專利名稱：一種環(huán)保型鋁土礦綜合冶煉技術方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提供一種環(huán)保型的，適用于沉積層狀和次生堆積各型硅、鐵、硫含 量高的一水型和三水型鋁土礦石進行綜合選冶的新技術方案。利用本發(fā)明技術方案，在對鋁土礦的選冶過程中，脫硅和拜耳溶出處理均可實現(xiàn)Na20和A1203 "零"損耗、Na2OH20無限循環(huán)利用，并一次性地將硅、鐵、硫含量高的鋁土 礦分離出硅酸鈣、氧化鋁、鎵的半成品、鐵精礦粉、鈦酸鈣等，實現(xiàn)對鋁土礦 資源高效綜合開發(fā)利用，無廢棄尾礦排放，使資源利用率充分提高。
背景技術：
目前，國內(nèi)外現(xiàn)有工業(yè)冶煉鋁土礦的基本實用方法主要有兩種，即拜耳法 和燒結(jié)法，其中拜耳法最為廣泛使用。拜耳法包括苛性納拜耳法和石灰拜耳法。 燒結(jié)法包括堿石灰燒結(jié)法和石灰石燒結(jié)法。由于各種技術方法存在自身的技術 優(yōu)特點，為了發(fā)揮各技術方法的優(yōu)勢，人們又發(fā)展了拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法，包括 串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種。這些方法共同的技術目標是從鋁土礦中提煉出 A1203;其共同的技術手段是使鋁土礦中Ab03最終形成可溶性較好的Na20Al203 而被溶出；其共同缺陷是不能有效地提取鋁土礦中其它礦物成分，如鐵(Fe)、 鈦(Ti)等，而視Si02和Ti02為有害組分，最后將富含F(xiàn)e203、 CaOTi02的尾 礦泥——赤泥丟棄，不僅冶煉成本高，更重要是造成資源浪費和環(huán)境污染。鋁土礦中的主要礦物成份為A1203、 Fe203、 Si02、 Ti02和伴生稀有金屬鎵 (Ga)等。除Al203和稀有金屬鎵(Ga)品位達到工業(yè)要求外，F(xiàn)e203、 Si02、 Ti02含量也較高。如我國桂西堆積型鋁土礦，A1203、 Fe203、 Si02、 1102和稀有 金屬鎵(Ga)的平均含量分別約為50%、 25°/。、 8%、 4%和0.085%。。究拜耳法來說，當處理Si02含量較高的鋁土礦石時，為減少設備結(jié)垢現(xiàn)象,通常在生產(chǎn)中進行預脫硅處理。日前，主要使用兩種方法。方法一浮選預脫硅法，這種方法較快速高效，但往往需要將鋁土礦加工到極細，否則，將由于Si02和Al203結(jié)晶在一起，使八1203造成損失；方法二利用部分溶出礦漿循環(huán)母液，在10(TC士條件下經(jīng)長達10小時攪拌，實現(xiàn)對原礦漿進行預脫硅處理。 這樣方法生產(chǎn)效率低，且也僅只脫除鋁土礦中易溶的高嶺石等，而無法脫除鋁土礦中難溶的石英石等，Si02的脫除率低。其次，由于母液中含有Na20Al203， Si02在溶出過程中均以Na20 A1203 1.7Si02 H20 (水合鋁硅酸鈉)析出，這 就不可避免地造成Na20和A1203的損失，使冶煉成本增高，A1203的提取率降 低。尤其鐵含量高的鋁土礦石，經(jīng)提煉出Al203后，其尾礦泥——赤泥中Fe203 含量通常會高達35 50%，甚至更高，直接丟棄尾礦泥——赤泥，勢必造成資 源浪費和環(huán)境污染等不良現(xiàn)象。由于赤泥成分復雜，欲對赤泥進行二次綜合開 發(fā)利用，技術難度非常大，生產(chǎn)成本高而失去其經(jīng)濟意義。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種環(huán)保型的，適用于原生沉積層狀、次生堆積等各型硅鐵硫 含量高的一水和三水型鋁土礦進行綜合選冶的新技術方案。本方案主要依據(jù) A1203-H20物系在不同溫度和壓力條件下可以變相，以及各物相具有不同物理和 化學特性的特點實現(xiàn)鋁土礦資源的綜合利用。首先，將鋁土礦粉與水混合，并加熱到20(TC以上，主要使鋁土礦石中的三 水鋁成分變成相對難溶入NaOH溶液的一水軟鋁石或一水硬鋁石，然后將其降 溫至20(TC以下，加入NaOH，實現(xiàn)較高溫快速預脫硅處理。