專利名稱：一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
我國(guó)鋁土礦絕大多數(shù)為一水硬鋁石型鋁土礦，具有高鋁、高硅的特點(diǎn)。此外，我國(guó)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(tài)存在。在一水硬鋁石型鋁土礦拜耳法溶出過程中，鈦礦物會(huì)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，還具有降低堿耗、改善赤泥的沉降性能等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也帶來一系列的危害1)由于生成水化石榴石，導(dǎo)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(fù)擔(dān)加重，同時(shí)造成赤泥中各種有價(jià)元素濃度的稀釋和蒸發(fā)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(fā)生反苛化，使系統(tǒng)中碳酸鈉濃度升高，導(dǎo)致蒸發(fā)排鹽量增加，苛化量增大；4)由于石灰加入量大且不能循環(huán)利用，導(dǎo)致氧化鋁生產(chǎn)成本增加。
為了消除鈦礦物對(duì)氧化鋁溶出的危害，也有文獻(xiàn)曾報(bào)道過一些非石灰添加劑1) 鎂、鋇、鍶等其他的堿土金屬化合物，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、硅酸鹽、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，或由于制備難、或引入的其他陰離子造成苛性堿的消耗、或影響產(chǎn)品質(zhì)量等原因而未能工業(yè)應(yīng)用。
因此，有必要開發(fā)添加量少、易獲得、不引入其他有害雜質(zhì)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(shí)現(xiàn)一水硬鋁石型鋁土礦氧化鋁生產(chǎn)過程的節(jié)能減排和高效經(jīng)濟(jì)利用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)石灰對(duì)拜耳法處理一水硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)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(dá)到上述目的，本發(fā)明的方法，包括如下步驟
I)原礦漿制備按配料分子比為I. 3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環(huán)母液和添加劑配制成原礦漿，其中循環(huán)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(huán)母液體積計(jì)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(fā)明的另一種方案包括如下步驟
I)原礦漿制備按配料分子比為I. 3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環(huán)母液和添加劑配制成原礦漿，其中循環(huán)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(huán)母液體積計(jì)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(fā)明的另一種方案包括如下步驟
I)原礦漿制備按配料分子比為I. 3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環(huán)母液和添加劑配制成原礦漿，其中循環(huán)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(huán)母液體積計(jì)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(yōu)選地，所述醚類纖維素為羧甲基纖維素鈉或者羧甲基淀粉鈉的一種或兩種。
本發(fā)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(fā)生物理化學(xué)作用，降低溶液中鈦酸根離子的濃度，從而消除鈦礦物對(duì)氧化鋁溶出的阻滯作用。本發(fā)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，有利于赤泥中各種有價(jià)元素的富集和綜合利用。
具體實(shí)施方式
實(shí)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(huán)母液(IOOmL)和鐵粉配制成原礦漿，其中Al2O3粉為工業(yè)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(huán)母液的組成為=Na2Ok 濃度為220. 34g/L，Al2O3濃度為120. 58g/L ;按循環(huán)母液體積計(jì)，鐵粉添加量為15g/L。所制備的原礦漿進(jìn)行高壓溶出，溶出條件為溫度250°C，時(shí)間30min。氧化鋁溶出率為99. 25%, 溶出渣質(zhì)量為2. 52g。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加鐵粉，添加混合物質(zhì)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(zhì)量為2. 81g。
實(shí)施例2
實(shí)驗(yàn)原料及溶出條件同實(shí)施例I。改變鐵粉的添加量，按循環(huán)母液體積計(jì)，添加鐵粉5g/L時(shí)，氧化鋁溶出率為96. 58%，溶出渣質(zhì)量為I. 15g。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加鐵粉， 添加混合物質(zhì)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(zhì)量為2.81g0
實(shí)施例3
實(shí)驗(yàn)原料同實(shí)施例1，改變鐵粉的添加量,按循環(huán)母液體積計(jì)，添加鐵粉O. 2g/L。 所制備的原礦漿進(jìn)行高壓溶出，其溶出條件為溫度280°C，時(shí)間30min。氧化鋁溶出率為 85. 43%，溶出渣質(zhì)量為2. IOgo在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加鐵粉，添加混合物質(zhì)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(zhì)量為3. 41g。
實(shí)施例4
