专利名称：一种一水硬铝石型铝土矿的高压溶出方法
技术领域：
本发明涉及一种一水硬铝石型铝土矿的高压溶出方法。
背景技术：
我国铝土矿绝大多数为一水硬铝石型铝土矿，具有高铝、高硅的特点。此外，我国铝土矿中通常含有2 4%的钛矿物，以金红石、锐钛矿和板钛矿的形态存在。在一水硬铝石型铝土矿拜耳法溶出过程中，钛矿物会使氧化铝的溶出率显著降低，且钛矿物在矿石中含量越高、越分散，其影响越大。目前消除钛矿物危害最行之有效的方法是在溶出体系中添加石灰，石灰的添加量通常为铝土矿的3 20%。
虽然添加石灰可以消除钛矿物的不利影响，还具有降低碱耗、改善赤泥的沉降性能等优点，但同时也带来一系列的危害1)由于生成水化石榴石，导致氧化铝损失增加；2) 显著增加赤泥量和赤泥洗水量，赤泥沉降和洗涤的负担加重，同时造成赤泥中各种有价元素浓度的稀释和蒸发工序能耗升高；3)煅烧的石灰中不可避免地含有碳酸钙，在铝土矿溶出过程中发生反苛化，使系统中碳酸钠浓度升高，导致蒸发排盐量增加，苛化量增大；4)由于石灰加入量大且不能循环利用，导致氧化铝生产成本增加。
为了消除钛矿物对氧化铝溶出的危害，也有文献曾报道过一些非石灰添加剂1) 镁、钡、锶等其他的碱土金属化合物，包括其氧化物、氯化物、碳酸盐以及硫酸盐等；2)其他含钙化合物，包括其碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、铝酸盐、铁铝酸盐等；3)氟化钠和氧化亚铁。这些添加剂虽然可以消除钛矿物的危害，但因添加剂成本高，或由于制备难、或引入的其他阴离子造成苛性碱的消耗、或影响产品质量等原因而未能工业应用。
因此，有必要开发添加量少、易获得、不引入其他有害杂质的添加剂，消除一水硬铝石型铝土矿溶出过程中钛矿物的危害，实现一水硬铝石型铝土矿氧化铝生产过程的节能减排和高效经济利用。发明内容
本发明的目的是针对石灰对拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝过程中的危害，提出一种一水硬铝石型铝土矿的无钙高压溶出方法。
为了达到上述目的，本发明的方法，包括如下步骤
I)原矿浆制备按配料分子比为I. 3 I. 5，将一水硬铝石型铝土矿、循环母液和添加剂配制成原矿浆，其中循环母液的Na2Ok浓度为220 260g/L、苛性比值为3. O 3. 5， 添加剂为铁粉，铁粉添加量按循环母液体积计为O. 2 15g/L ；
2)高压溶出原矿浆在240 280°C下溶出30 90min，获得溶出浆液。
本发明的另一种方案包括如下步骤
I)原矿浆制备按配料分子比为I. 3 I. 5，将一水硬铝石型铝土矿、循环母液和添加剂配制成原矿浆，其中循环母液的Na2Ok浓度为220 260g/L、苛性比值为3. O 3. 5， 添加剂为醚类纤维素，醚类纤维素的添加量按循环母液体积计为O. I 5g/L ；
2)高压溶出原矿浆在240 280°C下溶出30 90min，获得溶出浆液。
本发明的另一种方案包括如下步骤
I)原矿浆制备按配料分子比为I. 3 I. 5，将一水硬铝石型铝土矿、循环母液和添加剂配制成原矿浆，其中循环母液的Na2Ok浓度为220 260g/L、苛性比值为3. O 3. 5， 添加剂为铁粉和醚类纤维素的混合物，该混合物的添加量按循环母液体积计为O. I 15g/ L ；
2)高压溶出原矿浆在240 280°C下溶出30 90min，获得溶出浆液。
优选地，所述醚类纤维素为羧甲基纤维素钠或者羧甲基淀粉钠的一种或两种。
