贵州某高硫铝土矿中硫的溶出及影响因素.pdf

d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．2 0 9 5 - 1 7 4 4 ．2 0 1 2 ．0 5 ．0 0 5 贵州某高硫铝土矿中硫的溶出及影响因素 圜张念炳1 黎志英2 丁彤1 1 ．贵州师范大学材料与建筑工程学院贵阳 5 5 0 0 1 4 2 ．贵州大学材料与；台金学院贵阳 5 5 0 0 0 3 摘要研究贵州某高硫铝土矿硫的溶出和影响因素。结果表明，在高硫铝土矿溶出时，解离的黄 铁矿先溶出，被铝土矿包裹的黄铁矿在氧化铝溶出后期才溶出，且溶出量较小。硫溶出率受黄铁矿 粒度、解离度、溶液成分和溶出条件等因素的影响。 关键词高硫铝土矿；硫溶出率；黄铁矿；解离度 中图分类号T F 8 2 1文献标识码A文章编号2 0 9 5 1 7 4 4 2 0 1 2 0 5 0 0 3 3 0 3 高硫铝土矿在我国的储量约为1 ．5 亿t ”‘1 ，属于未 能工业应用的铝土矿，其开发利用将有助于缓解我国 铝土矿的供求压力。目前，贵州铝土矿资源保有储量 4 ．4 6 亿t ，其中属工业划分的高硫铝土矿超过1 亿t [ 3 】， 这部分资源的开发利用前景广阔。在探明的高硫铝土 矿中，有5 7 ．2 ％是高品位铝土矿”] 。这类高硫高品位 铝土矿可用于拜耳法生产氧化铝，应采取相应的脱硫 措施。目前，国内外脱硫方法可分为预焙烧脱硫[ 4 - 5 ] 、 浮选脱硫∞。1 及湿法脱硫隅4 1 等。湿法脱硫即高硫铝土 矿高压溶出后再脱除进入溶液中的硫，高压溶出过程中 硫溶出率的高低将直接决定脱硫成本的高低。针对贵州 某高硫铝土矿中硫的溶出及影响因素进行研究，有助于 弄清铝土矿中硫的溶出过程，为高硫铝土矿的工业应用 提供参考。 1 实验方法 试验所用高硫铝土矿取自贵州某地，高硫铝土矿 中的硫主要以黄铁矿形式存在[ 1 0 - 1 1 ] 铝土矿化学成分如 表1 所示，含硫量不同的铝土矿均以矿样A 和矿样B 按不同比例进行配制。试验用工业石灰中氧化钙含量为 8 5 ．3 1 ％． 表1 矿样化学成分 溶出碱液取自贵州某氧化铝厂，调配后使用，成分 如表2 所示。试验用不同硫含量的母液以碱液D 为基准， 加入硫酸钠配制而成。 表2 碱液化学成分 ／ g L 。1 基金项目贵州省科学技术基金项目 黔科合J 字[ 2 0 1 1 1 2 0 3 8 ； 贵阳市科技计划项目 筑科合同【2 0 1 1 1 0 1 ] 1 - 3 9 ；贵 州师范大学博士科研启动基金项目 收稿日期2 0 1 2 0 2 1 4 作者简介张念炳 1 9 8 0 一 ，男，贵州绥阳县人，副教授，博士， 主要从事铝土矿脱硫及铝土矿烧结新方法等方面的 研究。 有色金属工程2 0 1 2 年第5 期3 3 万方数据 耵色企点工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R l N G 高压溶出时，硫溶出率为彳Ⅳs 0 ．1 O ．5 1 6 ／ Q 矿 XS 矿 ，式中4 Ⅳs 一高压溶出液与原液中硫酸钠的差值， g ／L ，Q 矿一矿石用量，g lS 矿一矿石中硫含量。 2 试验结果及讨论 2 ．1 高硫铝土矿中硫的溶出行为 在试验条件 溶出温度2 6 0 ℃，石灰添加量为 1 1 ％，溶出时间为5 0m i n ，苛性碱浓度为2 3 5g ／L 下， 对不同硫含量的高硫铝土矿进行高压溶出，试验结果见 表3 。 