铝土矿湿法预处理的研究.pdf

第5 2 豢莓3 期 2000 年8 月 蠢色金耩 N O N F E R R O U SM E T A L S v o l5 2 ，N o3 恕蟮l 蛙2000 铝土矿湿法预处理的研究 刘桂华1 ，李小斌1 ，彭志宏1 ，张传襁1 ，倪伯泉2 ’中毒王韭大学冶金系，长涉4 1 ∞8 3 2 ．中国有色金属学会。北京 3 0 0 9 1 4 摘要许对我蔺铝土矿的特点。对韬土矿的最{ 缶璜珏理姑行了研究．在一定碱攘度下．高苛性比 1 7 6 或低苛性比 王雌铝裴铺溶液硬处理中等晶位锯矿嚣，潜藏申 氧纯鞋浓震较蔫。强震郭藏瓣兜对麓矿蘸搜，糙硅攀菠罄液懿豫定佳有 较大的影响．实验结果也表明，精矿与原矿中一水硬龆石的结构没有发艇明显变化。可采用现有的拜尔法工艺漉穰进行氧化锯 生产． 关键词铝土矿；湿法糙处理二氧化硅浓度 串强分类号“ r F 8 2 t 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 6 2 1 1 2 0 0 。 0 3 0 0 5 2 0 3 我国铝土矿主要属一水硬铝石型，以中等品位 为主 A ／S 为4 ～6 P ，不能经济地采搿拜尔法 生产鹱毙锯。掘犷中的主要杂鹱寄含硅矿镌、窘 铁矿物，禽钛矿蟹等。其中禽硅矿物摄难与舍铝矿 物分离，也是影响氧化铝生产技术经济指标的主要 翻素．采厢选矿的方法将含硅矿物与含铝矿物进行 势离，提糕错主矿酶镭硅眈 n l s 提高弼1 0 戳 上 ，然后用襄尔法生产氧化铝燕增强我爨氧让铝 工业竞争能力的一条重瓣途径。锅土矿湿法预处理 怒利用一水硬铝石和高蛉石 我陶铝士矿中主凝的 禽硅犷耪 与碱液殷应括毪的不葡，仅使高岭石发 生诧学厦瘫，一瘩疆锯嚣等曩示绷对螅惜性嚣与溶 液进掰分嬲，达到纯化禽铝矿物，提高铝士矿铝硅 比的目的o 。 1实验方法与原料 实验所用的铝土矿为山鞭孝义铝土矿，其化学 成分如表l 。矿石缴破碎后，粒度分布如裘2 。 表1 锅土矿的成分 ％ T a b l e1 T h e ∞∞p ∞赫∞o fb a u x i t ef r o mS h a v o d 镪酸钠溶液是搦工蝗缝豹萋畿诧链与氨氧纯铝 配制而成。C a O 是用分析纯的氢氧化钙农8 5 0 ℃ 较藕日期 基金项目 棒者简赍 1 9 9 9 一{ 8 一托掺精宥期1 9 9 9 一j 2 2 6 崮家。丸五。重点攻关项且茸塞重点基础研究发展规 鲁J 项韬 裁挂华 1 9 鹊一 ，舞，博士 表2 锅土矿的救度分布 ％ 翌竺 塑竺竺竺堡坐墅竺 兰 № f f t S r r c a 谯l O 嘲 0 ．0 7 S r a r a 程稍5 E 瓣- - f f 0 4 5 m m 煅烧1 ．5 h 制得。 实验在黟姆群釜豫蓬装置中南工鳖犬学撬 槭厂 中进彳亍。在规定的时间里取撵，快速离心分 离，取上清液分析溶液成分。 越8 、N a n 用容量法测定。s i 毡用分光 毙度法溺定o 。用1 u p o n t9 9 0 0 受整热分新枝对 固相进行燕热分析。 2实验结暴与讨论 2 ．1不鞫苛榷逢镂蘸钠溶液的彰晌 选取b I 氓为2 7 0 9 ／L 的铝酸钠渗渡，在L ／S 为5 9 0 ℃时考察了不同苛性比铝酸钠溶液对铝土矿激 涪预处理的影响 图1 。 圈l 静实验结象表萌，在蕊铝黻钠溶液鞭妊瓒铝土 矿的过程巾，S i O ，浓度均疆瑟重趣瓣延长焉蹬褒峰值。 产生的原因是含硅矿物溶艇予碱液中生成镪酸根 离子、硅酸根离子，在一定条件下．这两种离子厦 斑生成钠硅渣。因而，这种湿{ 去预处理铝土矿时存 在竞警反痘，鼯高岭石瓣分解纛铺疆渣懿生戒．瓒 处理铝土矿的鲤的使裹岭石反应完垒，延缓钠硅浚 生成的速度，保持s i o ，浓度处在一个较高的介稳 浓度状态。 实验结果溺时也表明，对于N a 藏为2 7 0 9 ／L 的铝黻链游渡，当 t 5 0 蛙，预热理盛 万方数据 笫3 期划桂华等锚土矿湿法磷处理的辨究 蓦1 不同苛性比铝酸钠溶液预处理铝矿 1 后溶液中S i 0 2 的浓魔变化 ≈l 一4 _ 9 82 - - 静扣罅扣辩 F i g ．1 T h ee f l b c l so fv a r i a t i o no fa ki na h a n 妇t es o l u t i o n 。