[发明专利]一种低温焙烧脱硫法活化处理高硫铝土矿的方法

说明书

技术领域

本发明属于低品质矿产资源有效利用技术领域，主要涉及利用高硫铝土矿生产氧化铝的预脱硫技术方法。

背景技术

氧化铝是生产金属铝的大宗原料，我国每年的产量及用量均已超过3000万吨，高居世界第一。然而，我国用来生产氧化铝的优质铝土矿资源十分有限，有约2亿吨的含硫量大于0.7wt%的高硫一水硬铝石型铝土矿亟待开发应用。铝土矿中的硫主要以黄铁矿(FeS₂)、其次以硫酸盐的形式存在，此类矿石一般共存大量的腐植酸类有机物。目前采用高硫铝土矿生产氧化铝时存在的主要问题是有机物阻碍一水硬铝石在碱液中的溶出，并且矿石中的硫会以硫酸根、亚硫酸根或硫代硫酸根的形式进入铝酸钠溶液中，从而在循环母液中积累，影响拜尔法氧化铝生产工艺控制、设备正常运行和氧化铝产品质量。国内外有关高硫铝土矿的预处理技术中，中国发明专利CN102228869A揭示了采用正浮选脱硫和反浮选脱硅工艺进行同时脱硫和脱硅除去铝土矿中黄铁矿的方法，处理后精矿中硫的含量低于0.3wt%。然而，浮选法对矿石的损耗较大，且带入的水分将造成后续蒸发工序能耗明显增加。有研究报道采用添加钡盐过程脱硫的方法，该方法对以硫代硫酸根等非硫酸根形式存在于循环母液中的其他价态的硫的去除效果不理想。中国发明专利ZL200810230200.0揭示一种高硫铝土矿预处理及处理尾气中SO2去除方法，该方法采用1100~1300℃热空气在流化床内将矿粉加热至700~850℃进行矿粉脱硫、活化并消除有机物，将焙烧尾气通入搅拌的赤泥中用于进行SO2的脱除。该方法易于与氧化铝生产工艺相结合，但存在以下问题：一是采用流化床焙烧脱硫对矿粉颗粒均匀度要求苛刻，增加成本；二是所述焙烧脱硫温度过高，造成能源浪费且不利于铝的溶出；三是直接将赤泥浆作为脱硫填料塔中的填料进行焙烧尾气脱硫，气液传质效率差，容易出现阻塞。

发明内容

在此处键入发明内容描述段落针对上述采用高硫铝土矿生产氧化铝的脱硫技术存在的问题和不足，本发明提供一种可与现行氧化铝生产工艺完美结合，且节能环保经济实用的高硫铝土矿脱硫预处理方法。具体地，将含硫铝土矿经干法磨碎至一定颗粒度范围，加入沸腾炉或回转窑内，鼓入650~900℃的热空气，使矿粉加热至500~600℃，保持5-40分钟，处理后矿粉中硫含量降低至0.5%以下；经过冷却的含有SO₂的尾气经过采用石灰石或赤泥悬浮液喷雾处理，处理后尾气中SO₂含量降低至300mg/m³以下。本发明所述高硫铝土矿预处理方法的特征在于：

（1）    控制氧化焙烧的温度为500~600℃，不仅可以达到氧化脱硫效果，而且可彻底氧化消除矿粉中的有机物，并避免矿粉过烧与结块现象，使矿粉的溶出性能有所提高。经处理后的矿粉在200~240℃苛性碱溶出液中的氧化铝溶出率达93%以上。

（2）    采用沸腾炉有利于保持矿粉表面与热风的充分接触与快速热交换，避免过烧与结块，不足之处是所需热风的风量较大且需要严格控制；采用回转窑，可在矿粉与热风之间可以有足够长时间的进行热交换，可以有效降低热风用量，减轻除尘强度，不足之处是矿粉结块的相对几率升高。

（3）    采用燃煤热风炉间接提供热风，可通过选用廉价燃煤降低热源成本；流入热风炉进风口的空气经过焙烧脱硫尾气预热后可进一步降低能耗。

（4）    采用石灰石或赤泥悬浮液喷雾处理尾气中的SO₂，石灰石悬浮液可以循环利用，赤泥的碱性经中和后可以用于农田复耕。

 

   本发明所述的高硫铝土矿预处理方法中控制氧化脱硫处理温度为500-600℃，是基于对含硫量为1~5%的高硫铝土矿的热化学行为研究基础上提出的。

在460℃左右、有氧存在条件下， FeS₂可以与空气中的氧气发生如式（1）所示的放热反应：

FeS₂ + 11/4 O₂ = 1/2 Fe₂O₃ + 2 SO₂ + 826 kJ/mol             （1）

同时，铝土矿中所含的少量有机物也将被完全矿化。

当温度达到500℃后，矿粉中的一水铝石开始发生如式（2）所示的脱水转型活化反应：