[發明專利]鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產氫氧化鋁的方法

在審

• 申請號: 201710488790.6
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107337222A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 賈永明;于海燕;楊再明;潘曉林;賈亞宏;趙成明;涂贛峰;崔德成;吳艷
• 申請（專利權）人: 東北大學;山西亞鑫能源集團有限公司;東北大學設計研究院(有限公司)
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙)11613
• 代理人: 齊勝杰

技術領域

本發明屬于氫氧化鋁生產的技術領域，具體涉及一種鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產氫氧化鋁的方法。

背景技術

我國鋁土礦資源較為豐富，但是絕大多數為中低品位鋁土礦，具有高鋁，高硅，低鋁硅比(A/S)等特點，一般硅鋁比(以下簡稱A/S)為2～6。此外，我國還有一些含鋁資源，比如粉煤灰等。隨著礦石品位的降低，礦石中氧化鋁溶出工藝成本均在逐漸增加，其中拜耳法工藝增幅最大。根據拜耳法的基本工藝和原理，當鋁土礦A/S下降到5以下時，將很難再用拜耳法處理。針對于低品位鋁土礦，近年來氧化鋁工業界主要采用如下幾種方法。

中低品位鋁土礦處理方法主要有強化拜耳法、燒結法、拜耳-燒結聯合法等。強化拜耳法是在拜耳法基礎上進行改進以適應處理中低品位鋁土礦的方法，主要包括選礦拜耳法和石灰拜耳法。其中，選礦拜耳法采用選冶聯合處理中低品位鋁土礦，流程相對簡單，但存在物理選礦難度大、原礦消耗量大、氧化鋁回收率低、浮選藥劑影響拜耳法流程等問題，同時選礦過程產生大量鋁硅比低于2的尾礦無法利用，造成資源的極大浪費；石灰拜耳法是在拜耳法基礎上通過添加過量石灰以達到降低堿耗等作用，但石灰添加量大導致氧化鋁溶出率大幅降低、赤泥排出量增加、赤泥沉降負荷增大等問題。燒結法主要包括堿石灰燒結法和石灰燒結法，但能耗高、生產成本高是其發展的主要短板。堿石灰燒結法屬于濕法配料、濕法燒結，在燒結過程生料漿中40％左右的水分蒸發極大增加了生產總能耗，且燒結熟料中2CaO·SiO₂穩定性較低，二次反應嚴重；石灰燒結法存在石灰配比高、棄渣量大、熟料氧化鋁浸出率低等問題。拜耳-燒結聯合法包括串聯法、并聯法和混聯法，能夠處理中低品位鋁土礦，但存在流程復雜、能耗高等問題，目前已基本被拜耳法所取代。其它如酸法和酸堿聯合法等工藝目前主要停留在實驗室研究階段，存在氧化鋁產品質量差、設備腐蝕嚴重等諸多問題。

縱觀以上處理中低品位鋁土礦的方法，燒結法和拜耳-燒結聯合法由于其能耗和成本問題已基本被棄用，石灰拜耳法是特定歷史時期為解決堿耗問題而研發的，目前只有選礦拜耳法在中國鋁業中州分公司應用。然而，經過近些年的工業實踐，選礦拜耳法日益暴露出的問題已經嚴重阻礙了生產過程的正常運行，成為其繼續推廣發展的瓶頸。因此，依托我國獨有的低品位一水硬鋁石型鋁土礦，開發高效經濟處理的新方法勢在必行。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產氫氧化鋁的方法，利用一步堿熱法，將中低品位鋁土礦、鐵酸鈉及活性石灰混合后再高溫溶出，高溫溶出過程中鋁和鈉以鋁酸鈉形式進入溶液，而硅以鈣鐵榴石的形式留在渣中。本發明的方法能夠大幅度提高氧化鋁的溶出率，同時使溶出渣中的幾乎不含堿，整個流程中物料實現了零排放。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產氫氧化鋁的方法，包括下述步驟，

S1：將中低品位鋁土礦破碎磨細成礦粉；

S2：將礦粉、鐵酸鈉、活性石灰及循環母液混合制備成原料礦漿；

S3：將原料礦漿進行堿熱溶出反應，反應結束后得到溶出漿料；

S4：將溶出漿料稀釋得到稀釋液，將稀釋液進行液固分離，得到溶出渣和溶出液，其中：溶出液為鋁酸鈉溶液；

S5：將所述鋁酸鈉溶液與石灰乳反應，得到鋁酸三鈣溶出漿料；

S6：將鋁酸三鈣溶出漿料進行液固分離，得到鋁酸三鈣和高分子比鋁酸鈉溶液；

S7：將鋁酸三鈣洗滌，洗滌后的鋁酸三鈣在碳酸鈉溶液的作用下反應，得到碳酸鈣溶出漿料；

S8：將碳酸鈣溶出漿料進行液固分離，得到碳酸鈣沉淀和鋁酸鈉溶液；

S9：將鋁酸鈉溶液碳分并液固分離，得到碳分母液和氫氧化鋁；

S10：將步驟S6中所述高分子比鋁酸鈉溶液進行調制，制成步驟S2中所用的循環母液。

優選地，所述中低品位鋁土礦的硅鋁比為2～6。

優選的，鋁土礦、鐵酸鈉或、活性石灰組成的原料礦漿中，各形態存在的鐵、鋁、鈣、硅總量分別以氧化物計，配料配方如下：

氧化鐵的總量與氧化鋁的總量的質量比為0.2～0.6：1；

氧化鈣的總量與氧化鐵的總量的摩爾比為3～6：1。

優選地，所述原料礦漿的液固比為2～5：1。