專利名稱：處理明礬礦石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬冶金學(xué)的領(lǐng)域，與處理明礬礦石原料的工藝有關(guān)。
已知有一個處理明礬礦石的方法，包括的步驟為將礦石破碎并研磨成小于100μm的細(xì)度，在流化床設(shè)備中熱分解研細(xì)的明礬礦石。在95℃的溫度用NaOH濃度為145g/l的堿-鋁酸鹽溶液利用攪拌技術(shù)浸出還原的明礬，直到作為浸出的結(jié)果達(dá)到1.9的苛性比(苛性對氧化鋁的克分子比)(G.Z.Masyrov，Kirovobad鋁廠的工藝流程和基本參數(shù)(俄文)，參見會議文集《氧化鋁生產(chǎn)工藝的改進》(俄文)，GOSINTI出版社，莫斯科，1964，PP.119-121)。該方法達(dá)到將83%以下的氧化鋁化學(xué)提取入鋁酸鹽溶液，并化學(xué)提取52%以下的堿。
該法存在下列缺點1.明礬礦石研磨和熱分解操作以及獲取1.9苛性比的鋁酸鹽溶液濕法化學(xué)處理(蒸發(fā)和分解)消耗的燃料和動力費用巨大;
2.由浸出還原的明礬礦石得到的氧化鋁的化學(xué)提取水平較低，原因是明礬礦石熱分解過程中氧化鋁的純化，以及操作中隨著明礬礦石浸出產(chǎn)生的微細(xì)礦泥廢渣的變厚和洗滌而造成的鋁酸鹽溶液的很高化學(xué)和機械損失;
3.洗滌鋁酸鹽溶液中的微細(xì)礦泥用的水的消耗率很大;
4.由于在球磨機中干法研磨明礬礦石和在流化床設(shè)備中濕法分解研細(xì)的礦石操作而產(chǎn)生的經(jīng)濟問題。
本發(fā)明的基本目的是提供一種處理明礬礦石的方法，基中浸出操作是這樣完成的，使得由于省去碎明礬礦石的焙燒操作和降低工藝周期中堿-鋁酸鹽溶液的單位流動速率(消耗率)而使能源費用較低，也使得能提高氧化鋁的化學(xué)提取水平。
上述的目的是通過一種處理明礬礦石的方法來達(dá)到的，該方法包括破碎礦石和對礦石進行兩階段浸出的步驟，第一階段用來浸出破碎的明礬礦石，第二階段利用堿-鋁酸鹽溶液浸出第一階段中獲得的固體殘渣，其中，按照本發(fā)明，第二階段浸出是在70-100℃下進行2-3小時，直到堿-鋁酸鹽溶液的苛性比達(dá)到2.6至3.0之間的數(shù)值，而第一階段浸出是在70-100℃溫度下進行1-2小時，利用在第二階段中獲得的堿-鋁酸鹽溶液，直到溶液的苛性比下降到1.5-1.8。
第二階段中在上述條件下浸出明礬礦石的固體殘渣直到溶液苛性比達(dá)到2.6-3.0，這樣，可以從明礬礦石的這種固體殘渣中高度提取氧化鋁而不需焙燒礦石作為預(yù)備性步驟;而在第一階段中利用在第二階段中獲得的堿-鋁酸鹽溶液浸出破碎的明礬礦石將使得有可能獲得具有1.5-1.8的低苛性比的鋁酸鹽溶液，這對應(yīng)于工藝周期中堿-鋁酸鹽溶液的較低的單位流動速率，從而降低了工藝中涉及的能源費用。
第一和第二段浸出操作所用的上述苛性比的范圍一方面受氧化鋁高水平化學(xué)提取要求的限制，另一方面受堿-鋁酸鹽溶液的較低的單位流動速率的要求的限制。
