[发明专利]一水硬铝石型铝土矿脱硅方法

说明书

本发明涉及一种一水硬铝石型铝土矿的焙烧—溶出脱硅方法。

我国的铝土矿资源丰富，但绝大多数属一水硬铝石型铝土矿，这种矿石具有高铝、高硅、低铝硅比(A/S)、低铁和矿物结晶细散、组成复杂的特点。由于矿石硅高、铝硅比低，使我国氧化铝生产能耗高、效益差。因此采取经济有效的预脱硅工艺，提高氧化铝生产原料的铝硅比，是实现我国氧化铝高效低耗生产的重要途径。目前，铝土矿的预脱硅方法主要有生物脱硅法和物理脱硅法。生物脱硅法是利用微生物来分解矿石中的硅酸盐和铝硅酸盐矿物，使硅转变成可溶性的硅，而氧化铝以不溶物的形式存在，其缺点是脱硅速度慢，周期长，条件要求苛刻，难于在工业生产中应用。物理脱硅法是应用物理的方法(如浮选法)来实现一水硬铝石和硅酸盐、铝硅酸盐矿物的分离，其缺点是由于铝硅酸盐含有一定数量的铝，铝的回收率较低。

为了提高一水硬铝石型铝土矿的铝硅比，提高预脱硅过程中铝的回收率，回收铝硅酸盐中的铝，特提出本发明。

本发明包括对一水硬铝石型铝土矿的焙烧、碱浸溶出、固液分离等，具体工艺参数为：

1>焙烧：采用带式焙烧机焙烧铝土矿，将粒度小于8mm的铝土矿矿石与添加剂和一定量的水混匀并制粒，将焦粉外滚粘于制粒小球上，然后布料，点火焙烧，焙烧工艺制度为：焦粉(-1mm)用量3.3～3.5％(重量百分比)，水份7～8％，添加剂(腐植酸钠)0.6％，点火温度950℃，点火时间1min，点火负压3000～4000Pa，焙烧负压7000～9000Pa，料层高度450～500mm。

经焙烧后，一水硬铝石型铝土矿发生以下反应：

其中，α′-Al₂O₃是一种活性很大，较一水硬铝石(Al₂O₃·H₂O)更易溶于碱，α-Al₂O₃是一种在常压低温条件下不与碱反应，而在高温加压的拜耳法溶出过程中，能充分溶出的刚玉型氧化铝。

含硅矿物经焙烧发生脱水反应并分解产生非晶态无定型的SiO₂：

在焙烧过程中分解产生的无定型SiO₂可在低温条件中与稀碱溶液发生反应而脱硅。

2>碱浸溶出，焙烧过的矿石经进一步细磨后，采用机械搅拌，用苛性碱溶液在90～95℃下溶出，磨矿粒度为-0.076mm(-200目)80～85％，苛性碱重量百分比浓度Na₂O_k＝100～150g/L，溶出时间100～120min，溶出液固比L/S＝3～5∶1。

3>碱浸溶出后进行固液分离，得铝精矿，用于拜耳法生产氧化铝，滤液采用Ca(OH)₂处理产生CaO·SiO₂沉淀，溶液则返回碱浸过程。

本发明通过对一水硬铝石型铝土矿进行焙烧处理，以改变铝土矿中铝、硅矿物的形态和晶体构造，特别是改善铝硅酸盐矿物中硅的结晶形态，使其由晶态的铝硅酸盐矿物转变为非晶态的无定型二氧化硅，在稀碱溶液中选择性地溶出，从而达到脱硅和提高A/S比的目的。本发明不仅能够回收一水硬铝石中的铝，还能回收铝硅酸盐中的铝，氧化铝的总回收率大于97％。

附图说明：

图1：本发明工艺流程示意图。

实施例：

1.使用原矿A/S＝4.4的山西铝土矿，工艺制度为：矿石粒度小于 5mm，焦粉(-1mm，外滚加入)用量3.4％(重量百分比)，水份7.5％，复合添加剂0.6％，料层高度450mm，点火温度950℃，点火时间1min，点火负压3000Pa，焙烧负压7000Pa，焙烧矿石经进一步细磨至-0.076mm(-200目)80～85％，苛性碱重量百分比浓度为Na₂O_k＝150g/L，溶出温度90～95℃下溶出，溶出时间100min，溶出液固比L/S＝4∶1，Al₂O₃回收率为97.5％，精矿A/S＝9.31。