[发明专利]一种含硅铝物料的脱硅方法

说明书

本发明提供了一种含硅铝物料的脱硅方法，包括如下步骤：取铁氧化物、含硅铝物料和碳粉进行配矿、研磨后混合均匀，得到生料；其中，氧化铁、含硅铝物料中氧化铝、碳的摩尔比为2～2.4:4:1～1.2；将所得生料在1050～1200℃下焙烧30‑60min，得到熟料；将所得熟料研磨处理后加入氢氧化钠溶液中碱浸；将碱浸所得矿浆进行固液分离，得到含硅碱液和脱硅渣。本发明可使含硅铝物料中铝、硅实现高效分离，氧化硅脱除率高。工艺流程简单，成本低廉，不仅可实现高岭土、伊利石、页腊石等铝硅酸盐矿物的脱硅，还可使含硅铝物料选矿尾矿、煤矸石、粉煤灰以及高铁含硅铝物料等难处理的高硅含铝矿物脱硅，具有广阔的应用前景和良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及矿物工程技术领域，具体涉及一种含硅铝物料的脱硅方法。

背景技术

我国是全球最大的氧化铝生产国，2017年氧化铝年产量已超过6000万吨。随着优质高铝硅比矿石的消耗殆尽，开发利用具有较大储量的低铝硅比含铝资源意义重大、势在必行。拜耳法是一种工业上广泛使用的从含硅铝物料生产氧化铝的化工过程。1887年由奥地利工程师卡尔·约瑟夫·拜耳发明，其基本原理是用浓氢氧化钠溶液将氢氧化铝转化为铝酸钠，通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝重新析出，剩余的氢氧化钠溶液重新用于处理下一批含硅铝物料，实现了连续化生产。而在拜耳法生产氧化铝过程中，溶解的氧化硅会进一步与铝酸钠溶液发生反应而生成水合铝硅酸钠(即钠硅渣)进入赤泥中，从而造成溶液中Na₂O和Al₂O₃的损失。因此如何降低高硅含铝原料中的硅含量以提高其铝硅比是目前拜耳法生产氧化铝面临的主要问题。

目前针对含硅铝物料的脱硅以提高其铝硅比的方法主要有物理法和化学法。物理法是利用选矿的方法将含硅铝物料中的含硅矿物和铝矿物进行分离，以获得适合拜耳法生产的高铝硅比矿物。目前已工业应用的物理法主要有正浮选和反浮选。正浮选是以浮选铝矿物为目的，此方法所获得氧化铝精矿中铝硅比能达到11以上，氧化铝的回收率在85～90％。但是此方法存在精矿处理量大、浮选药剂用量高、处理矿物组分复杂-嵌布粒度细的含硅铝物料时磨矿能耗高和泥化严重的问题。反浮选则是以浮选含硅矿物为目的，可以有效地利用铝硅酸盐和一水硬铝石矿物间硬度的差异而降低磨矿能耗，所获得精矿中铝硅比能达到9左右，氧化铝回收率约80％。无论是正浮选还是反浮选都存在精矿中浮选药剂残留的问题，而浮选药剂会对后续拜耳法生产氧化铝过程造成危害。化学法又可分为酸法和减法。酸法可实现铝硅酸盐矿物中铝的选择性溶出，与此同时也会造成各种易溶于酸的金属氧化物溶解，造成浸出溶液中杂质离子增多，后续除杂繁琐。热化学碱浸法作为一种化学脱硅方法被认为是提高含硅铝物料铝硅比最有效的方法，其核心在于通过氧化焙烧使铝硅酸盐矿物分解出易溶于碱的无定型氧化硅，而铝矿物则分解为难溶于碱的α-Al₂O₃，从而达到脱硅的目的。此方法虽然能耗相对较高，但其技术指标较好，所获得精矿中铝硅比能达到11～15，氧化铝的回收率在98％以上。但是限制该方法得以广泛应用的主要原因是碱浸脱硅过程氧化硅的溶出率较低，小试试验脱硅率为60～80％，但到半工业试验时的脱硅率只有30％～40％。此外，以上方法均不适于处理土矿选矿尾矿、煤矸石、粉煤灰以及高铁含硅铝物料等难处理的高硅含铝矿物。

发明内容

为了解决含硅铝物料在传统热化学碱浸脱硅过程中氧化硅的溶出率较低的问题，以及高硅含铝矿物脱硅难的问题，本发明提出一种含硅铝物料的脱硅方法，其技术方案如下：

本发明提供了一种含硅铝物料的脱硅方法，所述方法包括如下步骤：

1)取铁氧化物、含硅铝物料和碳粉进行配矿、研磨后混合均匀，得到生料；

其中，铁氧化物中氧化铁、含硅铝物料中氧化铝、碳的摩尔比为2～2.4:4:1～1.2；

2)将步骤1)所得生料在1050～1200℃下焙烧30～60min，得到熟料；

3)将步骤2)所得熟料研磨处理后加入碱液中碱浸；