在小于1小時的時間內(nèi)完成第一階段浸取并不能提供其苛性比等于或小于1.8的堿-鋁酸鹽溶液，也就是不能降低堿-鋁酸鹽溶液的單位流動速率。時間小于2小時的第二階段浸取將降低氧化鋁的化學(xué)提取水平。
若在第一或第二階段中增加浸取時間使之超過上述限度，則由于氧化鋁的次級化學(xué)損失增大，工藝設(shè)備費用提高，以及生產(chǎn)用的能源費用提高，而對達(dá)到目的并不有利。
兩個浸出階段所用的溫度范圍的選擇是以下述考慮為基礎(chǔ)的，即保證較高水平的氧化鋁提取而并不增大進入大氣中的熱損失和鋁酸鹽溶液自蒸發(fā)生產(chǎn)的熱損失。
上面提出的方法實施如下。明礬礦石在圓錐破碎機或顎式破碎機中破碎成小于7mm的細(xì)塊，對破碎后的礦石進行浸取，采用苛性比為2.6-3.0和以氫氧化鈉計算的苛性堿濃度為150g/l的堿-鋁酸鹽溶液。這個第一階段的浸出在70-100℃的溫度下進行1-2小時，其堿-鋁酸鹽溶液流動速率設(shè)計成從明礬礦石中提取堿性明礬。結(jié)果，獲得堿-鋁酸鹽溶液，其苛性比為1.5-1.8，含有氧化鋁和堿金屬硫酸鹽(Na2SO4，K2SO4)，以及含有未溶解的氧化鋁和以雜質(zhì)形式存在于明礬礦石中的脈石的固體殘渣。
將第一階段浸出后獲得的鋁酸鹽溶液的苛性比減小到小于1.5的數(shù)值對實現(xiàn)目標(biāo)并不有利，因為這樣將導(dǎo)致從明礬礦石中提取氧化鋁的水平的降低，并將由于在隨后的溶液脫硅和蒸發(fā)操作中鋁酸鹽溶液的水解而導(dǎo)致鋁酸鹽溶液的氧化鋁次級損失。
對于獲得所要的苛性比為1.5-1.8的溶液很重要的第一階段浸取的溫度和時間已由實驗來確定，并以下述因素為基礎(chǔ)。浸取時間小于1小時將減少從明礬礦石提取的堿性明礬的量，因此苛性比將超過1.8數(shù)值，造成氧化鋁生產(chǎn)工藝周期中更大的單位溶液流動速率和熱能損失，第一階段浸出時間增加到超過2小時并不能額外增加氧化鋁從明礬礦石的提取，相反，由于氧化鋁與明礬礦石中含有的二氧化硅相反應(yīng)，增大了鋁酸鹽溶液中氧化鋁和苛性堿的次級化學(xué)損失。至于浸出溫度，降低到低于70℃是不方便的，因為此時為獲得高的氧化鋁提取水平所需的浸取時間將是非常長的。浸取溫度高于100℃將牽涉到大的熱損失。
對第一階段浸出后獲得的鋁酸鹽溶液進行蒸發(fā)，導(dǎo)致溶液中苛性堿濃度的增大，因而降低了其中硫酸鹽的溶解度，結(jié)果硫酸鹽產(chǎn)生沉淀。硫酸鹽的化學(xué)提取等于原始明礬礦石中硫酸鹽含量的95%。除去硫酸鹽后，以1.5-1.8的低苛性比為特征的堿-鋁酸鹽溶液利用已知技術(shù)進行分解，以產(chǎn)生氧化鋁和苛性比為4.2-4.4的新鮮的堿-鋁酸鹽母液。這樣，在分解過程中氧化鋁從鋁酸鹽溶液的分離至少相當(dāng)于70%。
