第２６卷第２期 ２００８年４月 江 西
ＪＩＡＮＧＸＩ 科 学
ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖ０１．２６ Ｎｏ．２
Ａｐｒ．２００８
文章编号：１００１—３６７９（２００８）０２—０２５６—０７ 铝土矿预脱硅研究进展 孙德四，钟婵鹃，肖国光 （九江学院应用化学研究所，江西九江３３２００５） 摘要：目前铝土矿预脱硅的主要方法有化学方法、生物方法和物理方法。化学方法主要是使铝土矿中的铝硅 酸盐矿物在高温条件下发生脱羟基反应。化学选矿脱硅脱除的是非晶态的ＳｉＯ：，而矿石中原来存在的ａ— ＳｉＯ 是不会脱除的。生物方法是指利用硅酸盐细茵能够溶解铝硅酸盐矿物的特性，将铝土矿中的硅脱除，文 中也阐述了作者近几年在这方面取得的成果，表明生物脱硅有其独特的优势和良好的发展前景，是其它方法 不能比拟的。物理方法有正浮选和反浮选２种，利用高选择性阳离子捕收剂浮选脱硅是当今选矿工作者研究 的主要方向。阳离子捕收剂是根据矿物粉碎难易程度的不同，以及铝硅酸盐矿物颗粒与铝土矿颗粒可浮性的 差异，有选择性地将铝硅酸盐矿物从铝土矿中分离除去。同时对各种方法的优缺点进行了分析比较。 关键词：铝土矿；预脱硅；化学方法；生物方法；物理方法；正浮选；反浮选 中图分类号：ＴＤ９１；ＴＦ８２１ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｒｅ—．ｒｅｌｅａｓｅ ｆｒｏｍ Ｂａｕｘｉｔｅｓ ＳＵＮ Ｄｅ—ｓｉ，ＺＨＯＮＧ Ｃｈａｎ－ｊｕａｎ，ＸＩＡＯ Ｇｕｏ—ｇｕａｎｇ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｊｉｕｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ Ｊｉｕｊｉａｎｇ ３３２００５ ＰＲＣ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｍａｉｎ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｒｅ—ｒｅｌｅａｓｅ ｆｒｏｍ ｂａｕｘｉｔｅｓ ｗｈｉｃｈ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｗａｙｓ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｉｎ ｂａｕｘｉｔｅｓ ｒｅａｃｔ ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐｓ ｌｏｓｔ，ｗｈｉｃｈ ｏｎｌｙ ｍａｋｅｓ ｎｏｎ—ｃｒｙｓｔａｌ ｓｉｌｉｃｏｎ ｂｅ ｒｅｌｅａｓｅｄ ｂｕｔ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｍａｋｅ ａ—ＳｉＯ２ ｂｅ ｒｅｍｏｖｅｄ ｆｒｏｍ ｂａｕｘｉｔｅｓ．１１１ｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｗａｙｓ ａｒｅ ｔｏ ｍａｋｅ ｕｓｅ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｍｅ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｉｌｉ— ｃａｔｅ ｂａｃｔｅｒｉａ ｔｈａｔ ｃａｌｌ ｄｉｓｓｏｌｖｅ ａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｍａｙ ｂｅ ｒｅｍｏｖｅｄ ｆｒｏｍ ｂａｕｘｉｔｅ． ｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｕｔｈｏｒ’Ｓ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｍ ｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｒｅｌｅａｓｅ ｆｒｏｍ ｂａｕｘｉｔｅｓ ｗｉｔｈ ｂｉｏ—ｌｅａｃｈｉｎｇ ｗａｙｓ． ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｗａｙｓ ｈａｄ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｖｅｒ ｏｔｈｅｒ ｗａｙｓ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｄｅ— ｖｅｌｏｐｉｎｇ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．Ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｔａ— ｔｉｏｎ ａｒｅ ｔｏ ｓｅｐａｒａｔｅ ａｌｕｍｉｎａ—－ｓｉｌｉｃａｔｅｓ ｆｒｏｍ ｂａｕｘｉｔｅｓ ｗｉｔｈ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｎｇ ｄｉｆｉｃｕｌｔｙ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｆｌｏａｔ ａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ａ． １ｕｍｉｎａ—ｓｉｌｉｃａｔｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｂａｕｘｉｔｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｗａｙｓ ａｒｅ ｔｏ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ｈｉ．ｇｈ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔｉｏｎｉｃ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ． ｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓｃ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｅａｃｈ ａｎｏｔｈｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｂａｕｘｉｔｅ，Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｒｅ—ｒｅｌｅａｓｅ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ，Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｗａｙ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ，Ｆｏｒ一
收稿日期：２００７—１２—０７；修订日期：２００８—０１—０４ 作者简介：孙德四（１９６７一），男，湖南益阳人，副教授，北京科技大学博士，主要从事微生物技术在资源工程中的应用 研究工作。 基金项目：江西省教育厅科技项目（赣教技字［２００７］３３７号）。
维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 孙德四等：铝土矿预脱硅研究进展 ·２５７· ｗａｒｄ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ，Ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ
