专利名称：一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段溶出工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段溶出エ艺，属于轻金属冶金的氧化铝生产技术领域。
背景技术：
铝土矿的类型主要有三水铝石矿、一水软铝石矿和一水硬铝石矿，以及一水软铝石-三水铝石混合型矿。氧化铝エ业上采用拜耳法溶出铝土矿时，通常主要根据矿石类型选择合适的溶出エ艺制度。采用拜耳法溶出铝土矿生产氧化铝时，三水铝石矿的溶出性能最好，エ业上一般采用低温(145 175°C )、低苛性碱浓度(Na2O 120_140g/L)溶出30-60min,即可使矿石中的氧化铝充分溶出；一水硬铝石矿的溶出性能最差，通常需要在高温(245 280°C )、浓碱(> 220g/L)条件下溶出60_90min，才能使矿石中的氧化铝充分溶出；一水软铝石的溶出性能则介于三水铝石和一水硬铝石矿之间。一水软铝石-三水铝石 混合型矿中一般含一水软铝石较少(く 20% )，在采用拜耳法一段溶出一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿生产氧化铝时，若采用三水铝石的溶出制度，则矿石中的一水软铝石将不能溶出而进入赤泥，导致矿石中氧化铝回收率低；若选择一水软铝石的溶出制度，虽能保证矿石中氧化铝充分溶出，氧化铝回收率高，但由于三水铝石和一水软铝石均经过高温溶出，矿浆流量大、溶出时间长，因而造成氧化铝生产能耗高、设备投资大、成本高。为了解决拜耳法一段溶出此类混合型铝土矿生产氧化铝所存在的上述问题，国内外先后提出了多种混合型铝土矿生产氧化铝的ニ段溶出エ艺。在欧洲专利EP0652850 (Alcan Int Ltd(CA))提出的ニ段溶出エ艺中，铝酸钠溶液晶种分解后得到的种分母液经蒸发浓缩后的合格循环碱液分成二部分，其中一部分进行一段溶出，即在现行的三水铝石矿的处理温度下( 145°C )溶出混合型铝土矿浆中的三水铝石矿，使三水铝石矿中的氧化铝充分溶出，溶出矿浆经沉降分离，得到沉降溢流和底流；然后，对沉降溢流进行脱硅处理获得硅量指数较高的脱硅溶液，另一部分循环碱液和部分脱硅溶液混合制备游离苛性碱浓度为145-150g/L(Na2C03#)的铝酸钠溶液，此溶液用于ニ段溶出，即在高温(240-2600C )和高压条件下溶出一段溶出矿浆沉降分离所得底流，使底流中的一水软铝石充分溶出；剩余的一段脱硅溶液加入到ニ段溶出矿浆的自蒸发过程，与ニ段溶出矿浆混合，自蒸发降温后的ニ段溶出混合矿浆的后续处理与常规拜耳法溶出矿浆的处理工序相同。美国专利US4994244提出了逆流ニ段溶出エ艺，全部循环碱液用于ニ段高温溶出，ニ段溶出液返回一段溶出，其一段溶出温度为120-150°C，ニ段溶出温度为220-260°C。而欧洲专利EP0652181、FR9313601 (Aluminium Pechiney)提出的ニ段溶出方法中，则把循环碱液分成三部分，第一部分循环碱液与混合型铝土矿混合，在高固含条件下进行矿浆预脱硅；然后，第二部分循环碱液和ニ段溶出液加入到预脱硅后的矿浆中，进行一段溶出，一段溶出温度为135-180°C，溶出时间为7-20min ;—段溶出矿浆沉降分离得到溢流和底流，溢流经叶滤后获得的精液用于种分，底流中加入第三部分循环碱液后进行ニ段溶出，ニ段溶出温度为240-2500C，溶出时间为15-20min。ニ段溶出矿浆经沉降分离，其溢流返回一段溶出，底流经洗涤后外排。该专利与美国专利US4994244提出的逆流ニ段溶出エ艺类似，其区别在于该专利的一段溶出除了加入ニ段溶出液外，还同时加入部分循环碱液以减少ニ段高温溶出过程的液量。以上国外所提出的ニ段溶出エ艺可显著提高混合型铝土矿中氧化铝的回收率，或明显降低氧化铝的生产能耗，但所提出的一段和ニ段溶出温度均较高，或ニ段溶出液苛性比较高，设备腐蚀严重，生产能耗仍然较高。