在第一階段浸出后得到的固體礦渣進行第二階段浸出，此時浸出溶液為分解形成的堿-鋁酸鹽母液，具有以氫氧化鈉計算的150g/l的苛性堿濃度，第二階段浸取在70-100℃進行2-3小時，其堿-鋁酸鹽溶液流動速率設(shè)計成使溶液的苛性比在浸取后降低到2.6-3.0。生成的堿-鋁酸鹽溶液在第一階段中用于浸出破碎的明礬礦石。含有脈石和未溶氧化鋁殘余的固體殘渣僅僅為初始明礬礦石中氧化鋁的濃度的2%，這些殘渣成為礦泥廢料。在第二階段浸取中獲得相當(dāng)大過量堿的鋁酸鹽溶液(溶液的苛性比等于2.6-3.0)，能保證從第一階段浸取后得到的固體殘渣中實際上完全地提取氧化鋁。在最后分析中，作為兩階段浸取結(jié)果的氧化鋁提取的總水平可以高達(dá)初始明礬礦石中氧化鋁含量的98%。
如實驗所示，如果第二階段浸取在鋁酸鹽溶液的苛性比達(dá)到2.6之前進行，那么氧化鋁的提取將下降。另一方面，如果苛性比大于3.0，那么在第一階段浸取中獲得的鋁酸鹽溶液的苛性比將升高，而工藝周期中的單位溶液流動速率將相應(yīng)升高。如果第二階段浸出時間小于2小時或第二階段浸出溫度低于70℃，則氧化鋁提取水平將降低。將第二階段浸出時間增加到3小時以上是不合理的，因為這不會顯著地提高氧化鋁提取水平，而由于鋁酸鹽溶液與固體明礬礦石殘渣中存在的二氧化硅相互作用，反而會導(dǎo)致鋁酸鹽溶液中氧化鋁和苛性堿的次級化學(xué)損失的增大。
在兩個浸出階段中采用了滲濾技術(shù)。在上述范圍內(nèi)以來源礦石的明礬礦結(jié)構(gòu)和破碎后礦石的細(xì)度為基礎(chǔ)對第一和第二階段浸出選擇特定的浸出時間和溫度值∶細(xì)度愈大，浸出時間就愈長，溫度就愈高。
上述方法的實驗結(jié)果列表如下。表內(nèi)α1＝初始溶液的苛性比，α2＝最終溶液的苛性比，τ＝以小時表示的時間，t＝以攝氏度表示的溫度。
權(quán)利要求
一種處理明礬礦石的方法，包括破碎礦石和分兩階段浸取礦石的步驟，第一階段用來浸取破碎的明礬礦石，第二階段利用堿-鋁酸鹽溶液浸取在第一階段中獲得的固體殘渣，此方法的特征為，第二階段浸取是在70-100℃的溫度下進行2-3小時，直到堿-鋁酸鹽溶液的苛性比達(dá)到2.6-3.0的數(shù)值，而第一階段浸取是在70-100℃的溫度下利用第二階段中獲得的堿-鋁酸鹽溶液進行1-2小時，直到溶液的苛性比降到1.5-1.8。
全文摘要
一種處理明礬礦石的方法，包括破碎礦石和分兩階段浸取礦石。第一階段浸取破碎的明礬礦石，第二階段利用堿-鋁酸鹽溶液浸取在第一階段中獲得的固體殘渣。方法的特征為，第二階段浸取在70—100℃時進行2—3小時，直到堿-鋁酸鹽溶液的苛性比達(dá)到2.6—3.0。第一階段浸取利用第二階段中獲得的堿-鋁酸鹽溶液在70—100℃時進行1—2小時，直到溶液的苛性比降到1.5—1.8。兩階段浸取的氧化鋁提取總水平為初始礦石中氧化鋁含量的98％。
文檔編號C01F7/06GK1081651SQ9210897
公開日1994年2月9日 申請日期1992年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月30日
發(fā)明者加基夫·柴基洛維奇·納西羅夫, 尼娜·瓦爾佛芙娜·尼米茲 申請人:全俄鋁鎂和電極工業(yè)科研設(shè)計所