改變添加劑種類和添加量，按循環(huán)母液體積計(jì),添加CMC 5g/L,其他實(shí)驗(yàn)原料及溶出條件同實(shí)施例I。該條件下，氧化鋁溶出率為97. 38%，溶出渣質(zhì)量為O. 52g。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加CMC，添加混合物質(zhì)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(zhì)量為2.81g。
實(shí)施例5
實(shí)驗(yàn)原料及溶出條件同實(shí)施例4。改變CMC的添加量，按循環(huán)母液體積計(jì)，添加CMC為2g/L。該條件下，氧化鋁溶出率為85. 86%，溶出渣質(zhì)量為2. Olg。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加CMC，添加混合物質(zhì)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(zhì)量為2. 81g。
實(shí)施例6
改變添加劑種類和添加量，按循環(huán)母液體積計(jì),添加CMC O. lg/L,其他實(shí)驗(yàn)原料同實(shí)施例I。所制備的原礦漿進(jìn)行高壓溶出，其溶出條件為溫度280°C，時(shí)間30min。該條件下，氧化鋁溶出率為81. 29%，溶出渣質(zhì)量為2. 51g。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加CMC，添加混合物質(zhì)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(zhì)量為3. 41g。
實(shí)施例7
改變添加劑種類和添加量，按循環(huán)母液體積計(jì),添加CMS 5g/L,其他實(shí)驗(yàn)原料及溶出條件同實(shí)施例I。該條件下，氧化鋁溶出率為96. 30%，溶出渣質(zhì)量為O. 53g。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加CMS，添加混合物質(zhì)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(zhì)量為2.81g。
實(shí)施例8
添加混合添加劑，按循環(huán)母液體積計(jì)，同時(shí)添加鐵粉O. 2g/L和CMCO. lg/L,其他實(shí)驗(yàn)原料同實(shí)施例I。所制備的原礦漿進(jìn)行高壓溶出，其溶出條件為溫度270°C，時(shí)間30min。 該條件下，氧化鋁溶出率為90. 75%，溶出渣質(zhì)量為I. 50g ;而在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加混合添加劑，添加混合物質(zhì)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(zhì)量為2. 60g。
實(shí)施例9
按配料分子比為I. 50計(jì)，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環(huán)母液(IOOmL)和鐵粉配制成原礦漿，其中鋁土礦的主要成分如表I ;循環(huán)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(huán)母液體積計(jì)，添加鐵粉15g/L。所制備的原礦漿進(jìn)行高壓溶出，其溶出條件為溫度280°C，時(shí)間30min。氧化鋁的實(shí)際溶出率為 82. 50%，溶出渣質(zhì)量為7. 34g ;而在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，不添加鐵粉，添加干礦石量7%的石灰，其他條件均相同，其氧化鋁的實(shí)際溶出率為81. 25%，溶出渣質(zhì)量為16. 80g。
表I我國(guó)某一水硬鋁石型鋁土礦的主要化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.一種一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出方法，其特征是，包括如下步驟 1)原礦漿制備按配料分子比為I.3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環(huán)母液和添加劑配制成原礦漿，其中循環(huán)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(huán)母液體積計(jì)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，其特征是，包括如下步驟 1)原礦漿制備按配料分子比為I.3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環(huán)母液和添加劑配制成原礦漿，其中循環(huán)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(huán)母液體積計(jì)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，其特征是，包括如下步驟 1)原礦漿制備按配料分子比為I.3 I. 5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環(huán)母液和添加劑配制成原礦漿，其中循環(huán)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(huán)母液體積計(jì)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(jù)權(quán)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，其特征是，所述醚類纖維素為羧甲基纖維素鈉或者羧甲基淀粉鈉的一種或兩種。
全文摘要
本發(fā)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)原礦漿制備按配料分子比為1.3～1.5，將一水硬鋁石型鋁土礦、循環(huán)母液和添加劑配制成原礦漿，其中循環(huán)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(huán)母液體積計(jì)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(fā)明在一水硬鋁石型鋁土礦的高壓溶出過程中，不采用添加石灰的傳統(tǒng)方法，改用新型的添加劑以達(dá)到理想的氧化鋁溶出效果。同時(shí)，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，并利于赤泥中各種有價(jià)元素的富集和綜合利用。
文檔編號(hào)C01F7/02GK102976375SQ201210529200
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月1日
發(fā)明者李小斌, 余順文, 張芳, 彭志宏, 劉桂華, 周秋生, 齊天貴 申請(qǐng)人:中南大學(xué)