[发明专利]一种铝土矿高效快速脱硅方法

说明书

本发明属于铝土矿脱硅技术领域，具体公开了一种铝土矿高效快速脱硅方法。该铝土矿高效快速脱硅方法包括步骤：铝土矿与碱液混合，配制成反应料浆，反应料浆液固比2～50，反应料浆在微波反应器中反应溶出硅，反应温度10～130℃，反应时间2～220min，反应结束后反应液进行固液分离，所得液相为含硅溶液，含硅溶液中SiO₂含量为0.3～50g/L。本发明提供的铝土矿高效快速脱硅方法，在微波反应器中进行反应脱硅，通过对反应料浆液固比、反应温度和反应时间的确定，实现了在较短的时间内，高效溶出铝土矿中硅的目的。本发明方法对铝土矿中硅矿物实现了纯化回收，使其不进入赤泥，因此大大降低了氧化铝生产中赤泥的产生量。

技术领域

本发明涉及铝土矿脱硅技术领域，特别是涉及一种铝土矿高效快速脱硅方法。

背景技术

铝土矿生产氧化铝传统的生产工艺主要是拜耳法、烧结法等。现今为止，世界上90％的铝业公司都在使用拜耳法生产。拜耳法包括两个主要的过程，也就是拜耳提出的两项专利，一项是他发现氧化钠与氧化铝摩尔比为1.8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的氧化铝便可以呈氢氧化铝徐徐析出，直到其中氧化钠与氧化铝的摩尔比提高到6，已经析出了大部分氢氧化铝，剩余的溶液在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这也是利用种分母液溶出铝土矿的过程，交替使用这两个过程就能够一批批处理铝土矿，从中得到纯的氢氧化铝产品，构成拜耳法循环。铝土矿矿石在和氢氧化钠反应时，矿石中的铁氧化物、氧化钙、二氧化钛基本不会和氢氧化钠发生反应，而是形成固体沉淀留在反应釜底部，但矿石中的二氧化硅则会和氢氧化钠反应，生成同样溶于水的硅酸钠。拜耳法通过缓慢加热溶液，促使溶液中的二氧化硅、氧化铝和氢氧化钠生成方钠石结构的水合铝硅酸钠沉淀，与留在反应釜底部的固体沉淀如矿石中的铁氧化物、氧化钙、二氧化钛等一起作为赤泥直接排放，从而达到除硅的目的。烧结法生产氧化铝工艺为碱-石灰烧结法，将铝土矿与一定量的纯碱、石灰(或石灰石)配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的硅酸二钙，氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，而氧化铝与纯碱化合成可溶于水的铝酸钠；之后将烧结产物(熟料)用水溶出时，铝酸钠进入水，铁酸钠水解形成氧化铁。氧化铁和硅酸二钙一起进入赤泥，而后用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可析出氢氧化铝。

从以上氧化铝的生产工艺来看，拜耳法和烧结法工艺都是将硅一起排入了赤泥中，这样就造成赤泥量大，赤泥中的有效元素如有价稀有元素、放射性元素的含量低，因此不能有效回收利用。目前国内外都采用堆积填埋的方法来处理赤泥，同时堆放场所需要进行防渗处理，以防止对环境造成污染，投资大；赤泥中Al₂O₃含量高达20％～25％，A/S为1.2～2.0，同时含有大量的稀有稀土元素，资源浪费严重。因此，二氧化硅在铝土矿溶出过程中的行为和影响成为氧化铝生产的关注点，尤其是随着铝土矿品位的下降，高硅矿物进入氧化铝生产流程，吨氧化铝产出赤泥量急剧增加，氧化铝生产成本显著增加。

针对高硅矿物，需要先脱硅，以提高铝硅比A/S，之后再用于生产氧化铝。目前普遍采用的脱硅方法为铝土矿选矿脱硅，而后以选出的高铝硅比的精矿作为原料来生产氧化铝，即“选矿‐拜耳法”。该方法已经被广泛产业化应用，但是存在工艺流程长，设备投资大，氧化铝回收率低等缺点，对氧化铝生产的效益贡献不明显。最终因资源回收率损失大，成本增加两方面抵消了提高A/S带来的微弱优势，也停止不前。另一种脱硅方法为焙烧‐氢氧化钠溶出脱硅技术，其工艺主要包括焙烧、溶出、固液分离和碱液再生等作业，例如采用焙烧‐氢氧化钠溶出脱硅技术，将原矿在1000℃下焙烧60min，然后用10％的苛性钠溶液浸取2h，可使77％的SiO₂脱除，而铝的回收率可达96％～98％，铝硅比从2.4提高到8.9～9.8；此方法流程复杂，能耗高。也有采用生物选矿脱硅技术，即以微生物分解硅酸盐和铝硅酸盐矿物，此方法虽然浸出条件温和，但是浸出时间长，效率低，无法满足生产需要。