nc o n c e n t r a t i o no fS i O za f t e rh s d r o 譬r e a m t r m m o nb a u x i t e 溶液中S 自晚浓度较蒜，有利予铝士矿中赢岭香发 生麓应，鄢有利于韬矿中吉铝矿谤与禽硅矿豹的 分离。当Ⅸ。介于1 0 和3 0 问时，预处城后溶液中 s i o 浓蜜较爨，不利予裙矿哮t 露锯矿椽墨含硅矿黪 的分离。浓碱铝酸钠溶液的结构研究结果表明．枉 低∞。铝酸钠溶液中，台硅矿物反应后，s i o ，进人 溶液中，有捌于形或备转铝硅敬报离子。置当碱浓度 较高时，由于O H 一、N a 水化能力强，会促使单体铝敞 擐离子、硅黢根毒手失瘩生残镪疆酸撮离子“一。，扶 而使得低Ⅸ。铝酸钠溶液中S i O 的介稳浓度较高。 对予高Ⅸ。铝黻钠溶液而言，当游离的碱浓度越崧， 将戆寿藉手盘箍矿耱辩} 解，麸箍有稠锯土矿酶纯学额 处理，A 1 2 0 3 2 s i 0 2 嬲p 6 0 H 一 H 2 0 2 A I O H , - 2 S i 0 2 O H ；一。 2 ．2 Ⅸ。为3 m 的错酸钠溶液酌彩晌 在我国氧化铝工她中，循环母液的苛性比‰ 奔予2 ．7 帮3 ．2 瘸，兔了便于冬褒蠢氧纯铝生产流 程椭衔接，术文采用的铝酸钠溶液的Ⅸ。为3 ．0 。 2 ．2 ．1温度对铝土矿漫法预处理的影响。在9 5 1 0 5 ℃阔，澈发对铝土矿漫法鞭处理弱影响如图2 。 图2 的实验结果表明，农1 0 5 ℃时，溶液中 S 自暾浓度最瓷霹达8 ．1 9 霹。聪疆率霹达5 8 ．6 ％，季孽裂 的精矿铝硅比可达1 1 ．5 ；但溶液中S i o ，浓度稳定 性麓，形成钠硅渣速度快，在浓度曲线上峰较尖。 在9 5 ℃嚣重，洛渡中s i o 浓度凳7 ．4 9 ／L 巍右，褥捌 的犄矿铝硅比在1 0 ，2 旋右，溶液中s i 魄浓度稳定 时阍在4 0 r a i n 以上，毒聿l 于晷液分离，屋糖矿熬 霜2 ‰为3 ．0 辩锈主矿琰憝瑾屡辫渡中S i 0 2 浓度受温度影响的情况 N ％3 1 0 9 q L ，气3 ．0 2 , L 霹l 辑1 ．1 0 5 ℃，王1 0 0 ℃。王9 5 ℃ 魂．2 T h ee f f e a so ft e a n p e r a t u r e0 1 1c o n o m t r a t i o no fS ；0 2 a l l e rh y d r o - p m t r o a t m e n tO nb a u x i t ew h e na kq ％3 ．0 锯继毙戆满足纯拜永法生产戴托错耱鬻要。溢发豹 对比实验结果表明。温度的撼高有利予高岭石的分 解秘钠硅渍豹形成．在本文条{ 孛下，9 5 ℃更透寰 予锯土矿的温法预垂b 理． 2 ．2 ．2 液固比的影响．液固比决定物料流量的太 ，j 、，遣壹接影嚷笺诧疆生产豹技寒虽谤撂标．液嚣 比对铝土矿 1 湿法预处理的影响如图3 。 豳3S i o ，浓度受液网比的影响 N a ／g 3 。吲k ‰3 ．馘9 S ￡ I 磷1 一l n2 - - q 卜＆4 - - 7 ，5 - - 6 F m 9 3T h e e f f e c t s o f s o l k l ／l i q u i d r a t i oO n o o m a m t m t i o m o f S i 0 2a f t e rh 3 d m - p t e t t m a n mO nb a u x i t ew h e na t v a t s3 ．0 图3 表明，随着液固比的降低。圈含量的增 大，溶渡孛S i O ，浓发增太。毽L ／S 为6 彗季，涛渡 中的S i O 浓度可达到9 ．4 9 ／L 。但随着澈固比的降 低，固含量的增加，不溶物质可柞为晶种，在赫浓 度S i O ，静荣停下，钠硅渣更荔形成，嚣嚣虢虢枣 是逐渐降低的，精矿的铝硅比也是逐渐降低的。当 L ／S ，l 、于6 拜重，糖矿镪硅毙将夺于8 ．5 。 万方数据 有色金属第5 2 卷 2 ．3 高Ⅸ。铝酸钠溶液对铝土矿湿法预处理的影响 以Q t 。为7 2 ．7 的铝酸钠溶液预处理铝土矿时。 脱硅率不高，精矿铝硅比难以大于8 。结合铝酸钠 溶液沉铝的实验结果，本文选取敲高m 。铝酸钠溶 一液预处理铝土矿，其结果如图4 ，5 。 望 k 舞 图4 高气铝酸钠溶液预处理铝土矿 1 后精矿铝硅比的变化 №p 3 0 0 a ／L ，A 姚Z 8 9 , ／L ，L ／S 1 0 Fl 一1 0 0 ℃．