[发明专利]一种高硫铝土矿溶出稀释液晶种分解同步除硫和铁的方法

说明书

本发明公开了一种高硫铝土矿溶出稀释液晶种分解同步除硫和铁的方法，所述包括以下步骤：1)向高硫铝土矿溶出稀释液中，添加硫铁晶种，在温度20～95℃、搅拌转速0～300r/min条件下反应5～90min；2)经步骤1)反应后浆液进行固液分离，得到净化的铝酸钠溶液和硫铁渣。本发明可通过优选限定在高硫铝土矿溶出稀释或/和沉降工序中，添加硫铁晶种，以达到有利于硫铁晶体析出的试验条件及操作条件。本发明通过添加晶种以降低过饱和溶液自发成核能垒、缩短诱导期、加快晶体析出、增大晶体粒度。通过液固分离，最终达到从高硫铝土矿溶出液中同步脱除硫铁杂质的目的。

技术领域

本发明属于高硫铝土矿处理领域，具体涉及一种高硫铝土矿溶出稀释液晶种分解同步除硫和铁的方法。

背景技术

铝土矿是生产氧化铝的最主要原料。逾十年来，我国氧化铝工业得到了快速发展，2017年我国氧化铝产量达到6902万吨，已连续18年高居世界第一。巨大的氧化铝产量给我国铝土矿资源供应带来了严重挑战。据海关统计数据，近几年我国铝土矿对外依存度一直在50％以上。因此要保障我国氧化铝工业持续、稳定、安全、健康发展，我国铝土矿资源供应紧张的局面亟待解决。

高硫铝土矿的合理开发应用是延长我国铝土矿资源保障年限的有效措施。近年来，在河南、山西等地煤层底部发现大量高硫铝土矿，初步探明其储量超10亿吨，远景储量高达20亿吨。铝土矿中硫会对氧化铝生产及产品质量带来诸多不利影响：(1)铝土矿中硫会增加溶出过程碱耗，降低氧化铝溶出率；(2)铝酸钠溶液中S^2-、S₂O₃^2-等形态硫造成管道及设备中钢铁的腐蚀，因而增加溶液中铁含量，从而增加产品中铁含量，严重影响氧化铝产品质量，亦对后续铝电解过程产生不利影响；(3)当流程中硫累积到一定浓度时，在一定条件下会以某种形式析出，造成母液蒸发器和溶出器内结疤，使设备传热系数降低，甚至使设备无法正常运转。因此，要想合理利用高硫铝土矿资源，必须开展高硫铝土矿脱硫研究。

为了降低硫对氧化铝生产的危害，国内外对氧化铝生产工艺脱硫进行了大量研究，主要有选矿脱硫、预焙烧脱硫以及过程脱硫等。其中，选矿脱硫已成功实现产业化，但仍存在浮选药剂体系复杂、药剂及新水使用量大、尾款难处理及操作复杂等问题。而且浮选脱硫效率与铝土矿中硫的赋存状态及嵌布关系密切相关。浮选法难以脱除硫酸盐形态的硫。即使是黄铁矿等疏水类型的含硫组元，若其粒度微细或与含铝矿物嵌布关系复杂甚至呈弥散分布时，则难以浮选脱硫。预焙烧脱硫是将高硫铝土矿在一定温度下焙烧，使硫化物氧化生成SO₂烟气而脱除，脱硫后铝土矿可作为氧化铝生产的原料。但该法存在能耗、成本等方面压力，可能带来的环境污染问题也不容忽视；而且在预焙烧温度下，硫酸盐形态的硫无法脱除。总之，预处理脱硫可在氧化铝生产流程前将铝土矿中绝大部分含硫杂质脱除，减少硫对后续工序及产品质量的影响，属优先采用方法。但仍有部分含硫组元会不可避免地进入氧化铝生产的湿法流程，循环累积，并对氧化铝生产过程产生危害。因此，在采取措施大力改进预处理脱硫效果的同时，也必须开展氧化铝生产的过程脱硫研究。过程脱硫指通过控制氧化铝生产的某个或几个工序，使铝土矿中硫尽量少地进入铝酸钠溶液，或使铝酸钠溶液中含硫杂质以沉淀或结晶的形式分离析出。过程脱硫主要有氧化法及沉淀法等。氧化法是指在铝土矿溶出工序中加入各种氧化剂，使铝土矿中硫化物氧化成SO₄^2-，使其在母液蒸发时析出，从而消除硫对氧化铝生产的危害。但该法所产生的Na₂SO₄会在母液蒸发工序以复盐Na₂CO₃·2Na₂SO₄等形式大量析出，加速蒸发器换热表面结垢，使自蒸发器之间过料困难，严重时蒸发作业难以进行。沉淀法是指加入沉淀剂使铝酸钠溶液中含硫杂质转化为硫化物或硫酸盐沉淀。沉淀剂主要为氧化锌、含锌物料、石灰、含铜物料以及钡盐等，但该法成本较高。

总之，过程脱硫具有矿石适应广、设备要求低、脱硫效率高等特点，因而受到普遍关注。但目前过程湿法脱硫方法还存在种种不足，亟待开展含硫铝酸钠溶液过程湿法脱硫新方法的研究。