 提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種提高低品位鋁土礦鋁硅比的方法，其特征在于，包括下列步驟(1)破碎研磨按照質(zhì)量百分比，將破碎后的低品位鋁土礦與碳酸鈉固體按1∶0.5 1∶4的比例混合并研磨成50目 350目的混合物料；(2)焙燒活化將步驟(1)獲得的混合物料在120℃ 500℃溫度條件下焙燒20 90分鐘，得到焙燒孰料；焙燒時(shí)煅燒設(shè)備接氣體輸出管，并與碳分池連接；(3)浸取脫硅按照固液質(zhì)量比為1∶5 1∶100的比例向步驟(2)獲取的焙燒孰料中加入水進(jìn)行浸取，浸取溫度為10℃ 100℃、浸取時(shí)間30分鐘 120分鐘；浸取后過濾，分別得到一次濾液和高鋁硅比濾渣；按照如下公式計(jì)算SiO2浸取率GG＝(濾液中SiO2量/低品位鋁土礦或鋁土礦尾礦中所含SiO2總量)×100％；其中G是SiO2浸取率；(4)碳分將步驟(3)所得一次濾液濃縮至原體積的10％ 50％后，在常壓下通入CO2進(jìn)行碳分；碳分溫度20℃ 100℃，濾液pH值4 10作為碳分終點(diǎn)；碳分后過濾，分別得到為Na2CO3溶液和H2SiO3濾渣；將H2SiO3濾渣陳化、洗滌得到純凈硅膠；(5)碳酸鈉及水回收將步驟(4)所得的Na2CO3溶液負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶并烘干，即可回收碳酸鈉；回收的碳酸鈉可直接用于步驟(1)；Na2CO3溶液加熱負(fù)壓蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)設(shè)備接冷凝裝置和儲罐回收蒸餾水；(6)循環(huán)焙燒活化與脫硅如果步驟(3)所得高鋁硅比濾渣中的鋁硅比的質(zhì)量比比值小于8，則將該濾渣重復(fù)步驟(3)至步驟(4)或步驟(2)至步驟(4)繼續(xù)脫硅，最終得到高鋁硅比物料。
2.如權(quán)利要求1所述一種提高低品位鋁土礦鋁硅比的方法，其特征在于所述的低品 位鋁土礦，包括鋁土礦尾礦。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)將低品位鋁土礦破碎后，與碳 酸鈉按1 0. 5-1 4的比例混合并研磨至50目-350目。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)獲得的混合物料，在 1200C -500°C溫度條件下焙燒20-90分鐘；
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的向步驟(2)獲取的焙燒孰料中加入適 量的水，并使固液質(zhì)量比為1 5-1 100、浸取溫度為10°c-100°c、浸取時(shí)間30分鐘-120 分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的將步驟(3)所得濾液濃縮至原溶液的 10% -50%后，常壓下通入CO2進(jìn)行碳分；碳分溫度20°C -100°C，濾液pH值4-10作為碳分 終點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，如果所得濾渣中的鋁硅比 小于8，則將該濾渣重復(fù)步驟(2)至步驟(4)實(shí)施方式與條件，循環(huán)焙燒活化與脫硅。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(3)所得濾渣作為拜爾法生產(chǎn)氧 化鋁所需的高鋁硅比的物料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高低品位鋁土礦鋁硅比的方法。該方法采用破碎研磨、焙燒活化、浸取脫硅、碳分、助劑及水回收等步驟，最終不僅得到可滿足拜爾法生產(chǎn)氧化鋁所需的高鋁硅比的優(yōu)質(zhì)物料，還可以獲得一定量的高純度硅膠。實(shí)現(xiàn)了對低品位鋁土礦(包括鋁土礦尾礦)利用的目的，為低品位鋁土礦的開發(fā)利用開辟了新途徑。整個(gè)工藝過程中，產(chǎn)生的CO2以及所使用的助劑和水均可回收并實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。該方法與其它化學(xué)選礦方法相比，不僅具有脫硅率高、氧化鋁損失率低、能耗低、成本低、工藝過程簡單的特點(diǎn)，而且被脫除的硅直接以一種具有高附加值的高純度硅膠的形式產(chǎn)出，能夠同樣被有效利用。
文檔編號C01B33/14GK101913615SQ201010231520
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者潘愛芳 申請人:潘愛芳