本发明通过在一水硬铝石型铝土矿的高压溶出过程中添加非钙添加剂，与钛矿物的表面发生物理化学作用，降低溶液中钛酸根离子的浓度，从而消除钛矿物对氧化铝溶出的阻滞作用。本发明不仅可以消除石灰的各种危害，还可降低氧化铝的损失、提高氧化铝的溶出率、降低赤泥渣量和洗水量，有利于赤泥中各种有价元素的富集和综合利用。
具体实施方式
实施例I
用分析纯锐钛矿型TiO2与Al2O3粉的混合物模拟一水硬铝石型铝土矿，将混合物、 循环母液(IOOmL)和铁粉配制成原矿浆，其中Al2O3粉为工业氢氧化铝在马弗炉中1200°C煅烧3h所得，Al2O3粉的配入量为120g/L ；Ti02的配入量为3. 6g/L ;循环母液的组成为=Na2Ok 浓度为220. 34g/L，Al2O3浓度为120. 58g/L ;按循环母液体积计，铁粉添加量为15g/L。所制备的原矿浆进行高压溶出，溶出条件为温度250°C，时间30min。氧化铝溶出率为99. 25%, 溶出渣质量为2. 52g。在对比实验中，不添加铁粉，添加混合物质量7%的石灰，其他条件均相同，其氧化铝溶出率为95. 27%，溶出渣质量为2. 81g。
实施例2
实验原料及溶出条件同实施例I。改变铁粉的添加量，按循环母液体积计，添加铁粉5g/L时，氧化铝溶出率为96. 58%，溶出渣质量为I. 15g。在对比实验中，不添加铁粉， 添加混合物质量7 %的石灰，其他条件均相同，其氧化铝溶出率为95. 27 %，溶出渣质量为2.81g0
实施例3
实验原料同实施例1，改变铁粉的添加量,按循环母液体积计，添加铁粉O. 2g/L。 所制备的原矿浆进行高压溶出，其溶出条件为温度280°C，时间30min。氧化铝溶出率为 85. 43%，溶出渣质量为2. IOgo在对比实验中，不添加铁粉，添加混合物质量12%的石灰， 其他条件均相同，其氧化铝溶出率为95. 20%，溶出渣质量为3. 41g。
实施例4
改变添加剂种类和添加量，按循环母液体积计,添加CMC 5g/L,其他实验原料及溶出条件同实施例I。该条件下，氧化铝溶出率为97. 38%，溶出渣质量为O. 52g。在对比实验中，不添加CMC，添加混合物质量7%的石灰，其他条件均相同，其氧化铝溶出率为95. 27%, 溶出渣质量为2.81g。
实施例5
实验原料及溶出条件同实施例4。改变CMC的添加量，按循环母液体积计，添加CMC为2g/L。该条件下，氧化铝溶出率为85. 86%，溶出渣质量为2. Olg。在对比实验中，不添加CMC，添加混合物质量7%的石灰，其他条件均相同，其氧化铝溶出率为95. 27%，溶出渣质量为2. 81g。
实施例6
改变添加剂种类和添加量，按循环母液体积计,添加CMC O. lg/L,其他实验原料同实施例I。所制备的原矿浆进行高压溶出，其溶出条件为温度280°C，时间30min。该条件下，氧化铝溶出率为81. 29%，溶出渣质量为2. 51g。在对比实验中，不添加CMC，添加混合物质量12%的石灰，其他条件均相同，其氧化铝溶出率为95. 20%，溶出渣质量为3. 41g。
实施例7
改变添加剂种类和添加量，按循环母液体积计,添加CMS 5g/L,其他实验原料及溶出条件同实施例I。该条件下，氧化铝溶出率为96. 30%，溶出渣质量为O. 53g。在对比实验中，不添加CMS，添加混合物质量7%的石灰，其他条件均相同，其氧化铝溶出率为95. 27%, 溶出渣质量为2.81g。
实施例8
添加混合添加剂，按循环母液体积计，同时添加铁粉O. 2g/L和CMCO. lg/L,其他实验原料同实施例I。所制备的原矿浆进行高压溶出，其溶出条件为温度270°C，时间30min。 该条件下，氧化铝溶出率为90. 75%，溶出渣质量为I. 50g ;而在对比实验中，不添加混合添加剂，添加混合物质量7%的石灰，其他条件均相同，其氧化铝溶出率为97. 85%，溶出渣质量为2. 60g。
