專利名稱：一種環(huán)保型鋁土礦綜合冶煉技術(shù)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種環(huán)保型的，適用于硅、鐵、硫含量高的一水型和三水型鋁土礦石進(jìn)行綜合冶煉的新技術(shù)方案。利用本發(fā)明技術(shù)方案，在冶煉過(guò)程中，脫硅和拜耳溶出處理均可實(shí)現(xiàn)Na2O和Al2O3“零”損耗、Na2O·H2O無(wú)限循環(huán)利用，并一次性地將硅、鐵、硫含量高的鋁土礦分離出硅酸鈣、氧化鋁、鎵、鐵精礦粉、鈦酸鈣等，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁土礦資源高效綜合開發(fā)利用，無(wú)廢棄尾礦，使資源利用率充分提高。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有工業(yè)冶煉鋁土礦的基本實(shí)用方法主要有兩種，即拜耳法和燒結(jié)法，其中拜耳法最為廣泛使用。拜耳法包括苛性納拜耳法和石灰拜耳法。燒結(jié)法包括堿石灰燒結(jié)法和石灰石燒結(jié)法。由于各種技術(shù)方法存在自身的技術(shù)優(yōu)特點(diǎn)，為了發(fā)揮各技術(shù)方法的優(yōu)勢(shì)，人們又發(fā)展了拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法，包括串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種。這些方法共同的技術(shù)目標(biāo)是從鋁土礦中提煉出Al2O3；其共同的技術(shù)手段是使鋁土礦中Al2O3最終形成可溶性較好的Na2O·Al2O3而被溶出；其共同缺陷是不能有效地提取鋁土礦中其它礦物成分，如鐵(Fe)、鈦(Ti)等，而視SiO2和TiO2為有害組分，最后將富含F(xiàn)e2O3、CaO·TiO2的尾礦泥——赤泥丟棄，不僅冶煉成本高，更重要是造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
鋁土礦中的主要礦物成份為Al2O3、Fe2O3、SiO2、TiO2和伴生稀有金屬鎵(Ga)等。除Al2O3和稀有金屬鎵(Ga)品位達(dá)到工業(yè)要求外，F(xiàn)e2O3、SiO2、TiO2含量也較高。如我國(guó)桂西堆積型鋁土礦，Al2O3、Fe2O3、SiO2、TiO2和稀有金屬鎵(Ga)的平均含量分別約為50％、25％、8％、4％和0.085‰。
究拜耳法來(lái)說(shuō)，當(dāng)處理SiO2含量較高的鋁土礦石時(shí)，為減少設(shè)備結(jié)垢現(xiàn)象，通常在生產(chǎn)中利用部分溶出礦漿循環(huán)母液，在100℃±條件下經(jīng)長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)攪拌，實(shí)現(xiàn)對(duì)原礦漿進(jìn)行預(yù)脫硅處理。但這樣也僅只脫除鋁土礦中易溶的高嶺石等，而無(wú)法脫除鋁土礦中難溶的石英石等，SiO2的脫除率低。其次，由于母液中含有Na2O·Al2O3，SiO2在溶出過(guò)程中均以Na2O·Al2O3·1.7SiO2·H2O(水合鋁硅酸鈉)析出，這就不可避免地造成Na2O和Al2O3的損失，使冶煉成本增高，Al2O3的提取率降低。尤其鐵含量高的鋁土礦石，經(jīng)提煉出Al2O3后，其尾礦泥——赤泥中Fe2O3含量通常會(huì)高達(dá)35～50％，甚至更高，直接丟棄尾礦泥——赤泥，勢(shì)必造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等不良現(xiàn)象。由于赤泥成分復(fù)雜，欲對(duì)赤泥進(jìn)行二次綜合開發(fā)利用，技術(shù)難度非常大，生產(chǎn)成本高而失去其經(jīng)濟(jì)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種環(huán)保型的，適用硅、鐵、硫含量高的一水型和三水型鋁土礦進(jìn)行綜合冶煉的新技術(shù)方案。本方案主要技術(shù)特點(diǎn)首先將鋁土礦粉加熱到高溫(500～900℃)，并通入CO↑或加入活性C粉，使鋁土礦中氧化鐵還原成鐵的單質(zhì)，同時(shí)使三水鋁和一水軟鋁石均變?yōu)橄鄬?duì)難溶的一水硬鋁石(最低溶出溫度為235℃)。