而国内专利CN100999A提出的ニ段法处理工艺中，采用石灰(添加量为矿石质量的1-3% )作为溶出过程的添加剂；一部分循环碱液与混合型铝土矿浆混合后进行一段溶出，溶出温度为95-110°C，循环碱液浓度Na2O 180 240g/L，溶出时间为l_10h。一段溶出矿浆经沉降分离得到溢流和底流，底流经过滤机过滤得到滤饼，而溢流和滤液与ニ段溶出矿浆混合。滤饼与另一部分循环碱液混合后进行ニ段高温溶出，溶出温度为220-280°C，溶出时间为20-60min，一段和ニ段的溶出液分子比均为I. 3-1. 5。此エ艺中由于石灰的加入，造成氧化铝回收率下降、赤泥量増加，一段溶出矿浆的沉降底流中溶液浓度高、苛性比低，过滤困难。
发明内容
本发明针对一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿中一水软铝石含量较少的特点，通过改善一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿ニ段溶出的エ艺制度，显著減少ニ段高温溶出过程的物料流量，实现拜耳法经济处理一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿生产氧化招。本发明提出的一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿ニ段溶出エ艺包括如下主要步骤I) 一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿矿浆进行一段低温、短时间溶出，获得ー段低温溶出矿浆；2)对一段低温溶出矿浆进行沉降分离，获得一段底流和一段溢流；3) 一段底流加入系统补碱，调配后进行矿浆预脱硅；4)对预脱硅浆液进行ニ段高温溶出，得到ニ段高温溶出矿浆；5) 一段溢流与ニ段高温溶出矿浆混合，混合矿浆进行稀释脱硅和沉降分离，分离的溢流经叶滤后送种分，分离的底流送赤泥洗涤系统。主要エ艺參数为所述一段低温溶出温度为100 145°C，循环碱液浓度Na2O 130 180g/L，溶出时间为10 20分钟，溶出液分子比为I. 25 I. 55 ;所述一段底流经调配后进行矿浆预脱硅的温度为95 105°C，预脱硅时间为3 8小时；所述ニ段高温溶出原矿浆的碱液浓度Na2O 150 240g/L，溶出温度为200 240°C，配料分子比I. 20 I. 45，溶出时间为10 40分钟，溶出液分子比为I. 25 I. 50。本发明相对于已有处理一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的エ艺，主要有如下优点1)在常压、短时间内溶出一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿中易溶出的三水铝石，难溶出一水软铝石则通过高温处理，既可保证氧化铝的充分利用，又可大幅度降低溶出能耗；2) —段溶出矿浆经沉降分离后获得的底流加入系统补碱后在高固含条件下进行矿浆预脱硅，既有利于减缓ニ段高温溶出加热表面的结疤，又可以减少预脱硅浆液的体积；3)溶出过程不添加石灰，可以减少氧化铝的损失和赤泥量。应用本发明将解决拜耳法处理一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿过程中存在的矿石中氧化铝回收率低或投资大、能耗高、成本高等问题，实现以一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿为原料、采用ニ段溶出エ艺经济生产氧化铝的目标。
图I是本发明处理一水软铝石-三水铝石混合矿的ニ段溶出技术原则流程。
