一种从低品位红土铁矿中提铝的方法与流程

本发明涉及一种低品位红土铁矿的选矿工艺，尤其涉及一种从低品位红土铁矿中提铝的方法。

背景技术：

红土铁矿，是一种典型的热带地区风化—淋积—残余矿床，主要产于超基性岩（橄榄岩）上部的红土风化壳中，也称风化壳型红土铁矿，主要矿物有针铁矿、赤铁矿等一些含水氧化铁矿物组成，化学成分以fe2o3含量高为特征。世界各地的红土铁矿类型不完全相同，它是相对于硫化镍矿的一种含镍矿石，其矿石中主要含镍成分为氧化镍。印尼中苏拉威西省莫罗哇丽县和东南苏拉威西省北科纳威县境内东部沿海附近广泛区分布一种红土铁矿层，一般厚10-15米，层位自上而下为：表土层、褐铁矿层、褐泥层、腐泥矿层、中风化原岩（左图）。铁矿层位于上部，厚度一般3-8米，颗粒中等，颜色较深，含铁量较高，一般45-55%，例如，印尼东南苏拉威西省北科纳威红土铁矿、莫罗哇丽红土铁矿、菲律宾红土铁矿化学多元素分析结果见表1。

表1印尼东南苏拉威西省北科纳威红土铁矿化学多元素分析结果

世界上红土铁矿资源丰富，主要分布在环太平洋亚热带—热带海洋气候多雨地区，以印尼、菲律宾为主要产地，全世界储量达500亿吨以上。储量巨大，开采方便，一直以来，由于红土铁矿受矿石选冶技术限制和生产成本偏高的制约，没有得到很好的开发和利用。印尼苏拉威西的红土铁矿与其它铁矿不同，其伴生的一些其它元素含量较高，特别是al2o3含量偏高，平均在11%左右，最高可达18%，冶炼时会造成矿渣粘稠，高炉利用系数低，这是印尼红土铁矿的一大特点。例如，菲律宾红土铁矿矿物组成见表2，红土铁矿中铝的赋存状态见表3。

表2红土铁矿样品中矿物组成

表3红土铁矿中铝的赋存状态

红土铁矿中有用元素铝的赋存状态主要以三水铝石形式存在，其次以高岭土、绿泥石等粘土矿物形式存在，少量以类质同象形式存在于褐铁矿之中。在所有类型的铝土矿中，三水铝石型铝土矿是最易溶出的一种铝土矿。

与全球铝土矿储量巨大相比，中国铝土矿资源比较贫乏。有关专家指出，按照保有查明储量预计，中国铝土矿资源储量不容乐观，甚至有专家预计，到2015年前后，中国铝土矿资源将基本枯竭。由于是中国铝土矿资源稀缺，因此回收利用再生铝资源非常迫切。为了增强铝资源保障能力，促进铝产业可持续发展，应该快速与周边国家建立起资源经济合作伙伴关系，最大限度地分享境外资源，这是解决中国铝土矿资源不足的根本途径，也是最有效的途径。如何有效利用世界上拥有丰富资源量、开采成本低廉的红土铁矿，以及这类矿石中有价金属铝、钴、铬等的综合利用是国际一直未彻底解决的一大难题。

