[发明专利]一种铝酸钠溶液中S2-的排除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝酸钠溶液中S^2-的排除方法，具体涉及一种利用空气或氧气氧化拜耳法氧化铝生产流程中铝酸钠溶液中S^2-的方法。

背景技术

中国河南、贵州、重庆等地存在大量含硫较高的铝土矿，但用拜耳法来处理这类矿石时，铝土矿的硫进入铝酸钠溶液，在铝酸钠溶液中积累，对生产造成危害。

毕诗文等人在《拜耳法生产氧化铝》(冶金工业出版社，2007)指出，铝土矿中硫主要是以黄铁矿(FeS₂)形态存在。黄铁矿在拜耳法溶出过程中，硫主要以S^2-进入溶液，约占全部硫含量的90％～94％，其余以S₂^2-、S₂O₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-进入溶液。S^2-与铁化合物反应生成羟基硫代铁酸钠Na₂[FeS₂(OH)₂]·2H₂O，使溶液中的铁含量增加，铝酸钠溶液晶种分解时羟基硫代铁酸钠和氢氧化铝一道析出，使产品氧化铝中铁含量超标。因此，用含硫高的铝土矿拜耳法生产氧化铝，必须降低铝酸钠溶液中S^2-浓度。

铝土矿可以通过浮选降低硫含量。陈文汨等人在《高硫铝土矿反浮选除硫试验研究》(《矿业工程》，2008年第6期)介绍一种高硫铝土矿反浮选除硫工艺。以碳酸钠为pH调整剂，丁基黄药和戊基黄药为组合捕收剂，硫化钠和硫酸铜为组合活化剂，六偏磷酸钠为抑制剂，进行反浮选除硫，铝土矿硫含量可由0.96％降至0.44％。

用浮选法去除铝土矿中硫，是有效果的，但矿石处理量大，药剂消耗大，得到的铝土矿含水和化学药剂，对生产带来不利影响。

烧结法或联合法生产氧化铝过程中，常采用生料加煤焙烧脱硫。将精煤添加到生料中，喷入烧结炉后，在高温和还原气氛下，使Na₂SO₄还原成Na₂S。Na₂S进一步与FeO反应生成FeS或Na₂S·FeS复盐，在熟料溶出时进入赤泥中而被除去。但这种方法脱硫效率只能达到33％左右，而且仅局限于烧结法生产氧化铝脱硫。

前苏联S.I.Kuznetsov在《用高炉灰使铝酸钠溶液脱硫》(《轻金属技术》，1974年第1期)中提出了在铝酸钠溶液中添加氧化锌或含氧化锌的高炉渣，S^2-形成ZnS沉淀被除去。其反应方程式为：

S^2-+ZnO₂^2-+2H₂O＝ZnS+4OH^-

但该工艺所利用含锌材料成本高，工业上难以实施。

何润德在中国专利CN 1204051C中提出采用向铝酸钠溶液加入铝酸钡的方法除硫。其反应方程式为：

BaO·Al₂O₃+Na₂SO₄+4H₂O＝BaSO₄+2NaAl(OH)₄

BaO·Al₂O₃+Na₂CO₃+4H₂O＝BaCO₃+2NaAl(OH)₄

该方法在除去硫酸根的同时还排除了碳酸根。除硫渣BaSO₄，BaCO₃同赤泥一起排弃。何润德还在《工业铝酸钠溶液氢氧化钡除硫》(《有色金属》，1996年第11期)、袁华俊在《BaO净化工业铝酸钠溶液工艺选择》(《轻金属》，1995年第4期)等文献中介绍了添加Ba(OH)₂、BaO脱硫的工艺。添加钡盐脱除硫酸盐，但不能脱除S^2-，钡盐用量大，钡盐成本高。