[發(fā)明專利]一種高硫鋁土礦溶出稀釋液晶種分解同步除硫和鐵的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810336355.6
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108455639A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹建國;周雪嬌;夏文堂;陳永利;向小艷;楊文強;安娟;袁曉麗
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶科技學(xué)院
• 主分類號: C01F7/06
• 分類號: C01F7/06;C01F7/47
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50223
• 代理人: 鄭勇

本發(fā)明公開了一種高硫鋁土礦溶出稀釋液晶種分解同步除硫和鐵的方法，所述包括以下步驟：1)向高硫鋁土礦溶出稀釋液中，添加硫鐵晶種，在溫度20～95℃、攪拌轉(zhuǎn)速0～300r/min條件下反應(yīng)5～90min；2)經(jīng)步驟1)反應(yīng)后漿液進行固液分離，得到凈化的鋁酸鈉溶液和硫鐵渣。本發(fā)明可通過優(yōu)選限定在高硫鋁土礦溶出稀釋或/和沉降工序中，添加硫鐵晶種，以達到有利于硫鐵晶體析出的試驗條件及操作條件。本發(fā)明通過添加晶種以降低過飽和溶液自發(fā)成核能壘、縮短誘導(dǎo)期、加快晶體析出、增大晶體粒度。通過液固分離，最終達到從高硫鋁土礦溶出液中同步脫除硫鐵雜質(zhì)的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高硫鋁土礦處理領(lǐng)域，具體涉及一種高硫鋁土礦溶出稀釋液晶種分解同步除硫和鐵的方法。

背景技術(shù)

鋁土礦是生產(chǎn)氧化鋁的最主要原料。逾十年來，我國氧化鋁工業(yè)得到了快速發(fā)展，2017年我國氧化鋁產(chǎn)量達到6902萬噸，已連續(xù)18年高居世界第一。巨大的氧化鋁產(chǎn)量給我國鋁土礦資源供應(yīng)帶來了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，近幾年我國鋁土礦對外依存度一直在50％以上。因此要保障我國氧化鋁工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、安全、健康發(fā)展，我國鋁土礦資源供應(yīng)緊張的局面亟待解決。

高硫鋁土礦的合理開發(fā)應(yīng)用是延長我國鋁土礦資源保障年限的有效措施。近年來，在河南、山西等地煤層底部發(fā)現(xiàn)大量高硫鋁土礦，初步探明其儲量超10億噸，遠景儲量高達20億噸。鋁土礦中硫會對氧化鋁生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量帶來諸多不利影響：(1)鋁土礦中硫會增加溶出過程堿耗，降低氧化鋁溶出率；(2)鋁酸鈉溶液中S^2-、S₂O₃^2-等形態(tài)硫造成管道及設(shè)備中鋼鐵的腐蝕，因而增加溶液中鐵含量，從而增加產(chǎn)品中鐵含量，嚴(yán)重影響氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量，亦對后續(xù)鋁電解過程產(chǎn)生不利影響；(3)當(dāng)流程中硫累積到一定濃度時，在一定條件下會以某種形式析出，造成母液蒸發(fā)器和溶出器內(nèi)結(jié)疤，使設(shè)備傳熱系數(shù)降低，甚至使設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)。因此，要想合理利用高硫鋁土礦資源，必須開展高硫鋁土礦脫硫研究。

為了降低硫?qū)ρ趸X生產(chǎn)的危害，國內(nèi)外對氧化鋁生產(chǎn)工藝脫硫進行了大量研究，主要有選礦脫硫、預(yù)焙燒脫硫以及過程脫硫等。其中，選礦脫硫已成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但仍存在浮選藥劑體系復(fù)雜、藥劑及新水使用量大、尾款難處理及操作復(fù)雜等問題。而且浮選脫硫效率與鋁土礦中硫的賦存狀態(tài)及嵌布關(guān)系密切相關(guān)。浮選法難以脫除硫酸鹽形態(tài)的硫。即使是黃鐵礦等疏水類型的含硫組元，若其粒度微細或與含鋁礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜甚至呈彌散分布時，則難以浮選脫硫。預(yù)焙燒脫硫是將高硫鋁土礦在一定溫度下焙燒，使硫化物氧化生成SO₂煙氣而脫除，脫硫后鋁土礦可作為氧化鋁生產(chǎn)的原料。但該法存在能耗、成本等方面壓力，可能帶來的環(huán)境污染問題也不容忽視；而且在預(yù)焙燒溫度下，硫酸鹽形態(tài)的硫無法脫除。總之，預(yù)處理脫硫可在氧化鋁生產(chǎn)流程前將鋁土礦中絕大部分含硫雜質(zhì)脫除，減少硫?qū)罄m(xù)工序及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，屬優(yōu)先采用方法。但仍有部分含硫組元會不可避免地進入氧化鋁生產(chǎn)的濕法流程，循環(huán)累積，并對氧化鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生危害。因此，在采取措施大力改進預(yù)處理脫硫效果的同時，也必須開展氧化鋁生產(chǎn)的過程脫硫研究。過程脫硫指通過控制氧化鋁生產(chǎn)的某個或幾個工序，使鋁土礦中硫盡量少地進入鋁酸鈉溶液，或使鋁酸鈉溶液中含硫雜質(zhì)以沉淀或結(jié)晶的形式分離析出。過程脫硫主要有氧化法及沉淀法等。氧化法是指在鋁土礦溶出工序中加入各種氧化劑，使鋁土礦中硫化物氧化成SO₄^2-，使其在母液蒸發(fā)時析出，從而消除硫?qū)ρ趸X生產(chǎn)的危害。但該法所產(chǎn)生的Na₂SO₄會在母液蒸發(fā)工序以復(fù)鹽Na₂CO₃·2Na₂SO₄等形式大量析出，加速蒸發(fā)器換熱表面結(jié)垢，使自蒸發(fā)器之間過料困難，嚴(yán)重時蒸發(fā)作業(yè)難以進行。沉淀法是指加入沉淀劑使鋁酸鈉溶液中含硫雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為硫化物或硫酸鹽沉淀。沉淀劑主要為氧化鋅、含鋅物料、石灰、含銅物料以及鋇鹽等，但該法成本較高。

總之，過程脫硫具有礦石適應(yīng)廣、設(shè)備要求低、脫硫效率高等特點，因而受到普遍關(guān)注。但目前過程濕法脫硫方法還存在種種不足，亟待開展含硫鋁酸鈉溶液過程濕法脫硫新方法的研究。