[发明专利]一种高硫铝土矿的氧化脱硫-磁化除铁预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于氧化铝生产中高硫铝土矿预处理技术领域，涉及高硫铝土矿氧化脱硫及磁化除铁技术。

背景技术

在此处键入背景技术描述段落。金属铝是国民经济建设和提高人民生活水平不可缺少的重要原材料。随着我国国民经济的快速发展，我国金属铝的产量也得到了迅速的增长。2011年产量达到1779万吨，产量已居世界第一。氧化铝是生产金属铝的原料，金属铝的快速发展推动了氧化铝生产的相应快速发展，2011年我国氧化铝产量已超过3300万吨，也已居世界第一。

金属铝是以氧化铝为原料通过熔盐电解工艺生产制得的，而氧化铝又是以铝土矿原料制取的。我国铝土矿虽然储量不少，但其中优质铝土矿储量低，有约 1.5 亿吨高硫铝土矿（硫质量分数＞0.7%），一些高硫铝土矿硫含量质量分数甚至大于5%。硫主要以黄铁矿的形式共存于铝土矿中。以高硫铝土矿生成氧化铝时，硫会以硫酸根、亚硫酸根或硫代硫酸根的形式进入铝酸钠溶液中，从而造成设备腐蚀导致铁离子污染氧化铝产品，此外硫酸根在循环母液中的累积会影响到拜耳法生产工艺的循环。国内外有关高硫铝土矿的预处理技术中，中国发明专利CN102228869A提出了采用正浮选技术除去铝土矿中黄铁矿的方法，处理后精矿中硫的含量低于0.3%，然而浮选法带入的水分造成蒸发工序能耗增加；中国发明专利CN101289210A提出了通过对高硫铝土矿预焙烧、拜耳法赤泥吸收含硫烟气、母液蒸发排盐和排盐渣石灰苛化等一系列过程消除矿石中的硫对氧化铝生产设备和生产工艺不利影响的方法，但是利用该法处理后黄铁矿最终转化为氧化铁存在于铝土矿中，并没有实现铁资源的回收利用；中国发明专利CN101302020A揭示了采用电磁化技术对高硫铝土矿进行预处理，使高硫铝土矿中的非磁性FeS2转化为强磁性的Fe(1-x)S，经磁选分离可实现铝土矿脱硫的同时有效回收利用铁资源，但是采用电磁化技术所需设备投资大，限制了它在工业上的应用。

发明内容

针对上述高硫铝土矿预处理技术存在的问题，本发明提供一种高效节能的高硫铝土矿脱硫预处理方法，其特征在于采用添加黄铁矿或硫磺的方式使经过配矿与干磨的高硫铝土矿能够自热或半自热焙烧氧化脱硫，转化成为适合氧化铝生产的优质矿石；自热焙烧烟气的SO₂浓度较大且纯度较高可用于生产硫酸或部分用于中和赤泥；与此同时通过采取控制通入流态化焙烧炉的空气量或贫氧气体量进行自热焙烧的方法，使矿粉中的铁转变成为以四氧化三铁为主要成分的强磁性物质，易于被磁选分离出来用作炼铁原料；将铁磁选出去后的矿石用于生产氧化铝可以大幅降低单位碱耗和赤泥量。

本技术发明的基本原理如下：

高硫铝土矿中的硫主要以黄铁矿的形式存在，黄铁矿的主要成分为FeS₂。在温度达到500°C左右时，FeS₂可与空气中的氧气快速发生如式（1）所示的放热反应，

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂               （1）

在式（1）中，每公斤FeS₂氧化反应的放热量为6.88*10³kJ/kg，考虑到反应器、铝土矿和其他物料升温以及热量损失。当铝土矿中的FeS₂质量含量达到10~20%时就可以实现自热焙烧氧化脱硫。据此，可针对高硫铝土矿的实际含硫量酌情添加黄铁矿，使配矿后的FeS₂含量达到10%以上能够进行自热焙烧氧化脱硫，自热焙烧氧化脱硫的烟气含有的SO₂浓度大于5%且纯度较高可用于生产硫酸，也可部分用于中和赤泥复耕造田。

在相对贫氧的气氛下，FeS₂在600°C左右可迅速发生如式（2）所示的反应，生成强磁性的Fe₃O₄，易于被磁选分离出来用于炼铁。

3FeS₂ + 8O₂ → Fe₃O₄ + 6SO₂             （2）