铁矿先与碱液接触并反应，使硫进入溶液，导致溶液中 硫含量增大，而被铝土矿包裹的黄铁矿在氧化铝溶出后， 才能与碱液接触，但此时氧化铝已基本溶出，溶液已较 饱和，能继续溶解黄铁矿的能力已较低，故未能导致大 量黄铁矿进入溶液。可见，硫溶出率较低应与黄铁矿粒 度较细、解离度低、溶液成分和溶出条件等有一定关联 性。综上所述，高硫铝土矿中的硫在溶出过程中，只是 一小部分进入溶液。 2 ．2 硫浓度对硫溶出率的影响 在试验条件下，用不同硫含量溶液对高硫铝土矿 S ． 1 ．1 3 ％ 进行高压溶出，试验结果见表4 。 表3 不同硫含量铝土矿溶出试验结果 混合矿含原始溶液中硫溶出液中硫进入溶液中矿石中硫表4 不同硫含量溶液的溶出试验结果 硫量／％含量“g L ．1 含量／ g L “ 硫量“g L “ 溶出率／％ 试验结果表明，随着铝土矿中硫含量的增加，进入 溶液中的硫量也逐渐增加，而硫溶出率却先降低再升高， 且硫溶出率均低于3l ％。 高硫铝土矿中硫的溶出应该与硫在铝土矿的分布状 态有关，选取高硫铝土矿的块矿，对所选矿块选取待测 面磨平，进行抛光处理并干燥后观察，如图1 所示，图 中黑色为黄铁矿。再进行矿相显微镜粒度统计分析，小 于7 4 岬的颗粒数占总颗粒数的5 6 ．4 3 ％，大于7 4 岬 的颗粒数占总颗粒数的4 3 ．5 7 ％【l ⋯。高登解离模型预测 黄铁矿在高硫铝土矿中的解离度为2 4 ．3 4 ％【l ⋯。用钦模 型预测粒度大于7 4 岬部分的解离度为1 9 ．9 6 ％【l “。另 据文献报道”2 1 黄铁矿在1 8 0 ℃开始就能被碱分解溶出。 图1 高硫铝土矿矿相显微镜图 黑色为黄铁矿 在高硫铝土矿溶出时，解离或部分解离的那部分黄 表4 结果表明，随着溶液中硫含量的增加，进入溶 液中硫量减少，硫溶出率也降低。由此可得出，在不影 响流程的情况下，保持溶液中适当的硫含量能使矿石中 的硫更少地进入溶液。 ，2 ．3 碱浓度对硫溶出率的影响 在试验条件下，在不同碱浓度下对高硫铝土矿 s T - 1 ．1 3 ％ 进行高压溶出，试验结果见图2 。从图2 可 知，随着溶液碱浓度增加，氧化铝溶出率增加，增加幅 度为2 ％左右。随着溶液碱浓度增加，硫溶出率降低， 碱浓度增加了氧化铝溶出率，使得在溶出后期，溶液能 继续溶解黄铁矿的能力已较低，故硫溶出率相对较低。 苯 辟 田 鲣 路 基 球 苛性碱浓度， g L 。 图2 碱浓度对溶出率的影响 3 4 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 万方数据 2 ．4 溶出温度对硫溶出率的影响3 结论 在试验条件下，在不同溶出温度下对高硫铝土矿 s ， 1 1 3 ％ 进行高压溶出，试验结果见图3 。从图3 可 以看出，随着溶出温度提高，氧化铝溶出率增加，在 2 7 0 ℃左右达到最大，这是溶出过程反应和反应速度随 温度提高而加快的结果。继续增加溶出温度到2 8 0 ℃， 溶出率略有降低。随着溶出温度的提高其溶出率也增加， 在温度超过2 6 0o C 后增加较快，尤其是溶出温度达到 2 8 0 ℃时，硫溶出率达到了3 7 ．3 8 ％。 摹 褂 丑 建 职 基 娇 溶出温度／V 图3 溶出温度对溶出率的影响 更 料 丑 建 鹾 2 ．5 溶出时间对硫溶出率的影响 在试验条件下，在不同溶出时间下对高硫铝土矿 s ， 1 ．1 3 ％ 进行高压溶出，试验结果见图4 。