經(jīng)沉淀后，向 Na20Si02溶液中加入CaOH20,使之生成CaOSi02沉淀和可用于循環(huán)脫硅作 業(yè)的Na2OH20母液，從而實現(xiàn)快速無損耗預脫硅處理；其次，對經(jīng)過預脫硅的鋁土礦泥作干燥處理，并加熱到高溫(500~750°C) 進行焙燒，在焙燒過程中逆向通入充足的CO t或隨加熱的鋁土礦粉加入活性C 粉，使鋁土礦中氧化鐵還原成鐵的單質(zhì)，同時使一水軟鋁石和一水硬鋁石分別 變?yōu)橄鄬σ兹艿牡娜?Al203和比表面積較大、化學活性較高、相對易溶的a -A1203。當鋁土礦石為高硫型時，則在加熱鋁土礦粉的過程中加入充足02 f ， 使礦石中的S轉(zhuǎn)化為S02 t ,實現(xiàn)脫硫的目的；第三，將焙燒后的鋁土礦粉加入到NaOH溶液中，攪拌并加熱到120 285 °C，使鋁土礦粉中的A1,GK被拜耳溶出成偏鋁酸鈉(Na2OAl203)。在"拜耳溶 出A1203"之前或之后，均可利用磁吸分離方法將鐵質(zhì)吸出，得到鐵精礦粉；經(jīng)上述步驟后，剩余的尾礦泥中主要成分則為CaOTi02,可用作生產(chǎn)鈦的 原料。由上所述，本發(fā)明技術方案是一次性地對鋁土礦資源進行高效綜合開發(fā)利 用的技術方案，無廢棄尾礦，屬環(huán)保型鋁土礦資源綜合開發(fā)技術方案。本發(fā)明4技術方案的工藝流程之一如附圖所示，其中，虛線框中內(nèi)容為本發(fā)明創(chuàng)新技術 環(huán)節(jié)。


附圖所示，流程圖中未被虛線框框住的部分為目前鋁土礦選礦工藝公開的 技術內(nèi)容，而流程圖中虛線框內(nèi)的內(nèi)容則為本發(fā)明創(chuàng)新技術環(huán)節(jié)，帶一條下劃 線的端點物質(zhì)為工藝流程需要投入的生產(chǎn)原料，帶二條下劃線的端點物質(zhì)為工 藝流程中獲得的生產(chǎn)成品或半成品。依工藝流程順序，對圖中虛線框內(nèi)各主要技術環(huán)節(jié)及其功能描述如下1) 將磨細的鋁土礦粉加水，攪拌，并加熱到20(TC以上，主要目的是使鋁土礦粉中的三水鋁成分改相為較難溶的一水軟鋁石或一水硬鋁石，為后續(xù)的高溫脫提供較寬松的溫度條件；2) 對上述經(jīng)改性的鋁土礦漿稍做降溫處理，至20(TC以下，如185°C，然 后加入Na2OH20溶液，實現(xiàn)高溫快速預脫硅處理。3) 預脫硅后進行沉淀分離，其沉淀物則為脫硅后的鋁土礦泥，送焙燒處理； 其溶液主要為Na20Si02溶液，加入Ca0H20，使之生成CaOSi02沉淀和可用 于循環(huán)脫硅作業(yè)的Na2OH20母液，從而實現(xiàn)快速、且無Na20和Al203損耗的 預脫硅處理；4) 對脫硅后的鋁土礦泥做焙燒(500~750°C)處理，主要功能(目的)一 是在加熱鋁土礦粉的過程中加入充足02 t ，使礦石中的S轉(zhuǎn)化為S02t，實現(xiàn) 脫硫；二是在焙燒過程中逆向通入充足的CO t或隨加熱的鋁土礦粉加入活性C 粉，使鋁土礦中氧化鐵還原成鐵的單質(zhì)；三是使鋁土礦粉中的一水軟鋁石或一 水硬鋁石分別變?yōu)橄鄬σ兹艿牡娜?Al203和比表面積較大、化學活性較高、相 對易溶的a _A1203，實現(xiàn)較易溶出鋁土礦中A1203的目的。5) 經(jīng)拜耳溶出后，.利用磁吸分離方法將鐵質(zhì)吸出，得到鐵精礦粉。剩余的 尾礦泥成分則主要為CaOTi02，可用作生產(chǎn)鈦的原料。
具體實施方式
本發(fā)明技術方案與目前各種公開的拜耳溶出技術方案相比有其特殊性、復 雜性和優(yōu)勢，如果仍采用現(xiàn)有設備技術來實施本發(fā)明技術，不僅設備投資巨大，而且能耗大增。但如果在實施本發(fā)明技術方案時考慮將高溫脫硫和還原鐵后的 高溫鋁土礦粉作為對鋁土礦粉進行預脫硅、拜耳溶出和循環(huán)母液蒸餾濃縮處理 的熱源物質(zhì)，并在脫硅、拜耳溶出和循環(huán)母液濃縮處理等環(huán)節(jié)采用本人發(fā)明的 "來復嵌套、螺旋線性通路及管道化換能生產(chǎn)技術"(專利申請?zhí)?200610149184.3)來實施本發(fā)明方案，則不僅使設備系統(tǒng)小型化、簡單化，而且 可以進行模塊化設計，投資不增，反而大量減少。并由于該發(fā)明技術具有高效 循環(huán)利用熱能的特點，因此也使整個生產(chǎn)過程中能耗較傳統(tǒng)拜耳溶出技術節(jié)省 40%以上。關于磁吸分離鐵處理，具體實施時可以安排在氧化鋁被拜耳溶出處理之前 或之后。