随着世界铝土矿高压溶出技术的发展 ,目前制约我 国铝土矿不能用拜耳法生产氧化铝的主要原因不是一 水硬铝石的矿石类型 ,而是其较低的铝硅比。因为用拜 耳法生产氧化铝要获得好的经济效益 ,就要求原料铝硅 比必须大于 8。因此 ,研究和开发中低品位铝土矿脱硅 新工艺 ,提高一水硬铝石型铝土矿的铝硅比 ,采用拜耳 法工艺生产氧化铝是发展我国氧化铝工业的必由之路 。
摘 要 : 针对中 、低铝硅比的一水硬铝石2高岭石型铝土矿 ,进行了回转窑焙烧和常压碱浸脱硅试验研究 ,结果表明 :该工艺是可行 的 ,其焙烧工艺条件为 :焙烧温度 1 050～1 100 ℃,焙烧时间 15～20 min ;常压碱浸脱硅工艺条件为 :Na2Ok 浓度为 100～150 gΠL ,液固 比 4～5 的条件下 ,溶出温度为 90 ℃左右 ,溶出时间为 2 h。此时脱硅率达 55. 20 % ,精矿铝硅比 (AΠS) 为 9. 9 ,与加压溶出条件下取得 的脱硅效果相当 。而采用两段溶出脱硅能够提高焙烧矿的脱硅率 ,显著缩短溶出时间 :当第一 、二段溶出时间均为 30 min 时 ,焙烧 矿的脱硅率可达 59. 65 %。高压拜耳法溶出试验表明 :经过焙烧脱硅得到的铝精矿的脱硅率比原矿高 。 关键词 : 铝土矿 ; 回转窑 ; 焙烧脱硅 ; 常压溶出
我国铝土矿资源丰富 ,储量达 24 亿 t ,但从矿石的 类型来看 ,98 %的铝土矿为一水硬铝石 ,且大多数铝硅 比为 4～7 。由于矿石铝硅比低 ,目前我国氧化铝的生 产主要采用联合法和烧结法 ,与拜耳法相比 ,这两种方 法能耗高 、生产流程长 、工艺复杂 ,使得我国氧化铝工 业经济效益低 ,国际市场竞争力差 。
表 1 铝土矿 X 衍射线定量分析结果Π%
一水硬铝石 高岭石
赤铁矿
锐钛矿
α2石英
62. 15
19. 36
6. 80
2. 86
4. 58
① 基金项目 : 国家重点基础研究发展规划 (973 计划) 项目 ( G1999064901) 收稿日期 : 2002204214 第一作者 女 副教授
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2 试验结果与分析
2. 1 回转窑的焙烧制度 铝土矿焙烧的好坏直接影响到后续碱浸脱硅的效
果 ,控制好焙烧条件 ,有利于提高焙烧矿的脱硅率 。 焙烧温度和焙烧时间是影响铝土矿焙烧效果的重
要因素 ,只有通过两者相互配合 ,才能取得好的焙烧效 果 。在溶出温度 140 ℃,溶出时间 20 min ,液固比 LΠS = 3 ,碱浓度 Na2Ok = 100 gΠL 的高压溶出条件下 ,回转 窑的焙烧制度对脱硅率的影响如图 1 、2 和表 2 所示 。
由图 1 可见 ,在焙烧温度较低 (1 000～1 050 ℃) 时 ,随着焙烧时间的延长 ,焙烧矿的脱硅率升高 ;而在 较高的温度 (1 200 ℃) 时 ,随着焙烧时间的延长 ,焙烧 矿的 脱 硅 率 降 低 。由 图 2 可 知 , 焙 烧 时 间 较 短 ( 10 min) 时 ,随着焙烧温度的升高 ,焙烧矿的脱硅率升高 ; 而在较长的焙烧时间 (40 min) 时 ,随着焙烧温度的升 高 ,焙烧矿的脱硅率降低 。当温度为 1 050～1 100 ℃、 时间为 15～20 min ,都能取得较高的脱硅率 。因此 ,适 宜的焙烧温度为 1 050～1 100 ℃,焙烧时间为 15～20 min ,此时脱硅率可达 55. 61 % ,精矿铝硅比为 9. 92 。
Desilication of Bauxite by Roasting2alkali Leaching ———Ne w Process
FAN Xiao2hui , J IANG Tao ,QIU Guan2zhou ,LI Guang2hui ( Department of Mineral Processing Engineering , Central South University , Changsha 410083 , Hunan , China)
Abstract : A test is made of desilication of the diaspore2kaolin type bauxide by rotary kiln roasting normal pressure alkali leaching. The results show that the process is feasible. Its roasting process conditions are as follows : T = 1 050 ～1 100 ℃, and t = 15～20 min , and its normal pressure alkali leaching conditions are as follows : Na2Ok concentration of 100～150 gΠL , a LΠS ratio of about 4～5 , a digestion temperature of 2 h. Under the above conditions , the desilication ratio is 55. 