[发明专利]一种超声强化高硫铝土矿碱性体系电解脱硫方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高硫铝土矿在碱性体系中电解脱硫的方法，尤其涉及一种超声强化高硫铝土矿碱性体系电解脱硫的方法。

背景技术

目前，工业生产氧化铝，原料90%来自铝土矿。我国铝土矿资源储量丰富，据统计，截至2008年，我国铝土矿查明资源储量达32.23亿吨。但随着氧化铝生产工业的发展，高品位铝土矿（A/S≥7，含S≤0.7%）储量大幅减少。我国高硫铝土矿占总铝土矿资源的11%，其中57.2%为高品位铝土矿，因此高硫铝土矿受到广泛关注，但硫元素在生产氧化铝过程中会腐蚀设备，增大碱的损失，降低传热系数，影响溶出和分解效率，亟待脱除。

研究表明我国铝土矿中硫的主要存在形式为FeS₂。现有脱硫工艺多采用浮选法、焙烧法等。

CN103272701A公开了一种高硫铝土矿浮选脱硫方法，将原矿在磨矿过程中加入石灰，控制矿浆pH在6～8范围内，在矿浆中依次加入活化剂、捕收剂和起泡剂进行浮选。这种方法与常规浮选方法相比，具有药剂用量小、脱硫效果好、消除酸性环境对设备腐蚀等优点。

CN102815730A公开了一种高硫铝土矿通过磁化除铁预处理实现氧化脱硫的方法，通过向高硫铝土矿中添加足量黄铁矿或硫磺配矿干磨，实现其在焙烧炉内的氧化自热焙烧脱硫或者半自热焙烧氧化脱硫。这种方法生产氧化铝时可以降低单位耗碱和赤泥量，且产生的烟气中SO₂的体积浓度能达到制备硫酸的浓度要求。

上述文献提供的脱硫方法面临脱硫率低、价格高、脱硫过程中产生SO₂，严重污染大气，危害人类身体健康等问题，还会形成酸雨污染水源、腐蚀建筑、破坏土壤等。

CN103173608A公开了一种高硫铝土矿电解脱硫方法，以NaCl为电解质，通过电解产生氧化性介质将铝土矿中固体FeS₂转化为SO₄^2-，然后经固液分离实现硫的脱除，滤液经过Ca(OH)₂脱硫后，再循环利用。

上述文献提供的脱硫方法，条件温和且将铝土矿中的FeS₂转化为液态SO₄^2-，实现脱硫。这种方法减少对空气的污染，是一种节能环保的脱硫方法。但是仍存在一定问题，如NaCl体系虽脱硫率高，但氯离子在后续处理中难以除去，导致二次污染。而且，由于其脱硫在酸性体系下进行，导致无法在氧化铝行业应用。而碱性体系电解脱硫是最适合电解工艺，可以直接与后续的溶出工序连接，或直接在溶出过程中进行电解脱硫，但由于氧化介质停留时间短；形成Fe(OH)₃包覆层，影响FeS₂的持续氧化脱除，导致脱硫率较低。

发明内容

基于对铝土矿电解脱硫的研究，发现电解过流过程中决定脱硫效率的瓶颈问题是氧化介质与矿物颗粒的传质问题，因此本发明提供了一种超声强化高硫铝土矿碱性体系电解脱硫的方法。利用超声能强化电极反应、加强颗粒传质的特点，在碱性体系下矿浆电解的同时施加超声外场，强化电极反应与颗粒传质，将高硫铝土矿中的固态硫氧化成液态硫形式，经液固分离实现脱硫，使脱除后得到的低硫铝土矿的硫含量低于0.7%。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种超声强化高硫铝土矿碱性体系电解脱硫方法，所述方法包括如下步骤：

（a）将高硫铝土矿与碱性电解液配成矿浆；

（b）将步骤（a）得到的矿浆在超声场下通入直流电进行电解；

（3）将步骤（b）电解后的矿浆经过滤分离，烘干得到低硫铝土矿。

本发明首先将碱性电解质溶液与高硫铝土矿混合成浆，通入直流电进行电解，在碱性体系中，利用水电解过程，同时施加超声外场强化传质及电化学反应，使矿物中的固态硫转化为液态硫形式，经过滤分离后，实现脱硫，获得固相为低硫铝土矿，可直接接入拜耳法溶出工艺，过滤后的滤液经过脱硫剂固硫后实现循环使用。

本发明所述高硫铝土矿的硫含量在2.7%以上。

作为优选技术方案，对高硫铝土矿进行预处理：将高硫铝土矿破碎磨细至150目以上。

作为优选技术方案，本发明所提供的脱硫方法，步骤（a）中所述的碱性电解液的电解质为一种或者至少两种可溶导电碱性化合物。