當(dāng)鋁土礦石為高硫型時(shí)，則在高溫還原鐵之前期加入充足O2↑，使礦石中的S轉(zhuǎn)化為SO2↑，實(shí)現(xiàn)脫硫的目的；然后，使用不含偏鋁酸鈉的氫氧化鈉溶液，在120～200℃環(huán)境下，使絕大部分SiO2組分溶出成Na2O·SiO2，經(jīng)沉淀分離，在Na2O·SiO2溶液中加入CaO·H2O，使之生成CaO·SiO2沉淀和可用于循環(huán)脫硅作業(yè)的Na2O·H2O溶液，從而實(shí)現(xiàn)快速無(wú)損耗預(yù)脫硅處理，這種脫硅時(shí)間可控制在1小時(shí)內(nèi)完成；再后，根據(jù)拜耳溶出原理將含鐵鋁土礦粉中的Al2O3進(jìn)行拜耳溶出；在清洗尾礦泥或稀釋溶出礦漿的過(guò)程中，或在“脫硅處理”之前或之后，利用磁吸分離方法將鐵質(zhì)吸出；最后剩余的尾礦泥中主要成分則為CaO·TiO2，可用作生產(chǎn)鈦的原料。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁土礦的高效綜合開發(fā)利用。
由上所述，本發(fā)明技術(shù)方案是一次性地對(duì)鋁土礦資源進(jìn)行高效綜合開發(fā)利用的技術(shù)方案，無(wú)廢棄尾礦，屬環(huán)保型鋁土礦資源綜合開發(fā)技術(shù)方案。本發(fā)明技術(shù)方案的工藝流程如附圖所示，其中，粗線框中內(nèi)容為本發(fā)明創(chuàng)新技術(shù)環(huán)節(jié)。


附圖所示，流程圖中各粗線框內(nèi)容為本發(fā)明創(chuàng)新技術(shù)環(huán)節(jié)，帶下劃線部分為端點(diǎn)物質(zhì)，或?yàn)楣に嚵鞒讨行枰度氲纳a(chǎn)原料，或?yàn)楣に嚵鞒讨蝎@得的生產(chǎn)成品。
粗線框(1)的主要功能(目標(biāo))有三點(diǎn)，一是脫硫；二是還原鐵；三是使各型鋁石成分均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)難溶的一水硬鋁石，為實(shí)現(xiàn)高溫快速脫硅處理提供必要而寬松的溫度條件。
粗線框(2)是實(shí)現(xiàn)Na2O和Al2O3均為“零”損耗、Na2O·H2O循環(huán)利用的脫硅處理工藝技術(shù)路線。它與傳統(tǒng)預(yù)脫硅作業(yè)不同之處在于一是使用不含偏鋁酸鈉的專用氫氧化鈉循環(huán)母液(1)進(jìn)行脫硅處理，而非傳統(tǒng)工藝技術(shù)采用的含偏鋁酸鈉的拜耳溶出礦漿氫氧化鈉循環(huán)母液(2)進(jìn)行脫硅處理，避免了在SiO2被溶出過(guò)程中生成Na2O·Al2O3·1.7SiO2·H2O(水合鋁硅酸鈉)而造成Na2O和Al2O3的損失；二是SiO2溶出過(guò)程處于更高溫、高壓狀態(tài)(120～200℃)，一般在185℃±，使SiO2溶出率增高，溶出時(shí)間大為縮短。
粗線框(3)的主要功能(目標(biāo))是在稀釋溶出礦漿的同時(shí)，利用磁吸分離方法將鐵從尾礦泥中分離和清洗出來(lái)，獲得鐵含量高的鐵精礦粉產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案與目前各種公開的拜耳溶出技術(shù)方案相比有其特殊性、復(fù)雜性和優(yōu)勢(shì)，如果仍采用現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)來(lái)實(shí)施本發(fā)明技術(shù)，不僅設(shè)備投資巨大，而且能耗大增，因而是得不償失的。但如果在實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案時(shí)考慮將高溫脫硫和還原鐵后的高溫鋁土礦粉作為后續(xù)對(duì)鋁土礦粉進(jìn)行拜耳溶出的熱源物質(zhì)，并在脫硅、拜耳溶出和循環(huán)母液濃縮處理等環(huán)節(jié)采用本人發(fā)明的“來(lái)復(fù)嵌套、螺旋線性通路及管道化換能生產(chǎn)技術(shù)”來(lái)實(shí)施本發(fā)明方案，則不僅使設(shè)備系統(tǒng)小型化、簡(jiǎn)單化和模塊化設(shè)計(jì)，投資不增，反而大量減少。并由于該發(fā)明技術(shù)具有高效循環(huán)利用熱能的特點(diǎn)，因此也使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中能耗較傳統(tǒng)拜耳溶出技術(shù)節(jié)省40％以上，同時(shí)更具有環(huán)保效能。