20 % and the AΠS ratio is 9. 9. These results is equal to the ones obtained by pressure digestion. Two2stage digestion can improve the desilication ration of roasted ore and reduce greatly the digestion time. When the times of the 1st and 2nd stages are 30 min , respectively , the desilication ratio of roasted ore is up to 59. 69 %. The digestion test by the Bayer process shows that the de2 silication ratio of aluminium concentrate obtained by roasting desilication is higher than the one of run2of2mine ore. Key words : bauxite ; rotary kiln ; desilication roasting ; normal pressure digestion
0. 76
0. 68
0. 74
0. 81
40
0. 71
0. 70
0. 80
0. 68
0. 64
由表 2 可知 ,在各种试验条件下 ,Al2O3 的损失率
均在 0. 6 %～0. 9 %之间 ,与未经焙烧处理的铝土矿的 Al2O3 的损失率 (0. 33 %) 接近[2] 。因此 ,除了铝土矿中
本身存在少量的可溶性 Al2O3 外 ,焙烧2碱浸脱硅工艺 不会带来氧化铝的附加损失 。
焙烧矿的溶出脱硅试验在 XJ T 加热搅拌浸出装 置中进行 。将焙烧矿置于一定浓度的苛性碱溶液中 , 搅拌一定时间溶出脱硅 ,试验过程采用电热装置供热 , 温度采用自动控制器控制 。同时 ,保持搅拌槽中矿浆 的体积不变 ,以保证溶出过程中液固比的恒定 。试验 结束 后 立 即 进 行 过 滤 , 滤 液 取 样 化 验 分 析 SiO2 和 Al2O3 的浓度 ,并计算脱硅率 。
第 22 卷第 3 期 2002 年 9 月
矿 冶 工 程
MINING AND METALL URGICAL ENGINEERING
Vol . 22 №3 September 2002
①
铝土矿焙烧2碱浸脱硅新工艺
范晓慧 , 姜 涛 , 邱冠周 ,李光辉
(中南大学 矿物工程系 ,湖南 长沙 410083)
2. 2 常压溶出制度 加压溶出具有溶出时间短 、生产效率高等优点 ,但
是该工艺的矿浆温度要超过 140 ℃,反应器必须能耐 一定的压力 ,而且生产中需要消耗大量的蒸汽来加热 矿浆 。另外 ,温度越高 ,溶出过程中的钠硅渣的生长速 度越快 ,数量越多 ,同时导致焙烧矿的脱硅率降低 。如 果在低温 、常压的条件下也能脱硅 ,那么就减少生产中 蒸汽的消耗量 ,并使生产更为容易 。因此 ,研究了在低 温 、常压的条件下溶出脱硅的工艺条件 。试验用的焙 烧矿是经回转窑焙烧后的矿石 ,焙烧温度 1 100 ℃,焙 烧时间 20 min 。 2. 2. 1 溶出温度和溶出时间 在适宜的 Na2Ok 浓度 (100～150 gΠL) 和液固比 (4～5) 条件下 ,观察了溶出温 度和时间对脱硅率和精矿铝硅比的影响 ,如图 3 和图 4 所示 。
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第3期
范晓慧等 : 铝土矿焙烧2碱浸脱硅新工艺
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已完全满足拜耳工艺要求 。原矿和铝精矿的拜耳法溶 出试验结果 (见表 4) 表明 :铝精矿中 Al2O3 的理论溶出 率 、实际溶出率和相对溶出率都有大幅度的提高 。表明 铝土矿经焙烧后不会影响其 Al2O3 的高压溶出性能 。
1. 1 原料条件 试验中所用的铝土矿为山西铝厂烧结法生产用的
普铝矿 ,矿石中 Al2O3 60. 12 % ,SiO2 13. 65 % ,铝硅比为 4. 4 ,属中低铝硅矿石 ,原料粒度为 0～20 mm。
铝土矿中矿物组成如表 1 所示 。铝土矿中硅主要 以高岭石和天然的α2石英两种形式存在 。
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矿 冶 工 程
第 22 卷
1. 2 研究方法 铝土矿的焙烧在 /○300 mm ×1 400 mm 的回转窑上