具体实施例方式实施例I采用铝硅比(A/S)为6的一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿为原料，其中一水 软铝石矿物质量百分含量占20%。将绝大部分循环碱液与此混合型铝土矿按三水铝石全部溶出的配料分子比为I. 38、碱液浓度Na2O 130g/L、在110°C温度下溶出20min，一段溶出液的苛性分子比为1.40。在一段溶出矿浆沉降分离的底流中加入苛性碱及剩余的循环碱液，按矿浆碱浓度Na2O 183g/L、底流中一水软铝石溶出的配料分子比为I. 37进行矿浆调配。调配好的矿浆在100°C温度下预脱硅6小吋，预脱硅率50%。预脱硅浆液直接进行ニ段高温溶出，溶出温度为230°C，溶出时间为20min，ニ段溶出液的苛性分子比为1. 39，赤泥A/SO. 80。ニ段高温溶出浆液与一段低温溶出矿浆沉降分离的溢流混合，在100°C温度下进行稀释脱硅2小时，然后进行浆液的沉降分离，分离溢流的硅量指数为350，苛性比为I. 40。实施例2处理原料和一段低温溶出同实施例I。在一段溶出矿浆沉降分离的底流中加入苛性碱及剩余的循环碱液，按矿浆碱浓度Na2O 150g/L、底流中一水软铝石溶出的配料分子比为I. 33进行矿浆调配。调配好的矿浆在100°C温度下预脱硅6小吋，预脱硅率46%。预脱硅浆液直接进行ニ段高温溶出，溶出温度为230°C，溶出时间为20min，ニ段溶出液的苛性分子比为I. 35。ニ段高温溶出浆液与一段低温溶出矿浆沉降分离的溢流混合，在100°C温度下进行稀释脱硅2小时，然后进行浆液的沉降分离，分离溢流的硅量指数为380，苛性比为 I. 36。实施例3处理原料同实施例I。将循环碱液与混合型铝土矿按三水铝石全部溶出的配料分子比为I. 38，碱液浓度Na2O 180g/L，在100°C温度下溶出20min，一段溶出液的苛性分子比为I. 40。在一段溶出矿浆沉降分离的底流中加入苛性碱，按矿浆碱浓度Na2O 240g/L、底流中一水软铝石溶出的配料分子比为I. 30进行矿浆调配。调配好的矿浆在95°C温度下预脱硅8小吋，预脱硅率40%。预脱硅浆液直接进行ニ段高温溶出，溶出温度为230°C，溶出时间为lOmin，ニ段溶出液的苛性分子比为1.32。ニ段高温溶出浆液与一段低温溶出矿浆沉降分离的溢流混合，在100°C温度下进行稀释脱硅I. 5小时，然后进行浆液的沉降分离，分离溢流的硅量指数为280，苛性比为I. 35。实施例4处理原料同实施例I。将循环碱液与此混合型铝土矿按三水铝石全部溶出的配料分子比为I. 23，碱液浓度Na2O 180g/L，在145°C温度下溶出lOmin，一段溶出液的苛性分子比为1.25。在一段溶出矿浆沉降分离的底流中加入苛性碱，按矿浆碱浓度Na2O 200g/L、底流中一水软铝石溶出的配料分子比为I. 35进行矿浆调配。调配好的矿浆在105°C温度下预脱硅3小吋，预脱硅率55%。预脱硅浆液直接进行ニ段高温溶出，溶出温度为200°C，溶出时间为40min，ニ段溶出液的苛性分子比为I. 36。ニ段高温溶出浆液与一段低温溶出矿浆沉降分离的溢流混合，在100°C温度下进行稀释脱硅I小时，然后进行浆液的沉降分离，分离溢流的硅量指数为250，苛性比为I. 34。实施例5处理原料同实施例I。将循环碱液与此混合型铝土矿按三水铝石全部溶出的配料分子比为I. 55，碱液浓度Na2O 140g/L，在100°C温度下溶出20min，一段溶出液的苛性分子比为1.55。在一段溶出矿浆沉降分离的底流中加入苛性碱，按矿浆碱浓度Na2O 180g/L、底流中一水软铝石溶出的配料分子比为I. 35进行矿浆调配。调配好的矿浆在105°C温度下预脱硅5小吋，预脱硅率38%。预脱硅浆液直接进行ニ段高温溶出，溶出温度为240°C，溶出 时间为30min，ニ段溶出液的苛性分子比为I. 25。