专利名称：一种环保型铝土矿综合冶炼技术方案的制作方法
技术领域：
本发明提供一种环保型的，适用于沉积层状和次生堆积各型硅、铁、硫含 量高的一水型和三水型铝土矿石进行综合选冶的新技术方案。利用本发明技术方案，在对铝土矿的选冶过程中，脱硅和拜耳溶出处理均可实现Na20和A1203 "零"损耗、Na2OH20无限循环利用，并一次性地将硅、铁、硫含量高的铝土 矿分离出硅酸钙、氧化铝、镓的半成品、铁精矿粉、钛酸钙等，实现对铝土矿 资源高效综合开发利用，无废弃尾矿排放，使资源利用率充分提高。
背景技术：
目前，国内外现有工业冶炼铝土矿的基本实用方法主要有两种，即拜耳法 和烧结法，其中拜耳法最为广泛使用。拜耳法包括苛性纳拜耳法和石灰拜耳法。 烧结法包括碱石灰烧结法和石灰石烧结法。由于各种技术方法存在自身的技术 优特点，为了发挥各技术方法的优势，人们又发展了拜耳一烧结联合法，包括 串联法、并联法和混联法三种。这些方法共同的技术目标是从铝土矿中提炼出 A1203;其共同的技术手段是使铝土矿中Ab03最终形成可溶性较好的Na20Al203 而被溶出；其共同缺陷是不能有效地提取铝土矿中其它矿物成分，如铁(Fe)、 钛(Ti)等，而视Si02和Ti02为有害组分，最后将富含Fe203、 CaOTi02的尾 矿泥——赤泥丢弃，不仅冶炼成本高，更重要是造成资源浪费和环境污染。铝土矿中的主要矿物成份为A1203、 Fe203、 Si02、 Ti02和伴生稀有金属镓 (Ga)等。除Al203和稀有金属镓(Ga)品位达到工业要求外，Fe203、 Si02、 Ti02含量也较高。如我国桂西堆积型铝土矿，A1203、 Fe203、 Si02、 1102和稀有 金属镓(Ga)的平均含量分别约为50%、 25°/。、 8%、 4%和0.085%。。究拜耳法来说，当处理Si02含量较高的铝土矿石时，为减少设备结垢现象,通常在生产中进行预脱硅处理。日前，主要使用两种方法。方法一浮选预脱硅法，这种方法较快速高效，但往往需要将铝土矿加工到极细，否则，将由于Si02和Al203结晶在一起，使八1203造成损失；方法二利用部分溶出矿浆循环母液，在10(TC士条件下经长达10小时搅拌，实现对原矿浆进行预脱硅处理。 这样方法生产效率低，且也仅只脱除铝土矿中易溶的高岭石等，而无法脱除铝土矿中难溶的石英石等，Si02的脱除率低。其次，由于母液中含有Na20Al203， Si02在溶出过程中均以Na20 A1203 1.7Si02 H20 (水合铝硅酸钠)析出，这 就不可避免地造成Na20和A1203的损失，使冶炼成本增高，A1203的提取率降 低。尤其铁含量高的铝土矿石，经提炼出Al203后，其尾矿泥——赤泥中Fe203 含量通常会高达35 50%，甚至更高，直接丢弃尾矿泥——赤泥，势必造成资 源浪费和环境污染等不良现象。由于赤泥成分复杂，欲对赤泥进行二次综合开 发利用，技术难度非常大，生产成本高而失去其经济意义。发明内容本发明提供一种环保型的，适用于原生沉积层状、次生堆积等各型硅铁硫 含量高的一水和三水型铝土矿进行综合选冶的新技术方案。本方案主要依据 A1203-H20物系在不同温度和压力条件下可以变相，以及各物相具有不同物理和 化学特性的特点实现铝土矿资源的综合利用。首先，将铝土矿粉与水混合，并加热到20(TC以上，主要使铝土矿石中的三 水铝成分变成相对难溶入NaOH溶液的一水软铝石或一水硬铝石，然后将其降 温至20(TC以下，加入NaOH，实现较高温快速预脱硅处理。