从红土铁矿中回收铁、镍、钴、铝的困难在于，在进行化学处理分离金属有用成分之前通常不能通过物理方式充分富集镍的有用成分，即无法用选矿的技术进行富集，这使得红土镍矿的处理成本很高。目前,红土镍处理工艺归纳起来，主要有选矿工艺和冶炼工艺。红土镍矿选矿工艺回收现阶段的研究主要包括还原培烧-磁选工艺、氯化离析-磁选工艺及直接磁选工艺等。还原焙烧-磁选工艺,即首先对原矿进行磨矿,再将磨好的原矿与还原剂混合后进行髙温还原倍烧,最后进行磁选,得到镍铁精矿。红土镍矿选冶回收工艺主要分为火法、湿法及火法-湿法联合三大类。冶炼工艺主要包括火法冶炼工艺、湿法冶炼工艺、火法-湿法联合冶炼工艺。红土镍矿的火法冶炼工艺包括还原熔炼生产镍铁工艺、还原硫化熔炼生产镍鋶工艺；湿法冶炼工工艺主要有：高压酸浸工艺（简称为hpal）、常压酸浸工艺、堆浸工艺及微生物浸出；火法-湿法联合冶炼工艺有还原焙烧-氨浸工艺(简称为rral),硫酸化焙烧-水浸、氯化倍烧-水浸、还原倍烧-酸浸工艺。目前，国内外红土镍矿广泛应用的选冶处理方法是火法冶炼和高压酸浸工艺。火法冶炼应用较早，技术成熟，但随着高品位红土镍矿资源日益匮乏，其经济性明显降低；高压酸浸工艺代表当今红土镍矿选冶的发展方向，hpal工艺消耗的硫酸比按化学计量溶解矿石中的非铁金属成分所需的硫酸更多；hpal工艺只限于处理主要为褐铁矿类的原料；镍、钴浸出率低；浸出渣量大，而且是硅和铁的混合渣，使得红土铁矿的主要成分铁不能经济有效的开发利用。该工艺投资大、流程长，污染严重，形成较大规模的工艺却较少。

cn101273146a的发明专利，提出了同时浸提褐铁矿和腐泥土矿或先浸提褐铁矿后浸提腐泥土矿的两步常压浸提方法，此方法申请所述的流程中提出在对浸出溶液进行处理以除去fe和a1时，需要加入中和剂中和浸出液中的残酸，使大部分铁以氢氧化铁的形式沉积，这会造成镍钴等有价元素的损失和料浆过滤困难。

cn101541985a的发明专利，提出了一种常压浸出褐铁矿和腐泥土矿的混合物的方法，但其铁沉淀产物为黄钾铁矾，黄钾铁矾中含有硫酸根，因此会增加浸出过程的酸耗；且黄钾铁矾是一种热力学不稳定的化合物，堆积和存放时会释放出硫酸，从而造成环境污染。

cn101006190a的发明专利，提出了一种用浓酸处理褐铁矿和腐泥土矿的混合物然后水浸出镍钴的方法，此方法产生的铁沉积物为除黄钾铁矾以外的三价铁氧化物或氢氧化物，但该申请的浸出时间需要12-48h，浸出时间较长，导致工艺周期较长，生产成本上升。

cn104831061a的发明专利，提出了一种从低品位红土镍矿中回收镍、钴和铁的方法。洗选分级得到高硅镁矿和低硅镁高铁矿；向高硅镁矿浆中加入足够的浓硫酸，在160℃～280℃高温下发生反应；固液分离得到常压浸出渣和常压浸出液；将常压浸出液和低硅镁高铁矿浆按比例加入加压反应器中，在195℃～240℃条件下加压浸出；随后对加压浸出滤液纯化，通过硫化物或氢氧化物沉淀或其它回收方法回收镍和钴；加压浸出渣用10%纯碱溶液洗涤后烘干得到铁精粉产品。该工艺投资大、流程长，污染严重。

技术实现要素：

为了克服上述选矿方法的不足，本发明所要解决的技术问题是利用化学选矿方法，提供一种成本低、回收质量和效率高、工艺简单，且操作性好的从低品位红土铁矿中提铝的低廉方法，实现了对低品位红土铁矿中铝的回收，提高铝资源综合利用率；同时将红土铁矿中铝、硅、铁进行高效分离，解决了红土铁矿冶炼时矿渣粘稠，高炉利用系数低的问题。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种从低品位红土铁矿中提铝的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）碱浸

将tfe含量范围为30%～40%，sio2含量为0%～3%、al2o3含量为12%～18%的红土铁矿，置于质量浓度为4%～55%的碱溶液中，在120℃～210℃的温度下于密闭容器中碱浸反应0.3～6小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，滤饼a为得到的tfe含量范围为60%～65%的铁精矿；

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在溶液温度为60~80℃条件下加入粒级-45微米占40~50%、-20微米占6~25%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为8~15g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为150~275kg/t原矿；

