[发明专利]一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，具体地说是涉及一种采用碱酸介质两段湿法溶出联合工艺分离铝、铁和硅组分，最终实现高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法。

背景技术

铝和铁是国民经济发展的支柱产业。铝与国民经济的关联度高达91%，氧化铝产量的90%用于电解制备金属铝。铝土矿是提取氧化铝的主要原料，铁矿石是炼铁的主要原料，随着我国钢铁产业和氧化铝产业的迅猛增加，铁矿石和铝土矿资源的供求矛盾日益突出。近年来，我国铁矿石和铝土矿的对外依存度均已高达60%，加上澳大利亚铁矿石资源的价格连年上涨、印尼铝土矿资源的出口限制，严重影响我国钢铁和氧化铝工业的生产安全。因此，依靠技术进步以开采我国尚未利用的难处理铁、铝资源具有重要意义。

我国广西和福建拥有大量特色高铁三水铝石型铝土矿，仅广西中部的贵港、宾阳和横县等地已探明的三水铝石矿资源储量超过2亿吨，是我国目前已知规模最大的高铁三水铝石矿矿床。高铁三水铝石型铝土矿主要由三水铝石、针铁矿、赤铁矿、高岭土、石英、锐钛矿等矿物组成，其主要化学成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂和H₂O等，其中含Al₂O₃20～37%，Fe₂O₃多在20%以上，最高可达40%～50%，含SiO₂4～12%、A/S（铝硅比，氧化铝和二氧化硅的质量比）较低，一般在2.6～5.4之间。虽然矿石中铝、铁等主要组分总量较高，但当直接用于提铝时，矿石中Al₂O₃含量和A/S两个重要指标均未能满足目前氧化铝生产工艺的要求；当直接用于炼铁时，Al₂O₃含量过高影响高炉操作，且Fe₂O₃含量未达到炼铁的要求。目前，该矿为呆滞资源。

多年来，国内外就高铁铝土矿资源的铝铁分离开展了大量的研究，报道较多的主要是如下三种典型工艺：(1)“先选后冶”，即采用磁选、浮选等选矿方法获得高品位的铝精矿和铁精矿，然后分别提取铝和铁的方法；虽然此法能在一定程度上实现铝铁的分离，但由于高铁铝土矿中铁铝矿物粒度细微、相互胶结、类质同象现象明显，矿物的单体解离性能差，故分离效率不高，大量选矿尾矿中夹带的铝和铁难以利用，资源利用率不高。(2)“先铁后铝”，即用高炉或电炉冶炼提铁，炉渣浸出提铝的方法；该法能有效实现铁铝分离，但存在提铁成本较高、炼铁时造渣困难等问题。(3)“先铝后铁”，即为利用拜耳法先提取氧化铝，后从拜耳法赤泥中回收铁的方法；对于不同类型的高铁铝土矿，拜耳法溶出条件不同，适于处理(有效Al₂O₃/活性SiO₂)较高的高铁铝土矿；赤泥中铁回收可采用煤基还原、磁选等方法，但回收经济性及回收效率难以保证。

除上述方法外，近年来也有大量的酸法研究报道，浸出介质包括盐酸和硫酸等。以盐酸为浸出介质时，各种不同工艺的区别在于铁和铝分离方法的不同，可采用萃取分离、蒸发结晶-碱介质转化分离、直接碱介质转化分离等。涉及硫酸介质的方法主要包括两段硫酸浸出工艺、硫酸铵焙烧工艺、硫酸化焙烧工艺等。虽理论上能实现高铁铝土矿中铝铁分离，但酸法普遍存在流程较复杂、浸出介质循环代价高、对设备要求高等问题。

发明内容

本发明的目的是为克服现有高铁铝土矿铁铝综合利用存在的流程复杂、能耗高等不足，提供一种技术可行、经济合理的碱酸介质两段湿法溶出处理高铁三水铝石型铝土矿的联合工艺，实现铝、铁、硅组分分离并综合利用的新方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，是采用碱酸介质两段湿法溶出工艺实现铝、铁、硅组分的高效分离及铝、铁组分的产品化。该方法一段碱介质溶出采用低温低碱拜耳法实现高铁三水铝石型铝土矿中以三水铝石赋存的铝组分的提取与产品化，二段酸介质溶出采用一定浓度的硫酸溶液处理一段溶出渣，以实现渣中铝和铁的高效溶出并与硅组分等酸不溶物分离，二段溶出液加氨水进一步分离铝和铁。其特征在于该方法的操作过程包括：