一种含高岭石的矿物生产氧化铝的方法与流程

本发明涉及铝工业工程
技术领域：
，具体涉及一种含高岭石的矿物生产氧化铝的方法，可以处理得到铝硅比高的高铝料。
背景技术：
：自2008年以来，氧化铝生产的原料矿石品位a/s(铝硅比)在4.5-5.2之间，中国每年消耗的铝土矿将近1亿吨，而我国铝土矿资源量仅25亿吨，而且60％以上的矿石品位小于a/s4.5。目前铝土矿品位在a/s3.0以上的，也被采用配入适量高品位矿石的方法，使其均品位达到约a/s4.0后，使用完毕。剩下的a/s在3.0以下的低品位铝土矿由于铝硅比低，氧化铝生产成本高，所以氧化铝生产企业都不愿采用，此类矿石往往成为废矿、呆矿，或在开采中采富丢贫而遭到破坏和丢弃。随着铝土矿品位的逐年走低，对低品位铝土矿进行处理加工，进行高效的资源综合利用，以满足铝工业生产的要求，成为一个重要的研究方向。目前对于低品位铝土矿的综合利用方法研究，主要见于浮选方法、煅烧方法、酸处理等。以一水硬铝石和高岭石(也即高岭土)为主的低品位铝土矿，是我国常见的一种铝土矿，产区包括山西交口、孝义，河南陕县等。这类铝土矿由于高岭石等脉石矿物嵌布粒度细、矿物性质复杂，采用浮选，缺乏有效的浮选药剂、产品回收率低，成本高；采用煅烧，煅烧温度高，造成能耗大，且溶出性能变差、溶出效率低；直接酸浸生产聚合氯化铝，其中的一水硬铝石难以利用，造成资源的大量浪费。与此同时，煤矸石是夹杂在煤层中的岩石，是采煤和洗选煤炭过程中排放的固体废弃物，是我国排放量最大的工业废物之一。煤矸石中富含的高岭石亦称煤系高岭石。目前，我国煤矸石产量约占原煤产量的15％～20％，积存已经达到70亿吨，且以年排放量1.5亿吨的速度快速增长。矸石的化学成分比较复杂。煤矸石主要的成分为硅铝酸盐，其中约含有40％～60％左右的sio2、15％～50％左右的al2o3，具有很大的开发利用价值，实现煤矸石的综合利用，不仅解决占用大量的土地，还能缓解空气、水资源、土地资源等方面的环境问题。因此，研究设计一种低成本、高效率的工艺方法，处理以一水硬铝石和高岭石为主的低品位铝土矿以及煤系高岭石，充分利用高岭石含量高且易活化的特点，以解决其低品位、难利用的问题，提高资源的综合利用率，对于我国的铝工业生产将具有重大意义。技术实现要素：本发明的目的是提供一种含高岭石的矿物生产氧化铝的方法，可以处理得到高铝硅比的铝精矿，同时还能得到用于净水剂生产的原料以及硅酸钠。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种含高岭石的矿物生产氧化铝的方法，包括以下步骤：s1：将含高岭石的矿物焙烧活化，焙烧温度为400～700℃，焙烧时间0.3～2h，所述含高岭石的矿物为低品位铝土矿或煤矸石；所述低品位铝土矿是以一水硬铝石和高岭石为主、一水硬铝石和高岭石的质量百分比含量之和占60％以上、且铝硅比a/s<3的铝土矿，所述煤矸石为高岭石的质量百分比含量占30％以上的煤矸石；s2：对焙烧活化后的含高岭石的矿物进行酸浸处理，酸浸所用酸为磷酸、盐酸、硝酸、硫酸中的任一种或几种的混合，酸浸处理体系的液固比为1:1～6:1，酸浸处理温度20～110℃，酸浸处理从低品位铝土矿或煤矸石中浸溶分离出高岭石中的铝，酸浸处理后过滤，得到含铝的酸浸液，酸浸液为净水剂生产原料，得到的酸浸滤饼进行下一步处理；s3：将所述酸浸滤饼与碱混合，然后加水配成液固比为1:1～4:1的反应浆料，之后进行溶出脱硅，在20～110℃下反应0.3～2h，反应完毕后过滤，得到的滤液为硅酸钠溶液，所得的滤饼经处理获得以氧化铝为主、铝硅比a/s>10的高铝料。优选地，步骤s1中，低品位铝土矿或煤矸石经破碎成矿粉后再进行焙烧，矿粉的磨矿细度为小于0.074mm筛网粒级的矿粉占总矿粉重量的20％～100％。优选地，步骤s1中，焙烧用设备为回转窑、竖窑、沸腾炉、竖风炉中的任一种。