所述的碱溶液为naoh或koh水溶液、naoh和koh混合水溶液中的任意一种。

本发明的优点是：

本发明的方法综合运用碱浸及再结晶的方法处理红土铁矿，实现了红土铁矿中铝、铁、硅的高效分离，从而回收红土铁矿中铝；同时分离出的铁精矿中al和si含量大幅降低，sio2含量由0%～3%降至1%以下，al2o3含量由12%～18%降至1%以下，s含量降至0.1%以下；由于碱浸滤液中的【alo2】^—离子在一定条件下水解生成al（oh）3沉淀，同时释放出【oh】^—离子，所以碱浸过程中碱耗低，仅为10~20kg/t原矿，氢氧化铝产量为150~275kg/t原矿，提高了铝资源的利用率，同时为后续冶炼创造了更好的条件。

碱浸的过程对红土铁矿中si、al等元素进行了化学反应，形成了相应的盐。碱浸得到的naalo2则一部分溶解于碱液中，亦有一部分以二次沉淀形式混入固相。碱浸过程中的碱耗主要用于sio2的反应，反应掉1kg的sio2需消耗naoh1.33kg。因此，采用碱浸工艺处理低硅、高铝的低品位红土铁矿时，碱耗低，经济上更可行性。

再通过再结晶，将碱浸后滤液中的naalo2分解析出氢氧化铝，使红土铁矿中的铝得以回收利用。

采用该方法回收碱浸滤液中的铝，氢氧化铝产量为150~275kg/t原矿，提高了铝资源综合利用率；同时，将铁精矿品位由30%～40%提高到60%～65%，其中sio2含量小于1%，al2o3含量小于1%，s含量小于0.1%。该方法实现了对硅、铝、铁的有效分离，减少进入高炉s、si、al等杂质的含量，解决了红土铁矿冶炼时矿渣粘稠的问题，提高高炉利用系数，减少高炉渣的排放量，降低了炼铁成本，提高铝资源综合利用率。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明：

实施例1：

如图1所示。

1）碱浸

将tfe含量为30.5%，sio2含量为2.85%、al2o3含量为17.9%的红土铁矿，置于质量浓度为55%的naoh碱溶液中，在120℃的温度下于密闭容器中碱浸反应6.0小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，naoh消耗量14.0kg/t给矿，滤饼a即为得到的tfe含量为63.2%的最终铁精矿，其中al2o3含量为0.96%，sio2含量为0.85%。其化学反应式为：

al2o3+2naoh2naalo2+h2o

tsio2+2naohna2o·（sio2）t↓+h2o

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为60℃条件下加入粒级-45微米占40%、-20微米占25%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为8g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，其化学反应式为：

naalo2+2h2oal（oh）3↓+naoh

晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为261.73kg/t原矿。

实施例2：

1）碱浸

将tfe含量为39.8%，sio2含量为1.22%、al2o3含量为12.20%的红土铁矿，置于质量浓度为4%的naoh碱溶液中，在210℃的温度下于密闭容器中碱浸反应0.3小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，naoh消耗量10.4kg/t给矿，滤饼a即为得到的tfe含量为60.2%的最终铁精矿，其中al2o3含量为0.87%，sio2含量为0.30%。其化学反应式同实施例1；

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为65℃条件下加入粒级-45微米占42%、-20微米占15%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为10g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，其化学反应式同实施例1；

晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为175.6kg/t原矿。

实施例3：

1）碱浸

将tfe含量为34.1%，sio2含量为2.45%、al2o3含量为14.4%的红土铁矿，置于质量浓度为50%的naoh碱溶液中，在200℃的温度下于密闭容器中碱浸反应4.0小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，naoh消耗量19.8kg/t给矿，滤饼a即为得到的tfe含量为64.8%的最终铁精矿，其中al2o3含量为0.67%，sio2含量为0.88%。其化学反应式同实施例1；

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为70℃条件下加入粒级-45微米占44%、-20微米占20%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为11g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，其化学反应式同实施例1；

晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为211.80kg/t原矿。

实施例4：

1）碱浸

将tfe含量为32.2%，sio2含量为2.16%、al2o3含量为13.4%的红土铁矿，置于质量浓度为45%的naoh碱溶液中，在180℃的温度下于密闭容器中碱浸反应3.5小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，naoh消耗量17.0kg/t给矿，滤饼a即为得到的tfe含量为62.1%的最终铁精矿，其中al2o3含量为0.60%，sio2含量为0.85%。其化学反应式同实施例1；

