[发明专利]用于铝土矿矿石选矿的选择性多糖絮凝剂

说明书

用于铝土矿矿石的选矿的选择性絮凝剂包含一种或多种类型的多糖，所述多糖包括一种或多种类型的戊聚糖单元。还公开了用于从包含氢氧化铝和氧化铝和粘土材料以及和/或硅质脉石的铝土矿矿石中富集氢氧化铝和氧化铝的方法，其中所述方法包括在一种或多种所述选择性絮凝剂存在下进行选择性絮凝方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年2月7日提交的美国临时申请No.62/455,873的优先权。

技术领域

本发明涉及用于铝土矿矿石选矿的选择性絮凝剂。

背景

铝土矿矿石是天然存在的异质材料，它主要由一种或多种氢氧化铝矿物和脉石矿物如石英、氧化铁、二氧化钛、铝硅酸盐(粘土)组成。在铝土矿中发现的氢氧化铝矿物通常是三水铝石Al(OH)₃、勃姆石 γ-AlO(OH)和硬水铝石α-AlO(OH)。在全球范围内，大多数获得的铝土矿用作通过湿化学苛性碱浸出方法(通常称为拜耳法)制造氧化铝(Al₂O₃)的进料。随后，通过在天然或合成冰晶石(Na₃AlF₆)的熔融浴中电解还原氧化铝，由精制过程产生的大部分所得氧化铝继而用作生产铝金属的原料，这被称为Hall-Héroult法。

通常，拜耳法包括将富含氧化铝的矿物溶解在热的苛性碱溶液中、分离不溶性相、随后三水铝石沉淀和将三水铝石煅烧成氧化铝的关键步骤(Misra, C., Industrial Alumina Chemicals ACS, Monograph 184; 1986, Amer Chem Soc, Washington, 8-53页)。通常，首先将铝土矿压碎并在约60℃下在苛性碱溶液中研磨。与苛性碱溶液接触的硅酸盐矿物如高岭石形成Na₂SiO₃、NaAl(OH)₄和水。因此，溶液中存在的硅酸根阴离子根据等式1(下文)产生拜耳方钠石垢。方钠石还含有其他无机物质，最常见的是硫酸盐、碳酸盐、氯化物、铝酸盐和氢氧化物(在等式1中表示为X)。

浆料贮存通常将80-90％的反应性二氧化硅转化为方钠石，其余部分在消化中被转化。消化条件根据铝土矿的铝相分布来精调，例如，如果三水铝石是可回收的氧化铝的唯一来源，则消化在140-155℃的温度下进行。消化时间通常不是由三水铝石溶解的动力学来确定，而是通过残留方钠石形成(更重要的是，溶液中可溶性二氧化硅的还原)的动力学来确定。此外，消化中的反应时间不是由氧化铝溶解动力学来决定，而是保持在最小以避免石英的过度溶解，石英的过度溶解提供了反应性二氧化硅。通常，方钠石与红泥残余物一起丢弃，导致液体中氢氧化钠的损失(每摩尔反应性二氧化硅至少1摩尔NaOH)。这种液体中氢氧化钠的损失导致经济上的损失，并且与铝土矿的反应性二氧化硅含量相关。通常认为处理反应性二氧化硅含量大于约8％重量的铝土矿是不经济的。因此，提高铝土矿精矿的等级对于高效的铝土矿选矿至关重要。

世界铝土矿资源估算总计在550-750亿吨(Bray, L., U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 2012年1月)。该体积定义为经济的提取潜在地可行的铝土矿。然而，该估算不包括未确定的储量或较低等级的铝土矿矿床，认为这些矿床不能用目前的铝土矿选矿技术经济上可行地提取(约占世界铝土矿资源的55-66％)。这种较低等级的铝土矿储量通常包含高含量的反应性二氧化硅。

较低等级的铝土矿源的处理包括除去不需要的矿物(如硅酸盐和粘土)，这些是矿石岩本身(脉石)的固有部分。在这些选矿过程中，使用诸如破碎、研磨(grinding)、研磨(milling)、重力或重介质分离、筛选、磁力分离和/或泡沫浮选的技术分离脉石，以改进所需矿物的浓度并除去杂质。开发用于铝土矿的选矿的新工艺可能为经济地处理这些低质量矿石提供机会。