优选地，步骤s2中，酸浸处理方法为一段酸浸或多段逆流酸浸。多段逆流酸浸可以将高岭石中的铝尽可能的完全分离出来。优选地，步骤s2中，酸的用量按浓酸计，为所述焙烧活化后的低品位铝土矿或煤矸石矿粉重量的30～200％。优选地，步骤s3中，所用碱为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的任一种或几种混合。优选地，步骤s3中，碱的用量按固体碱计，碱的重量为酸浸滤饼的30～200％。本发明可以处理以一水硬铝石和高岭石为主的低品位铝土矿，或含高岭石30％以上的煤矸石，首先将铝土矿或者煤矸石焙烧，活化高岭石中的铝和硅；然后采用酸进行酸浸，浸出提取高岭石中的铝，得到可用于生产净水剂的原料以及酸浸渣；酸浸渣再经碱溶脱硅，用碱在常压、用量适中、温度较低的条件下夺取高岭石酸浸后的硅，夺取高岭石中硅形成硅酸钠，最后经过滤分离，获得硅酸钠滤液和高氧化铝滤饼，碱溶滤饼是以al2o3为主、铝硅比大于10的铝精矿，作为氧化铝生产原料使用，可降低氧化铝行业的生产成本。硅酸钠滤液可作为硅胶、黏结剂等的原材料。处理煤矸石时，在焙烧的时候还可以利用煤矸石里面的热量，降低焙烧燃料的用量，解决综合处理煤矸石问题。本发明高岭石生产氧化铝的方法，利用酸碱联合综合处理低品位铝土矿或煤矸石，根据高岭石的铝、硅易活化，焙烧后采用酸浸分离高岭石中的铝，酸浸渣再在常压低温下与碱反应，使碱与硅形成硅酸钠可溶性物质进行脱硅，最终获得硅酸钠溶液和高铝硅比的铝精矿，高铝硅比铝精矿即为氧化铝生产原料。本发明采用焙烧-酸浸-碱溶联合的方法处理，整个工艺过程无废渣废水产生，经济环保。本发明提出的低品位铝土矿/煤矸石高效利用方法工艺简单，资源利用率高，药剂消耗低，投资小，成本低廉，拓宽了氧化铝生产来源渠道，对推动铝工业的可持续发展有着良好的工业应用前景。本发明解决了低品位铝土矿/煤矸石难利用、回收率低等问题，提高了资源的综合利用率，对于我国的铝工业生产具有重大意义。附图说明图1是本发明实施例4进行两段逆流浸出的流程示意图。具体实施方式为了便于理解本发明，下面结合实施例对本发明进行更详细的说明。实施例1取铝硅比a/s为3.03的低品位铝土矿，进行酸碱联合法综合处理。低品位铝土矿的成分分析见表1。表1包括以下步骤：1、采用破碎机首先将该低品位铝土矿原矿粉碎，然后采用球磨机磨矿至小于0.074mm筛网粒级的矿粉重量占比为60％，得到低品位铝土矿原矿矿粉；2、采用回转窑进行焙烧，焙烧温度600℃，焙烧1.5h，将高岭石进行活化，得到活化的低品位铝土矿；3、采用搪瓷反应釜进行酸浸，加入浓盐酸，浓盐酸重量为矿量的100％，加水配成液固比为3：1的酸浸体系，酸浸温度80℃，酸浸反应30min，过滤，从焙烧的低品位铝土矿的高岭石中分离出铝元素，得到氧化铝10.46％、氧化铁0.63％的酸浸滤液和酸浸渣；4、酸浸渣加入渣重的150％的氢氧化钠固体，用水调成液固比1：1的反应浆液，调温至100℃，保温溶出1h，过滤，经过滤获得硅酸钠溶液和高铝硅比的铝精矿。本实施例的铝土矿原矿和得到的铝精矿技术指标具体见表2。表2样品名称产率％品位al2o3％品位sio2％铝硅比铝精矿47.589.234.0322.14低品位铝土矿原矿100.0047.1415.543.03实施例2取铝硅比为2.49的低品位铝土矿，进行酸碱联合法综合处理。低品位铝土矿的成分分析见表3。表3包括以下步骤：1、采用破碎机首先将该低品位铝土矿原矿粉碎，然后采用球磨机磨矿至小于0.074mm筛网粒级的矿粉重量占比为65％，得到低品位铝土矿原矿矿粉；2、采用回转窑进行焙烧，焙烧温度580℃，焙烧2h，将高岭石进行活化，得到活化的低品位铝土矿；3、采用搪瓷反应釜进行酸浸，加入浓硫酸量为矿量的100％，加水配成液固比为3：1的酸浸体系，酸浸温度100℃，反应60min，过滤，从焙烧的低品位铝土矿的高岭石中分离出铝元素，得到氧化铝10.78％、氧化铁0.43％的酸浸滤液和酸浸渣；4、酸浸渣加入渣重的200％的1：1的氢氧化钾和氢氧化钠混合碱，用水调成液固比1：1反应浆液，调温至100℃，保温溶出1h，过滤，经过滤获得硅酸钠溶液和高铝硅比的铝精矿。