2 - - 9 5 ℃ F i g ．4 T h ee f f e c t so f 把∞拼日t u mO i lv a l u eo fA t So f i f f a z db a u x i t ea 船h 3 d l u - p 删O i l b a m i t e A ／S 4 ．7 8 b y h i g ha ta h , m l i m t es o l u t i o n k 馨 “皿n 圈5 高～铝酸钠溶液预处理铝土矿 G 后精矿铝硅比的变化 b h i 0 加咱k l I 睥2 砘阻，L ／S 1 0 Z1 - - 1 0 0 ℃．2 - - 9 5 ℃ F g5 T h ee f f e c t so ft e m p m m mO i lv a l u eo fA ／So f r e l h z db a u x i t ea f t e r h 3 d m - p r e t x e a t m m t o n b a u x i t e A ／S 5 ．7 8 b yh 啦～a l u n m a t es o l u t i o n 图4 、5 的实验结果表明，以较高‰铝酸钠溶 液预处理铝土矿均能使精矿铝硅比大于9 ．5 ．对于 铝硅比为4 ．7 8 的铝土矿，其脱硅比率在5 5 ％左 右；对于铝硅比为5 ．7 8 的铝土矿，其脱硅率在6 0 ％ 以上，且精矿铝硅比在1 4 以上。同时，原矿铝硅 比越高，精矿铝硅比也越高；而且在保证高铝硅比 精矿的条件下，可适当降低湿法预处理时的液固 比。 2 ．4 精矿与原矿的对比 铝土矿经过湿法预处理后，精矿中一水硬铝石 含量相对增加，高岭石含量相对减少。精矿与原矿 中一水硬铝石在结构上的差异有可能影响拜尔法生 产氧化铝的工艺流程或技术经济指标。本文以差热 分析实验考察了精矿与原矿中一水硬铝石结构上 的变化 图6 。 “℃ 圈6铝土矿精矿与原矿的D T A 1 精矿．2 原矿 F i g ．6T h ed i i l L m m c eo fD T Ab e t v a z no x i g m a l b a u x i t ea n dr d 砌b a w d t c 实骚结果表明，原矿的特征峰 放热峰9 5 4 ．5 2 ， 1 0 3 2 ．6 7 ，吸热峰5 2 0 ．2 3 与精矿的特征峰 放热峰 9 5 5 ．8 2 ，1 0 3 1 ．9 0 ，吸热峰5 2 0 ．9 3 相同，说明原矿 与精矿在结构上并没有发生明显的变化，即可以在 不改变现有拜尔法生产氧化铝的工艺流程的条件 下，可直接以拜尔法处理精矿． 3结论 1 以低Ⅸ。 3 ．o 铝酸钠溶液或高口。 1 7 6 铝酸 钠溶液对山西铝土矿进行湿法预处理后，在适宜的 温度和液固比条件下，溶液中s i o , 浓度能保持较 高的介稳浓度，得到高铝硅比 A ／S 9 ．5 的精矿。 2 精矿与原矿中一水硬铝石的结构没有发 生明显的变化。预处理后的精矿可用现有拜尔法生 产氧化铝工艺进行处理． 下转第回页 万方数据 c o n tf r o mP ．s t 参考文靛 醵再玮。彭筵才．一永艇铝石型错犷的强纯溶出技术。j ￡京冶金工业出版社。1 9 9 7 刘桂肇．【学位论盘1 { 毛沙中褒工业大学，1 9 孵 常发现．轻金属冶金分辑。北京治焱工韭搦蔽技．1 9 蛾2 0 KA 酗群溯，BM k 麟∞ 妊A 黼隧甄蒜口旺艇Ⅸ。1 9 7 9 , 耋2 蛰5 3 挪势嫠。焉辍芳，蘸念瓣等。窳蒋擎撤，t 9 9 0 , 2 6 3 B 2 1 8 TI II I 忡o s a ，BA 砸辨啾C 联K y a l m u 0 8 ．黼避1 9 7 3 , 3 6 3 9 瓣U D 麟O N 删黼om 臻凇烈愀钾默渤麟 I J Ⅳ穗i h 蠕“苴舶弧燃尉h o n g , Z H A N Ga 岫扣H E 踟州- f 脚m 酬o f №向 B №嘲H 韧’佩捌S o u t hU M n e r d g yo f 讯咖- ， 嘞’凸蝴4 1 0 0 町 A B S 袋A X T oi n c r e a s et h er a t i oo fA ／Sh y d r o - 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