０ 引言 我国铝土矿资源丰富，完全具有发展氧化铝 工业的资源条件。但我国的铝土矿资源有其自身 的特点：（１）大部分为高铝高硅低铁的一水硬铝 石型，矿石品位中等。一水硬铝石型铝土矿合计 储量占全国总储量的９９％，其次尚有少量三水铝 石型铝土矿。铝硅比１０以上的铝土矿仅占６．９７％。 在集中分布的七省（区）２５５个一水硬铝石型铝土 矿矿区中，矿石平均品位为：Ａ１：Ｏ，６１．９９％， ＳｉＯ２１０．４％，Ｆｅ２Ｏ３ ７．７３％，Ａ／Ｓ ５．９６。（２）矿物 中主要矿物嵌布粒度细小，嵌镶关系密切。对我 国河南、山西、山东等地一水硬铝石型铝土矿的工 艺矿物学研究表明：矿石中的主要矿物为一水硬 铝石、高岭石、伊利石和叶蜡石，占矿物总量６０％ ７０％的一水硬铝多呈隐晶质或微晶集合体的形 式产出，与硅酸盐矿物、氧化铁等矿物紧密嵌镶， 嵌布粒度细。（３）硅酸盐矿物和一水硬铝石间硬 度、密度、晶格常数、形状因子等参数问存在明显 差异，导致含铝矿物和硅酸盐矿物间存在可碎性 差异。因此，国外普遍采用的破碎洗矿以提高矿 石铝硅比的方法不适合我国铝土矿的提纯ｌｌ，２］。 我国铝土矿资源的特点决定了使其具有脱硅 难度较大的选矿特性，因此，采用的选别方法与国 外存在较大的差异。经过选矿学者几十年的探索 和研究，开发了多种铝土矿脱硅的方法。目前，我 国采用的铝土矿选矿预脱硅方法主要有物理选 矿、化学选矿和生物选矿。 １ 化学选矿脱硅 化学选矿脱硅的特点是在脱硅过程中，在化 学反应的作用下使含硅矿物发生分解。见报道的 有焙烧——氢氧化钠溶出脱硅工艺和氢氧化钠直 接溶出——分选脱硅工艺 Ｊ。铝土矿化学选矿 最初是由德国劳塔厂于２０世纪４０年代为了处理 匈牙利、奥地利和前南斯拉夫的高硅铝土矿而提 出的 ，７Ｊ，是对细粒级嵌布的或高岭石以微晶状 的细小集合体与铝矿物紧密共生的难选铝土矿的 种有效脱硅方法。主要工艺包括预焙烧、溶浸 脱硅、固液分离等工序。研究结果表明：铝土矿化 学选矿的本质是矿石在一定温度下分解其中的含 硅矿物（主要是高岭石）成Ａ１：Ｏ，和ＳｉＯ：，然后用 苛性钠溶液浸出，使矿物中的ＳｉＯ：溶出而达到脱 硅目的。前苏联将原矿在１ ０００ ｃＩ＝条件下焙烧６ｏ ｍｉｎ，然后用１０％的苛性钠溶液浸取２ ｈ，可使其 中７７％的ＳｉＯ：脱除，最终铝的回收率可达８８％ ９８％，Ａｌ／，ｓｉ比由２．４提高到８．９～９、８。我国 山东铝厂，对含Ｆｅ２Ｏ３ ４％，Ａ／Ｓ ４．０～５．０的山西 铝土矿，经９００ ｃＩ＝～１ １００ ｃＩ＝焙烧，以含Ｎａ２ＣＯ 的ＮａＯＨ溶液，在３ ｋｇ／ｃｍ 压力下浸出１５ ｍｉｎ． 可使Ａ／Ｓ达ｌ２～ｌ３。但化学选矿脱硅能耗高，焙 烧制度严格，技术还不够完善且成本很高。而且， 化学选矿脱硅脱除的是非晶态的ＳｉＯ：，而矿石中 原来存在的ａ—ＳｉＯ：是不会脱除的。
２生物选矿脱硅工艺 生物选矿脱硅用微生物分解硅酸盐和铝硅酸 盐矿物，可以将铝硅酸盐矿物分子破坏成为氧化 铝和二氧化硅，并使二氧化硅转化为可溶物，而氧 化铝不溶得以分离。生物选矿脱硅是具有良好前 景的铝土矿脱硅方法。用此法可以得到较高的工 艺指标，并基本上消除对环境的污染。生物选矿 脱硅法是用异养微生物来分解硅酸盐、铝硅酸盐 矿物。 ２．１ 国外铝土矿生物选矿脱硅研究 前苏联哈萨克斯坦进行过高岭石与三水铝石 生物浸矿分离实验，采用杆菌胶质类细菌对细泥 和磁性产品浸出，浸出温度２８ ｃＩ＝～３０ ｃＩ＝，液固比 为５，浸出时间为９ ｄ，得到了约６２％的脱硅率和 ９９％的Ａ１２０ 回收率 ，９】。Ｇｒｏｕｄｅｖａ Ｖ Ｉ［１伽等人 的研究表明，利用野生和实验室的环状芽胞杆菌 和粘液杆菌的突变体菌种，从不同的铝土矿中浸 出硅，５ ｄ内浸出了其中７３．６％的硅。Ｇｒｏｕｄｅ— ｖａ［１训等报道，在利用不同种类硅酸盐细菌浸滤水
铝矿类型的铝土矿中，浸出ＳｉＯ：最佳的是Ｂ．ｄｒ－ ｃｕｌａｎｓ，它在ｐＨ＝５．５～６．０，３０ ｃＩ＝～３５ ｃＩ＝时，固溶 物中ＳｉＯ：的含量为１０％～１５％。摇瓶转动速率 保持在３００ ｒ／ｍｉｎ～４００ ｒ／ｍｉｎ，ＡＩ２Ｏ３含量可以从 ４３．４％上升到６３．９％，ｓｉ０２从２５．９％下降到９．１％。 不宜用磁选和浮选的水铝矿类型的铝土矿用Ｂ． Ｃｉｒｃｕｌａｎｓ处理，可选择性的溶解ＡＩ２Ｏ３·ＳｉＯ２· ２Ｈ：Ｏ，并使溶液中的Ａｌ浓度升到６．７％，在浓缩 液中Ａｌ的萃取率达到９３．６％。Ａｎｄｒｅｅｖ １１］等也 有类似报道，将含有ＡＩ２Ｏ３ ３８．５％、Ｓｉ０２ ３５％～
维普资讯 http://www.cqvip.com