一种环保型铝土矿综合冶炼技术方案

所属技术领域

本发明提供一种环保型的，适用于硅、铁、硫含量高的一水型和三水型铝 土矿石进行综合冶炼的新技术方案。利用本发明技术方案，在冶炼过程中，脱 硅和拜耳溶出处理均可实现Na2O和Al2O3“零”损耗、Na2O·H2O无限循环利 用，并一次性地将硅、铁、硫含量高的铝土矿分离出硅酸钙、氧化铝、镓、铁 精矿粉、钛酸钙等，实现对铝土矿资源高效综合开发利用，无废弃尾矿，使资 源利用率充分提高。

背景技术

目前，国内外现有工业冶炼铝土矿的基本实用方法主要有两种，即拜耳法 和烧结法，其中拜耳法最为广泛使用。拜耳法包括苛性纳拜耳法和石灰拜耳法。 烧结法包括碱石灰烧结法和石灰石烧结法。由于各种技术方法存在自身的技术 优特点，为了发挥各技术方法的优势，人们又发展了拜耳一烧结联合法，包括 串联法、并联法和混联法三种。这些方法共同的技术目标是从铝土矿中提炼出 Al2O3；其共同的技术手段是使铝土矿中Al2O3最终形成可溶性较好的Na2O·Al2O3 而被溶出；其共同缺陷是不能有效地提取铝土矿中其它矿物成分，如铁(Fe)、 钛(Ti)等，而视SiO2和TiO2为有害组分，最后将富含Fe2O3、CaO·TiO2的尾 矿泥——赤泥丢弃，不仅冶炼成本高，更重要是造成资源浪费和环境污染。

铝土矿中的主要矿物成份为Al2O3、Fe2O3、SiO2、TiO2和伴生稀有金属镓 (Ga)等。除Al2O3和稀有金属镓(Ga)品位达到工业要求外，Fe2O3、SiO2、 TiO2含量也较高。如我国桂西堆积型铝土矿，Al2O3、Fe2O3、SiO2、TiO2和稀有 金属镓(Ga)的平均含量分别约为50％、25％、8％、4％和0.085‰。

究拜耳法来说，当处理SiO2含量较高的铝土矿石时，为减少设备结垢现象， 通常在生产中利用部分溶出矿浆循环母液，在100℃±条件下经长达10小时搅 拌，实现对原矿浆进行预脱硅处理。但这样也仅只脱除铝土矿中易溶的高岭石 等，而无法脱除铝土矿中难溶的石英石等，SiO2的脱除率低。其次，由于母液 中含有Na2O·Al2O3，SiO2在溶出过程中均以Na2O·Al2O3·1.7SiO2·H2O(水合 铝硅酸钠)析出，这就不可避免地造成Na2O和Al2O3的损失，使冶炼成本增高， Al2O3的提取率降低。尤其铁含量高的铝土矿石，经提炼出Al2O3后，其尾矿泥 ——赤泥中Fe2O3含量通常会高达35～50％，甚至更高，直接丢弃尾矿泥——赤 泥，势必造成资源浪费和环境污染等不良现象。由于赤泥成分复杂，欲对赤泥 进行二次综合开发利用，技术难度非常大，生产成本高而失去其经济意义。

发明内容

本发明提供一种环保型的，适用硅、铁、硫含量高的一水型和三水型铝土 矿进行综合冶炼的新技术方案。本方案主要技术特点：首先将铝土矿粉加热到 高温(500～900℃)，并通入CO↑或加入活性C粉，使铝土矿中氧化铁还原成铁 的单质，同时使三水铝和一水软铝石均变为相对难溶的一水硬铝石(最低溶出 温度为235℃)。当铝土矿石为高硫型时，则在高温还原铁之前期加入充足O2↑， 使矿石中的S转化为SO2↑，实现脱硫的目地；然后，使用 不含偏铝酸钠的氢氧 化钠溶液，在120～200℃环境下，使绝大部分SiO2组分溶出成Na2O·SiO2，经沉 淀分离，在Na2O·SiO2溶液中加入CaO·H2O，使之生成CaO·SiO2沉淀和可用于 循环脱硅作业的Na2O·H2O溶液，从而实现快速无损耗预脱硅处理，这种脱硅时 间可控制在1小时内完成；再后，根据拜耳溶出原理将含铁铝土矿粉中的Al2O3 进行拜耳溶出；在清洗尾矿泥或稀释溶出矿浆的过程中，或在“脱硅处理”之 前或之后，利用磁吸分离方法将铁质吸出；最后剩余的尾矿泥中主要成分则为 CaO·TiO2，可用作生产钛的原料。从而实现对铝土矿的高效综合开发利用。