如果磁吸分離鐵處理設置在拜耳溶出之前進行，則所得到的鐵精礦粉 的品質(zhì)較差，并且存在氧化鋁損失的現(xiàn)象，但拜耳溶出時的負荷量就少，有利 于提高設備的產(chǎn)能；相反，如果磁吸分離鐵處理設置在拜耳溶出之后進行，則 所得到的鐵精礦粉的品質(zhì)較好，且不存在氧化鋁損失的現(xiàn)象，但拜耳溶出時的 負荷量較大，不利于提高設備的產(chǎn)能。因此，具體實施本發(fā)明技術時，關于"磁 吸分離鐵處理"的切入點，應根據(jù)實際鋁土礦的品質(zhì)特點和設計要求，選擇一 個合適的切入點進行"磁吸分離鐵處理"。對于硅含量很高的鋁土礦，可以考慮先進行浮選法預脫硅處理，然后再利 用本發(fā)明技術方案進行第二次脫硅處理。
權(quán)利要求
1、本發(fā)明提供一種環(huán)保型的，適用于沉積層狀和次生堆積各型硅、鐵、硫含量高的一水型和三水型鋁土礦石進行綜合選冶的新技術方案。該發(fā)明技術方案的關鍵技術是依據(jù)氧化鋁水合物(Al2O3-H2O)物系在不同溫度和壓力條件下可以變相，以及各物相具有不同物理和化學特性的特點實現(xiàn)鋁土礦資源的綜合利用。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1，首先，將鋁土礦粉與水混合，攪拌，并加熱到200°C 以上，主要使鋁土礦石中的三水鋁成分變成相對難溶入NaOH溶液的一水軟鋁 石或一水硬鋁石，然后將其降溫至20(TC以下，加入NaOH，實現(xiàn)預脫硅處理， 經(jīng)沉淀后，向Na2OSi02溶液中加入CaOH20，使之生成CaOSi02沉淀和可用 于循環(huán)脫硅作業(yè)的Na2OH20母液，從而實現(xiàn)快速無損耗預脫硅處理；
3、 根據(jù)權(quán)利要求l，對經(jīng)過預脫硅的鋁土礦泥作干燥處理，并加熱到高溫 (500~750°C)進行焙燒，在焙燒過程中逆向通入充足的COt或隨加熱的鋁土礦粉加入活性C粉，使鋁土礦中氧化鐵還原成鐵的單質(zhì)，同時使一水軟鋁石和 一水硬鋁石分別變?yōu)橄鄬σ兹艿牡娜?Al203和比表面積較大、化學活性較高、 相對易溶的a-Al203。當鋁土礦石為高硫型時，則在加熱鋁土礦粉的過程中加入 充足02t，使礦石中的S轉(zhuǎn)化為S02t ，實現(xiàn)脫硫的目的；
4、 根據(jù)權(quán)利要求3，將焙燒后的鋁土礦粉加入到NaOH溶液中，攪拌并加 熱到120 285°C,使鋁土礦粉中的A1，CM皮拜耳溶出成偏鋁酸鈉(Na,OAl,OO。 并在"拜耳溶出八1203"之前或之后，利用磁吸分離方法將鐵質(zhì)從中吸出，得到 鐵精礦粉，實現(xiàn)鋁鐵綜合利用；
5 、根據(jù)權(quán)利要求3，經(jīng)脫硫、還原鐵等處理后的鋁土礦粉仍處于高溫狀 態(tài)(500 750°C),本發(fā)明技術方案將其作為脫硅、拜耳溶出或循環(huán)母液濃縮等. 處理過程的熱源物質(zhì)，實現(xiàn)高效生產(chǎn)和高效節(jié)能的目的。
6、在實施本發(fā)明技術方案過程中，其脫硅、拜耳溶出和循環(huán)母液濃縮處 理等環(huán)節(jié)有效地采用本人發(fā)明的"來復嵌套、螺旋線性通路及管道化換能生產(chǎn) 技術"(專利申請?zhí)?00610149184.3)，使設備系統(tǒng)小型化、簡單化，大大減少 設備投資，并實現(xiàn)高效生產(chǎn)、高效節(jié)能和環(huán)保的目的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種環(huán)保型的，適用于沉積層狀和次生堆積各型硅、鐵、硫含量高的一水型和三水型鋁土礦石進行綜合選冶的新技術方案。利用本發(fā)明技術方案，在對鋁土礦進行選冶過程中，脫硅和拜耳溶出處理均可實現(xiàn)Na₂O和Al₂O₃“零”損耗、Na₂O·H₂O無限循環(huán)利用，并一次性地將硅、鐵、硫含量高的鋁土礦分離出硅酸鈣、氧化鋁、鎵產(chǎn)品、鐵精礦粉、鈦酸鈣等，實現(xiàn)對鋁土礦資源高效綜合開發(fā)利用，無廢棄尾礦，使資源利用率充分提高。
文檔編號C22B1/02GK101280354SQ20071018171
公開日2008年10月8日 申請日期2007年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月9日
發(fā)明者周耀瑜 申請人:周耀瑜