经沉淀后，向 Na20Si02溶液中加入CaOH20,使之生成CaOSi02沉淀和可用于循环脱硅作 业的Na2OH20母液，从而实现快速无损耗预脱硅处理；其次，对经过预脱硅的铝土矿泥作干燥处理，并加热到高温(500~750°C) 进行焙烧，在焙烧过程中逆向通入充足的CO t或随加热的铝土矿粉加入活性C 粉，使铝土矿中氧化铁还原成铁的单质，同时使一水软铝石和一水硬铝石分别 变为相对易溶的的入-Al203和比表面积较大、化学活性较高、相对易溶的a -A1203。当铝土矿石为高硫型时，则在加热铝土矿粉的过程中加入充足02 f ， 使矿石中的S转化为S02 t ,实现脱硫的目的；第三，将焙烧后的铝土矿粉加入到NaOH溶液中，搅拌并加热到120 285 °C，使铝土矿粉中的A1,GK被拜耳溶出成偏铝酸钠(Na2OAl203)。在"拜耳溶 出A1203"之前或之后，均可利用磁吸分离方法将铁质吸出，得到铁精矿粉；经上述步骤后，剩余的尾矿泥中主要成分则为CaOTi02,可用作生产钛的 原料。由上所述，本发明技术方案是一次性地对铝土矿资源进行高效综合开发利 用的技术方案，无废弃尾矿，属环保型铝土矿资源综合开发技术方案。本发明4技术方案的工艺流程之一如附图所示，其中，虚线框中内容为本发明创新技术 环节。
附图所示，流程图中未被虚线框框住的部分为目前铝土矿选矿工艺公开的 技术内容，而流程图中虚线框内的内容则为本发明创新技术环节，带一条下划 线的端点物质为工艺流程需要投入的生产原料，带二条下划线的端点物质为工 艺流程中获得的生产成品或半成品。依工艺流程顺序，对图中虚线框内各主要技术环节及其功能描述如下1) 将磨细的铝土矿粉加水，搅拌，并加热到20(TC以上，主要目的是使铝土矿粉中的三水铝成分改相为较难溶的一水软铝石或一水硬铝石，为后续的高温脱提供较宽松的温度条件；2) 对上述经改性的铝土矿浆稍做降温处理，至20(TC以下，如185°C，然 后加入Na2OH20溶液，实现高温快速预脱硅处理。3) 预脱硅后进行沉淀分离，其沉淀物则为脱硅后的铝土矿泥，送焙烧处理； 其溶液主要为Na20Si02溶液，加入Ca0H20，使之生成CaOSi02沉淀和可用 于循环脱硅作业的Na2OH20母液，从而实现快速、且无Na20和Al203损耗的 预脱硅处理；4) 对脱硅后的铝土矿泥做焙烧(500~750°C)处理，主要功能(目的)一 是在加热铝土矿粉的过程中加入充足02 t ，使矿石中的S转化为S02t，实现 脱硫；二是在焙烧过程中逆向通入充足的CO t或随加热的铝土矿粉加入活性C 粉，使铝土矿中氧化铁还原成铁的单质；三是使铝土矿粉中的一水软铝石或一 水硬铝石分别变为相对易溶的的入-Al203和比表面积较大、化学活性较高、相 对易溶的a _A1203，实现较易溶出铝土矿中A1203的目的。5) 经拜耳溶出后，.利用磁吸分离方法将铁质吸出，得到铁精矿粉。剩余的 尾矿泥成分则主要为CaOTi02，可用作生产钛的原料。
具体实施方式
本发明技术方案与目前各种公开的拜耳溶出技术方案相比有其特殊性、复 杂性和优势，如果仍采用现有设备技术来实施本发明技术，不仅设备投资巨大，而且能耗大增。但如果在实施本发明技术方案时考虑将高温脱硫和还原铁后的 高温铝土矿粉作为对铝土矿粉进行预脱硅、拜耳溶出和循环母液蒸馏浓縮处理 的热源物质，并在脱硅、拜耳溶出和循环母液浓縮处理等环节采用本人发明的 "来复嵌套、螺旋线性通路及管道化换能生产技术"(专利申请号 200610149184.3)来实施本发明方案，则不仅使设备系统小型化、简单化，而且 可以进行模块化设计，投资不增，反而大量减少。并由于该发明技术具有高效 循环利用热能的特点，因此也使整个生产过程中能耗较传统拜耳溶出技术节省 40%以上。关于磁吸分离铁处理，具体实施时可以安排在氧化铝被拜耳溶出处理之前 或之后。