由上所述，本发明技术方案是一次性地对铝土矿资源进行高效综合开发利 用的技术方案，无废弃尾矿，属环保型铝土矿资源综合开发技术方案。本发明 技术方案的工艺流程如附图所示，其中，粗线框中内容为本发明创新技术环节。

粗线框(1)的主要功能(目标)有三点，一是脱硫；二是还原铁；三是使 各型铝石成分均转变为相对难溶的一水硬铝石，为实现高温快速脱硅处理提供 必要而宽松的温度条件。

粗线框(2)是实现Na2O和Al2O3均为“零”损耗、Na2O·H2O循环利用 的脱硅处理工艺技术路线。它与传统预脱硅作业不同之处在于：一是使用不含 偏铝酸钠的专用氢氧化钠循环母液(1)进行脱硅处理，而非传统工艺技术采用 的含偏铝酸钠的拜耳溶出矿浆氢氧化钠循环母液(2)进行脱硅处理，避免了在 SiO2被溶出过程中生成Na2O·Al2O3·1.7SiO2·H2O(水合铝硅酸钠)而造成 Na2O和Al2O3的损失；二是SiO2溶出过程处于更高温、高压状态(120～200℃)， 一般在185℃±，使SiO2溶出率增高，溶出时间大为缩短。

粗线框(3)的主要功能(目标)是在稀释溶出矿浆的同时，利用磁吸分离 方法将铁从尾矿泥中分离和清洗出来，获得铁含量高的铁精矿粉产品。

附图说明

附图所示，流程图中各粗线框内容为本发明创新技术环节，带下划线部分 为端点物质，或为工艺流程中需要投入的生产原料，或为工艺流程中获得的生 产成品。

具体实施方式

本发明技术方案与目前各种公开的拜耳溶出技术方案相比有其特殊性、复 杂性和优势，如果仍采用现有设备技术来实施本发明技术，不仅设备投资巨大， 而且能耗大增，因而是得不偿失的。但如果在实施本发明技术方案时考虑将高 温脱硫和还原铁后的高温铝土矿粉作为后续对铝土矿粉进行拜耳溶出的热源物 质，并在脱硅、拜耳溶出和循环母液浓缩处理等环节采用本人发明的“来复嵌 套、螺旋线性通路及管道化换能生产技术”来实施本发明方案，则不仅使设备 系统小型化、简单化和模块化设计，投资不增，反而大量减少。并由于该发明 技术具有高效循环利用热能的特点，因此也使整个生产过程中能耗较传统拜耳 溶出技术节省40％以上，同时更具有环保效能。

关于“磁吸分离铁处理”，具体实施时可以安排在“脱硅处理”之前或之后， 或安排在“氧化铝溶出处理”之后。总之，“磁吸分离铁处理”越往流程系统的 前面进行，则所得到的铁精矿粉，其铁的含量就越低，即铁精矿粉的品质就越 差，并且存在氧化铝损失的现象，但“拜耳溶出”时的负荷量就少，有利于提 高设备对铝土矿的加工效率；相反，“磁吸分离铁处理”越往流程系统的后面进 行，则所得到的铁精矿粉，其铁的含量就越高，即铁精矿粉的品质就越好，并 且可以避免或减少氧化铝损失的现象，但“拜耳溶出”时的负荷量增大，不利 于提高设备对铝土矿的加工效率。因此，具体实施本发明技术时，关于“磁吸 分离铁处理”的切入点，应根据实际铝土矿的品质特点和设计要求，选择一个 合适的切入点进行“磁吸分离铁处理”。