ニ段高温溶出浆液与一段低温溶出矿浆沉降分离的溢流混合，在100°C温度下进行稀释脱硅2小时，然后进行浆液的沉降分离，分离溢流的硅量指数为320，苛性比为I. 45。实施例6处理原料同实施例1，一段溶出与实施例4相同。在一段溶出矿浆沉降分离的底流中加入苛性碱，按矿浆碱浓度Na2O 210g/L、底流中一水软铝石溶出的配料分子比为1.50进行矿浆调配。调配好的矿浆在105°C温度下预脱硅6小吋，为20min，ニ段溶出液的苛性分子比为1.50。ニ段高温溶出浆液与一段低温溶出矿浆沉降分离的溢流混合，在105°C温度下进行稀释脱硅2小时，然后进行浆液的沉降分离，分离溢流的硅量指数为330，苛性比为 I. 40。
权利要求
1.一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段溶出工艺，包括如下主要步骤 1)一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿矿浆进行一段低温、短时间溶出，获得一段低温溶出矿浆； 2)对一段低温溶出矿浆进行沉降分离，获得一段底流和一段溢流； 3)一段底流加入系统补碱，调配后进行矿浆预脱硅，获得预脱硅浆液； 4)对预脱硅浆液进行二段高温溶出，得到二段高温溶出矿浆； 5)一段溢流与二段高温溶出矿浆混合，对混合矿浆进行稀释脱硅和沉降分离，分离的溢流经叶滤后送种分，分离的底流送赤泥洗涤系统。
主要工艺参数为 所述一段低温溶出的温度为100 145°C，循环碱液浓度Na2O 130 180g/L，溶出时间为10 20分钟，溶出液分子比为I. 25 I. 55 ; 所述一段底流经调配后进行矿浆预脱硅的温度为95 105°C，预脱硅时间为3 8小时； 所述二段高温溶出原矿浆的碱液浓度Na2O 150 240g/L，溶出温度为200 240°C，配料分子比I. 25 I. 45，溶出时间为10 40分钟，溶出液分子比为I. 25 I. 50。
2.根据权力要求I所述的方法，其特征在于溶出过程不添加石灰；
3.根据权力要求I所述的方法，其特征在于在一段低温溶出矿浆沉降分离的底流中通过加入系统补碱进行料浆调配、矿浆预脱硅；
4.根据权力要求I所述的方法，其特征在于一段低温溶出矿浆经沉降分离后获得的一段溢流与二段高温溶出矿浆混合，混合矿浆进行稀释脱硅、沉降分离；
5.根据权力要求I所述的方法，其特征在于系统补碱主要加入到一段底流调配、脱硅过程，系统循环碱液主要加入到一段低温溶出前的矿浆调配过程。
全文摘要
本发明涉及一种一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段溶出工艺，其特征在于溶出过程不加石灰，在常压、短时间内溶出一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿中易溶的三水铝石，难溶的一水软铝石则通过高温处理。该法既可保证氧化铝充分回收，又可大幅降低溶出能耗；一段底流加入系统补碱后在高固含条件下进行矿浆预脱硅，既有利于减缓二段高温溶出加热表面结疤，又可减少预脱硅浆液体积；溶出过程不加石灰，可减少氧化铝损失和赤泥量。应用本发明将解决拜耳法溶出一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿过程中存在的氧化铝回收率低或投资大、能耗高等问题，实现以一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿为原料、采用两段溶出工艺经济生产氧化铝的目标。
文档编号C01F7/02GK102826577SQ201110157210
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者李小斌, 彭志宏, 刘桂华, 周秋生, 齐天贵, 杨毅 申请人:长沙瑞德新材料科技发展有限公司, 北京鑫恒铝业有限公司