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为75℃条件下加入粒级-45微米占46%、-20微米占16%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为12g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，其化学反应式同实施例1；

晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为196.42kg/t原矿。

实施例5：

1）碱浸

将tfe含量为36.0%，sio2含量为1.95%、al2o3含量为13.2%的红土铁矿，置于质量浓度为40%的koh碱溶液中，在160℃的温度下于密闭容器中碱浸反应3.0小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，koh消耗量16.8kg/t给矿，滤饼a即为得到的tfe含量为62.8%的最终铁精矿，其中al2o3含量为0.40%，sio2含量为0.80%。其化学反应式为：

al2o3+2koh2kalo2+h2o

tsio2+2kohk2o·（sio2）t↓+h2o

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为80℃条件下加入粒级-45微米占48%、-20微米占10%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为13g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，其化学反应式为：

kalo2+2h2oal（oh）3↓+koh

晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为196.42kg/t原矿。

实施例6：

1）碱浸

将tfe含量为37.0%，sio2含量为2.45%、al2o3含量为15.5%的红土铁矿，置于质量浓度为20%的koh碱溶液中，在140℃的温度下于密闭容器中碱浸反应2.0小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，koh消耗量18.8kg/t给矿，滤饼a即为得到的tfe含量为61.2%的最终铁精矿，其中al2o3含量为0.52%，sio2含量为0.85%。其化学反应式同实施例5；

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为67℃条件下加入粒级-45微米占50%、-20微米占6%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为14g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，其化学反应式同实施例5；

晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为230.54kg/t原矿。

实施例7：

1）碱浸

将tfe含量为38%，sio2含量为1.43%、al2o3含量为16.4%的红土铁矿，置于naoh质量浓度为20%、koh质量浓度为10%的碱溶液中，在130℃的温度下于密闭容器中碱浸反应0.5小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，naoh消耗量10kg/t给矿，koh消耗量6kg/t给矿，滤饼a即为得到的tfe含量为61.2%的最终铁精矿，其中al2o3含量为0.22%，sio2含量为0.75%，其化学反应式同实施例1及实施例5；

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为72℃条件下加入粒级-45微米占49%、-20微米占8%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为15g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，其化学反应式同实施例1及实施例5；

晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为248.00kg/t原矿。

对比例1：

将实施例7中的碱浸温度降低至110℃，碱浸反应后的铁精矿的品位较低，氢氧化铝产量低，具体如下：

1）碱浸

将tfe含量为38%，sio2含量为1.43%、al2o3含量为16.4%的红土铁矿，置于naoh质量浓度为20%、koh质量浓度为10%的碱溶液中，在110℃的温度下于密闭容器中碱浸反应0.5小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，滤饼a的tfe含量为42%，其中al2o3含量为14.0%，sio2含量为1.15%；

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为72℃条件下加入粒级-45微米占49%、-20微米占8%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为15g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c，晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为20.0kg/t原矿。

对比例2：

将实施例3中的红土铁矿碱浸工艺条件置于本发明的工艺条件之外，碱浸反应后的铁精矿的品位低，氢氧化铝产量低，具体如下：

1）碱浸

将tfe含量为34.1%，sio2含量为2.45%、al2o3含量为14.4%的红土铁矿，置于质量浓度为58%的naoh碱溶液中，在300℃的温度下于密闭容器中碱浸反应10.0小时，然后将反应物进行过滤，得碱浸滤饼a和滤液b，滤饼a的tfe含量为40.8%，其中al2o3含量为10.6%，sio2含量为1.28%；

2）再结晶

将步骤1）中的碱浸滤液b在温度为70℃条件下加入粒级-45微米占44%、-20微米占20%的晶种氢氧化铝，晶种氢氧化铝加入量为11g/l，然后再降温至室温并搅拌，结晶析出晶体c。晶体c为最终的铝产物氢氧化铝，氢氧化铝产量为50.4kg/t原矿。