如果磁吸分离铁处理设置在拜耳溶出之前进行，则所得到的铁精矿粉 的品质较差，并且存在氧化铝损失的现象，但拜耳溶出时的负荷量就少，有利 于提高设备的产能；相反，如果磁吸分离铁处理设置在拜耳溶出之后进行，则 所得到的铁精矿粉的品质较好，且不存在氧化铝损失的现象，但拜耳溶出时的 负荷量较大，不利于提高设备的产能。因此，具体实施本发明技术时，关于"磁 吸分离铁处理"的切入点，应根据实际铝土矿的品质特点和设计要求，选择一 个合适的切入点进行"磁吸分离铁处理"。对于硅含量很高的铝土矿，可以考虑先进行浮选法预脱硅处理，然后再利 用本发明技术方案进行第二次脱硅处理。
权利要求
1、本发明提供一种环保型的，适用于沉积层状和次生堆积各型硅、铁、硫含量高的一水型和三水型铝土矿石进行综合选冶的新技术方案。该发明技术方案的关键技术是依据氧化铝水合物(Al2O3-H2O)物系在不同温度和压力条件下可以变相，以及各物相具有不同物理和化学特性的特点实现铝土矿资源的综合利用。
2、 根据权利要求1，首先，将铝土矿粉与水混合，搅拌，并加热到200°C 以上，主要使铝土矿石中的三水铝成分变成相对难溶入NaOH溶液的一水软铝 石或一水硬铝石，然后将其降温至20(TC以下，加入NaOH，实现预脱硅处理， 经沉淀后，向Na2OSi02溶液中加入CaOH20，使之生成CaOSi02沉淀和可用 于循环脱硅作业的Na2OH20母液，从而实现快速无损耗预脱硅处理；
3、 根据权利要求l，对经过预脱硅的铝土矿泥作干燥处理，并加热到高温 (500~750°C)进行焙烧，在焙烧过程中逆向通入充足的COt或随加热的铝土矿粉加入活性C粉，使铝土矿中氧化铁还原成铁的单质，同时使一水软铝石和 一水硬铝石分别变为相对易溶的的入-Al203和比表面积较大、化学活性较高、 相对易溶的a-Al203。当铝土矿石为高硫型时，则在加热铝土矿粉的过程中加入 充足02t，使矿石中的S转化为S02t ，实现脱硫的目的；
4、 根据权利要求3，将焙烧后的铝土矿粉加入到NaOH溶液中，搅拌并加 热到120 285°C,使铝土矿粉中的A1，CM皮拜耳溶出成偏铝酸钠(Na,OAl,OO。 并在"拜耳溶出八1203"之前或之后，利用磁吸分离方法将铁质从中吸出，得到 铁精矿粉，实现铝铁综合利用；
5 、根据权利要求3，经脱硫、还原铁等处理后的铝土矿粉仍处于高温状 态(500 750°C),本发明技术方案将其作为脱硅、拜耳溶出或循环母液浓縮等. 处理过程的热源物质，实现高效生产和高效节能的目的。
6、在实施本发明技术方案过程中，其脱硅、拜耳溶出和循环母液浓縮处 理等环节有效地采用本人发明的"来复嵌套、螺旋线性通路及管道化换能生产 技术"(专利申请号200610149184.3)，使设备系统小型化、简单化，大大减少 设备投资，并实现高效生产、高效节能和环保的目的。
全文摘要
本发明提供一种环保型的，适用于沉积层状和次生堆积各型硅、铁、硫含量高的一水型和三水型铝土矿石进行综合选冶的新技术方案。利用本发明技术方案，在对铝土矿进行选冶过程中，脱硅和拜耳溶出处理均可实现Na<sub>2</sub>O和Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>“零”损耗、Na<sub>2</sub>O·H<sub>2</sub>O无限循环利用，并一次性地将硅、铁、硫含量高的铝土矿分离出硅酸钙、氧化铝、镓产品、铁精矿粉、钛酸钙等，实现对铝土矿资源高效综合开发利用，无废弃尾矿，使资源利用率充分提高。
文档编号C22B1/02GK101280354SQ20071018171
公开日2008年10月8日 申请日期2007年10月20日 优先权日2006年12月9日
发明者周耀瑜 申请人:周耀瑜