關(guān)于“磁吸分離鐵處理”，具體實(shí)施時(shí)可以安排在“脫硅處理”之前或之后，或安排在“氧化鋁溶出處理”之后。總之，“磁吸分離鐵處理”越往流程系統(tǒng)的前面進(jìn)行，則所得到的鐵精礦粉，其鐵的含量就越低，即鐵精礦粉的品質(zhì)就越差，并且存在氧化鋁損失的現(xiàn)象，但“拜耳溶出”時(shí)的負(fù)荷量就少，有利于提高設(shè)備對(duì)鋁土礦的加工效率；相反，“磁吸分離鐵處理”越往流程系統(tǒng)的后面進(jìn)行，則所得到的鐵精礦粉，其鐵的含量就越高，即鐵精礦粉的品質(zhì)就越好，并且可以避免或減少氧化鋁損失的現(xiàn)象，但“拜耳溶出”時(shí)的負(fù)荷量增大，不利于提高設(shè)備對(duì)鋁土礦的加工效率。因此，具體實(shí)施本發(fā)明技術(shù)時(shí)，關(guān)于“磁吸分離鐵處理”的切入點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際鋁土礦的品質(zhì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，選擇一個(gè)合適的切入點(diǎn)進(jìn)行“磁吸分離鐵處理”。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提供一種環(huán)保型的，適用于硅、鐵、硫含量高的一水型和三水型鋁土礦石進(jìn)行綜合冶煉的新技術(shù)方案。該發(fā)明技術(shù)方案的關(guān)鍵技術(shù)之一是在冶煉過(guò)程中首先營(yíng)造高溫(500～900℃)環(huán)境條件，依次通入充足的O2，使礦石中的S轉(zhuǎn)化為SO2↑，實(shí)現(xiàn)脫硫的目的；其后，利用碳(C)粉或CO氣體使鋁土礦粉中的Fe2O3還原成鐵(Fe)的單質(zhì)，并保持鐵(Fe)的單質(zhì)狀態(tài)。然后在稀釋Al2O3溶出濃礦漿或清洗分離尾礦泥過(guò)程中，或在“脫硅處理”之前或之后，利用磁吸分離法將鐵(Fe)從熟礦粉、濁礦漿或尾礦泥中分離清洗出來(lái)，實(shí)現(xiàn)鋁、鐵同時(shí)選冶的目的。
2.根據(jù)權(quán)力要求1，本發(fā)明技術(shù)方案在實(shí)施鋁、鐵同時(shí)選冶時(shí)，由于營(yíng)造高溫(500～900℃)環(huán)境條件，使之初的三水鋁石和一水軟鋁石均變?yōu)橄鄬?duì)難溶的一水硬鋁石(最低溶出溫度為235℃)，為實(shí)現(xiàn)高溫、高壓快速脫硅處理提供必要的、寬松的溫度條件(120～200℃)，一般在185℃±，使SiO2溶出率增高，溶出速度更快。
3.根據(jù)權(quán)力要求1，經(jīng)脫硫、還原鐵等處理后的鋁土礦粉仍處于高溫狀態(tài)(500～900℃)，本發(fā)明技術(shù)方案將其作為脫硅、拜耳溶出或循環(huán)母液濃縮等處理過(guò)程的熱源物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)和高效節(jié)能的目的。
4.根據(jù)權(quán)力要求2，在進(jìn)行拜耳溶出Al2O3之前，使用不含偏鋁酸鈉的專用氫氧化鈉循環(huán)母液(1)進(jìn)行脫硅處理，而非傳統(tǒng)工藝技術(shù)采用的含偏鋁酸鈉的拜耳溶出礦漿氫氧化鈉循環(huán)母液(2)進(jìn)行脫硅處理，避免了在SiO2被溶出過(guò)程中生成水合鋁硅酸鈉(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·H2O)而造成Na2O和Al2O3的損失，實(shí)現(xiàn)Na2O和Al2O3均為“零”損耗、Na2O·H2O循環(huán)利用的脫硅處理工藝技術(shù)路線。
5.在實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案過(guò)程中，其脫硅、拜耳溶出和循環(huán)母液濃縮處理等環(huán)節(jié)有效地采用本人發(fā)明的“來(lái)復(fù)嵌套、螺旋線性通路及管道化換能生產(chǎn)技術(shù)”，使設(shè)備系統(tǒng)小型化、簡(jiǎn)單化，大大減少設(shè)備投資，并實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)、高效節(jié)能和環(huán)保的目的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種環(huán)保型的，適用于硅、鐵、硫含量高的一水型和三水型鋁土礦石進(jìn)行綜合冶煉的新技術(shù)方案。利用本發(fā)明技術(shù)方案，在冶煉過(guò)程中，脫硅和拜耳溶出處理均可實(shí)現(xiàn)Na
文檔編號(hào)C22B3/00GK1995412SQ20061016715
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月9日
發(fā)明者周耀瑜 申請(qǐng)人:周耀瑜