本实施例的铝土矿原矿和得到的铝精矿技术指标具体见表4。表4样品名称产率％品位al2o3％品位sio2％铝硅比铝精矿45.889.26.0114.83低品位铝土矿原矿10048.3419.412.49实施例3取铝硅比为1.85的低品位铝土矿，进行酸碱联合法综合处理。低品位铝土矿的成分分析见表5。表5包括以下步骤：1、采用破碎机首先将该低品位铝土矿原矿粉碎，然后采用球磨机磨矿至小于0.074mm筛网粒级的矿粉重量占比为70％，得到低品位铝土矿原矿矿粉；2、采用回转窑进行焙烧，焙烧温度660℃，焙烧2h，将高岭石进行活化，得到活化的低品位铝土矿；3、采用搪瓷反应釜进行酸浸，加入浓硫酸量为矿量的85％，加水配成液固比为3：1的酸浸体系，酸浸温度95℃，酸浸反应60min，过滤，得到氧化铝11.38％、氧化铁0.41％的酸浸滤液和酸浸渣；4、酸浸渣加入渣重的150％的1：1的碳酸钠和氢氧化钠混合碱，用水调成液固比1：1反应浆液，调温至100℃，保温溶出1h，过滤，经过滤获得硅酸钠溶液和高铝硅比的铝精矿。本实施例的铝土矿原矿和得到的铝精矿技术指标具体见表6。表6样品名称产率％品位al2o3％品位sio2％铝硅比铝精矿42.375.26.5111.55低品位铝土矿原矿10046.425.131.85实施例4取铝硅比为1.40的低品位铝土矿，进行酸碱联合法综合处理。低品位铝土矿的成分分析见表7。表7包括以下步骤：1、采用破碎机首先将该低品位铝土矿原矿粉碎，然后采用棒磨机磨矿至小于0.074mm筛网粒级的矿粉重量占比为80％，得到低品位铝土矿原矿矿粉；2、采用回转窑进行焙烧，焙烧温度660℃，焙烧2h，将高岭石进行活化，得到活化的低品位铝土矿；3、采用搪瓷反应釜进行酸浸，加入浓硫酸量为矿量的100％，加水配成液固比为3：1的酸浸体系，两段逆流浸出，浸出流程图如图1所示，温度100℃，酸浸反应60min，过滤，得到氧化铝9.37％、氧化铁0.45％的酸浸滤液和酸浸渣；4、酸浸渣加入渣重的150％的氢氧化钠，用水调成液固比1：1反应浆液，调温至100℃，保温溶出1h，过滤，经过滤获得硅酸钠溶液和高铝硅比的铝精矿。本实施例的铝土矿原矿和得到的铝精矿技术指标具体见表8。表8样品名称产率％品位al2o3％品位sio2％铝硅比铝精矿35.672.86.7910.72低品位铝土矿原矿10040.228.581.40实施例5取洗选煤矸石，进行酸碱联合处理。煤矸石的成分分析见表9。表9矿物钙长石伊利石高岭石石英菱铁矿金红石含量(％)7.33.738.630.718.51.42包括以下步骤：1、采用破碎机首先将该煤矸石原矿粉碎，然后采用棒磨机磨矿至小于0.074mm筛网粒级的矿粉重量占比为80％，得到煤矸石原矿矿粉；2、采用回转窑进行焙烧，焙烧温度620℃，焙烧2h，将高岭石进行活化，得到活化的煤矸石；3、采用聚四氟罐进行酸浸，加入浓盐酸量为矿量的100％，加水配成液固比为3：1的酸浸体系，进行浸出，温度100℃，酸浸反应45min，过滤，得到氧化铝10.29％、氧化铁0.37％的酸浸滤液和酸浸渣；4、酸浸渣加入渣重的170％的氢氧化钠，用水调成液固比2：1反应浆液，调温至100℃，保温溶出1h，过滤，经过滤获得硅酸钠溶液和高铝硅比的铝精矿。本实施例的煤矸石和铝精矿技术指标具体见表10。表10需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。当前第1页12