实施例9
按配料分子比为I. 50计，将一水硬铝石型铝土矿、循环母液(IOOmL)和铁粉配制成原矿浆，其中铝土矿的主要成分如表I ;循环母液组成=Na2Ok浓度为220. 34g/L，Al2O3浓度为120. 58g/L ;铝土矿配入量为200g/L ;按循环母液体积计，添加铁粉15g/L。所制备的原矿浆进行高压溶出，其溶出条件为温度280°C，时间30min。氧化铝的实际溶出率为 82. 50%，溶出渣质量为7. 34g ;而在对比实验中，不添加铁粉，添加干矿石量7%的石灰，其他条件均相同，其氧化铝的实际溶出率为81. 25%，溶出渣质量为16. 80g。
表I我国某一水硬铝石型铝土矿的主要化学成分
权利要求
1.一种一水硬铝石型铝土矿的高压溶出方法，其特征是，包括如下步骤 1)原矿浆制备按配料分子比为I.3 I. 5，将一水硬铝石型铝土矿、循环母液和添加剂配制成原矿浆，其中循环母液的Na2Ok浓度为220 260g/L、苛性比值为3. O 3. 5，添加剂为铁粉，铁粉添加量按循环母液体积计为O. 2 15g/L ； 2)高压溶出原矿浆在240 280°C下溶出30 90min，获得溶出浆液。
2.一种一水硬铝石型铝土矿的高压溶出方法，其特征是，包括如下步骤 1)原矿浆制备按配料分子比为I.3 I. 5，将一水硬铝石型铝土矿、循环母液和添加剂配制成原矿浆，其中循环母液的Na2Ok浓度为220 260g/L、苛性比值为3. O 3. 5，添加剂为醚类纤维素，醚类纤维素的添加量按循环母液体积计为O. I 5g/L ； 2)高压溶出原矿浆在240 280°C下溶出30 90min，获得溶出浆液。
3.一种一水硬铝石型铝土矿的高压溶出方法，其特征是，包括如下步骤 1)原矿浆制备按配料分子比为I.3 I. 5，将一水硬铝石型铝土矿、循环母液和添加剂配制成原矿浆，其中循环母液的Na2Ok浓度为220 260g/L、苛性比值为3. O 3. 5，添加剂为铁粉和醚类纤维素的混合物，该混合物的添加量按循环母液体积计为O. I 15g/L ； 2)高压溶出原矿浆在240 280°C下溶出30 90min，获得溶出浆液。
4.根据权利要求2或者3的一种一水硬铝石型铝土矿的高压溶出方法，其特征是，所述醚类纤维素为羧甲基纤维素钠或者羧甲基淀粉钠的一种或两种。
全文摘要
本发明公开了一种一水硬铝石型铝土矿的高压溶出方法，包括以下步骤1)原矿浆制备按配料分子比为1.3～1.5，将一水硬铝石型铝土矿、循环母液和添加剂配制成原矿浆，其中循环母液的Na2Ok浓度为220～260g/L、苛性比值为3.0～3.5，添加剂为铁粉，铁粉添加量按循环母液体积计为0.2～15g/L；2)高压溶出原矿浆在240～280℃下溶出30～90min，获得溶出浆液。本发明在一水硬铝石型铝土矿的高压溶出过程中，不采用添加石灰的传统方法，改用新型的添加剂以达到理想的氧化铝溶出效果。同时，还可降低氧化铝的损失，降低反苛化量、降低赤泥量和洗水量，并利于赤泥中各种有价元素的富集和综合利用。
文档编号C01F7/02GK102976375SQ201210529200
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月1日 优先权日2012年12月1日
发明者李小斌, 余顺文, 张芳, 彭志宏, 刘桂华, 周秋生, 齐天贵 申请人:中南大学