图4 结果 显示，随着溶出时间延长，氧化铝溶出率增加，硫溶出 率也增加，在溶出时间达到6 0r a i n 后，硫溶出率增加 幅度放缓，故应控制溶出时间，避免过多的硫溶出。 摹 褂 丑 媲 骤 基 噼 溶出时间／r a i n 图4 溶出时间对溶出率的影响 美 斟 稿 建 惺 在高硫铝土矿溶出时，解离的黄铁矿先溶出，被铝 土矿包裹的黄铁矿在氧化铝溶出后期才溶出，且溶出量 较小。硫溶出率较低应与黄铁矿粒度较细、解离度低、 溶液成分和溶出条件等有一定关联性。保持溶液中适当 的硫含量能使矿石中的硫更少地进入溶液。苛性碱浓度 增加使硫溶出率降低。温度升高同时增加了氧化铝和硫 溶出率。硫溶出率随时间的延长而增加。 参考文献 [ 1 ] 何伯泉，罗琳．试论我国高硫铝土矿脱硫新方案[ J ] 轻金 属，1 9 9 6 1 2 3 - 5 ． [ 2 ] 2 吴荣庆．我国矿产资源总体形式及主要短缺矿产的发展趋势 [ J ] - 中国金属通报，2 0 0 6 4 2 5 - 1 I ． 【3 ] 付世伟．贵州高硫铝土矿开发利用前景分析【J ] ．矿产勘查， 2 0 1 1 ，2 2 1 5 9 1 6 4 ． [ 4 ] 吕国志，张廷安，鲍丽，等．高硫铝土矿的焙烧预处理【J ] ． 过程工程学报，2 0 0 8 ，8 5 8 9 2 8 9 6 ． [ 5 ] 吕国志，张廷安，鲍丽，等．高硫铝土矿的焙烧预处理 及焙烧矿的溶出性能[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 9 ，1 9 9 1 6 8 4 ．1 6 8 9 ． [ 6 ] 牛芳银，张覃，张杰．某高硫铝土矿浮选脱硫的正交试 验[ J 】矿物学报，2 0 0 7 ，2 7 1 2 3 9 3 3 9 5 ． [ 7 ] 陈文泪，谢巧玲，胡小莲，等．高硫铝土矿反浮选除硫试验 研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 8 ，2 8 3 3 4 3 7 ． [ 8 】8 袁华俊，李琴琴．B a O 净化工业铝酸钠溶液工艺选择[ J 】．轻 ，金属，1 9 9 5 4 1 3 1 7 ． [ 9 ] 9 何润德，田忠良．论用铝酸钡脱除工业铝酸钠溶液中硫的经 济合理性[ J 】．贵州工业大学学报 自然科学版 ，2 0 0 0 ，6 2 9 5 4 ．5 8 ． [ 1 0 ] 张念炳，白晨光，黎志英，等．高硫铝土矿中含硫矿物赋 存状态及脱硫效率研究【J ] ．电子显微学报，2 0 0 9 ，2 8 3 2 2 9 2 3 4 ． [ 1 1 】H UX i a o - l i a n ，C H E NW e n m i ，X I EQ i a o l i n g ．S u l f u rp h a s e a n ds u l f u rr e m o v a li nh i g hs u l f u r - c o n t a i n i n gb a u x i t e [ J ] ．T r a n s N o n f e r r o u sM e tS o cC h i n a ，2 0 1 1 ，2 1 7 1 6 4 1 1 6 4 7 ． [ 1 2 ] 杨重愚．氧化铝生产工艺学[ M 】．北京冶金工业出版社， 】9 9 3 6 3 6 4 ． 有色金属工程2 0 1 2 年第5 期3 5 万方数据