本發(fā)明屬于鋁酸鈉生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)鋁酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)鋁土礦資源較為豐富，但是絕大多數(shù)為中低品位鋁土礦，具有高鋁，高硅，低鋁硅比(a/s)等特點(diǎn)，硅鋁比(以下簡(jiǎn)稱a/s)一般為2～6。此外，我國(guó)還有一些含鋁資源，比如粉煤灰等。隨著礦石品位的降低，各氧化鋁生產(chǎn)工藝成本均在逐漸增加，其中拜耳法工藝增幅最大。根據(jù)拜耳法的基本工藝和原理，當(dāng)鋁土礦a/s下降到5以下時(shí)，將很難再用拜耳法處理。針對(duì)于低品位鋁土礦，近年來氧化鋁工業(yè)界主要采用如下幾種方法。
中低品位鋁土礦處理方法主要有強(qiáng)化拜耳法、燒結(jié)法、拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法等。強(qiáng)化拜耳法是在拜耳法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)處理中低品位鋁土礦的方法，主要包括選礦拜耳法和石灰拜耳法。其中，選礦拜耳法采用選冶聯(lián)合處理中低品位鋁土礦，流程相對(duì)簡(jiǎn)單，但存在物理選礦難度大、原礦消耗量大、氧化鋁回收率低、浮選藥劑影響拜耳法流程等問題，同時(shí)選礦過程產(chǎn)生大量鋁硅比低于2的尾礦無法利用，造成資源的極大浪費(fèi)；石灰拜耳法是在拜耳法基礎(chǔ)上通過添加過量石灰以達(dá)到降低堿耗等作用，但石灰添加量大導(dǎo)致氧化鋁溶出率大幅降低、赤泥排出量增加、赤泥沉降負(fù)荷增大等問題。燒結(jié)法主要包括堿石灰燒結(jié)法和石灰燒結(jié)法，但能耗高、生產(chǎn)成本高是其發(fā)展的主要短板。堿石灰燒結(jié)法屬于濕法配料、濕法燒結(jié)，在燒結(jié)過程生料漿中40％左右的水分蒸發(fā)極大增加了生產(chǎn)總能耗，且燒結(jié)熟料中2cao·sio2穩(wěn)定性較低，二次反應(yīng)嚴(yán)重；石灰燒結(jié)法存在石灰配比高、棄渣量大、熟料氧化鋁浸出率低等問題。拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法包括串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法，能夠處理中低品位鋁土礦，但存在流程復(fù)雜、能耗高等問題，目前已基本被拜耳法所取代。其它如酸法和酸堿聯(lián)合法等工藝目前主要停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，存在氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量差、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等諸多問題。
縱觀以上處理中低品位鋁土礦的方法，燒結(jié)法和拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法由于其能耗和成本問題已基本被棄用，石灰拜耳法是特定歷史時(shí)期為解決堿耗問題而研發(fā)的，目前只有選礦拜耳法在中國(guó)鋁業(yè)中州分公司應(yīng)用。然而，經(jīng)過近些年的工業(yè)實(shí)踐，選礦拜耳法日益暴露出的問題已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行，成為其繼續(xù)推廣發(fā)展的瓶頸。因此，依托我國(guó)獨(dú)有的中低品位一水硬鋁石型鋁土礦，開發(fā)高效經(jīng)濟(jì)處理的新方法勢(shì)在必行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)鋁酸鈉的方法，利用一步堿熱法，在高溫溶出過程中添加鐵酸鈉及活性石灰的方法，高溫溶出過程中鋁以鋁酸鈉形式進(jìn)入溶液，而硅以鈣鐵榴石的形式留在溶出渣中。本發(fā)明的方法能夠大幅度提高氧化鋁的溶出率，具有流程短、效率高的特點(diǎn)，整個(gè)流程中物料實(shí)現(xiàn)了零排放。
(二)技術(shù)方案
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：
一種鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)鋁酸鈉的方法，包括下述步驟，
s1：將中低品位鋁土礦破碎磨細(xì)成礦粉；
s2：將礦粉、鐵酸鈉、活性石灰和循環(huán)母液混合制備成原料礦漿；
s3：將原料礦漿進(jìn)行堿熱溶出反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到溶出礦漿；
s4：將溶出礦漿稀釋得到稀釋液，將稀釋液進(jìn)行液固分離，得到溶出渣和溶出液，其中溶出液為鋁酸鈉溶液；
s5：將鋁酸鈉溶液蒸發(fā)后加晶種結(jié)晶并固液分離，得到鋁酸鈉和高分子比鋁酸鈉溶液；
s6：將所述高分子比鋁酸鈉溶液進(jìn)行調(diào)制，制成步驟s2中所用的循環(huán)母液。
優(yōu)選地，在赤泥、鐵酸鈉、活性石灰組成的原料礦漿中，各形態(tài)存在的鐵、鋁、鈣、硅總量分別以氧化物計(jì)，配料配方如下：
氧化鐵的總量與氧化鋁的總量的質(zhì)量比為0.2～0.6：1；
氧化鈣的總量與氧化鐵的總量的摩爾比為3～6：1。
優(yōu)選地，所述原料礦漿的液固比為2～5：1。
優(yōu)選地，步驟s6中所述高分子比鋁酸鈉溶液進(jìn)行苛堿濃度調(diào)制后得到循環(huán)母液，其中，循環(huán)母液中的苛堿濃度為150～250g/l，分子比為5～25。
優(yōu)選地，步驟s3中溶出反應(yīng)的溫度為150～250℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～2h。
優(yōu)選地，所述方法還包括：
步驟s7：將步驟s4中的溶出渣進(jìn)行洗滌并固液分離，得到鈣鐵榴石型赤泥和洗滌液；
步驟s8：將所述洗滌液用于步驟s4中稀釋所述溶出礦漿。
優(yōu)選地，步驟s5具體包括下述步驟：
s51：將晶種加入到蒸發(fā)后的鋁酸鈉溶液進(jìn)行結(jié)晶，得到結(jié)晶漿料；
s52：將結(jié)晶漿料進(jìn)行液固分離，得到高分子比鋁酸鈉溶液和鋁酸鈉。
優(yōu)選地，步驟s51中的結(jié)晶溫度為85～40℃，結(jié)晶時(shí)間為10～30h，晶種添加量為10～200g/l。
優(yōu)選地，步驟s1中的鐵酸鈉是含鐵原料與工業(yè)碳?jí)A燒結(jié)而成。
(三)有益效果
(1)與常規(guī)拜耳法相比，本發(fā)明的方法氧化鋁實(shí)際溶出率提高了15％以上，大幅度地提高了氧化鋁的溶出率；
(2)與常規(guī)拜耳法相比，本發(fā)明的方法產(chǎn)生的赤泥堿含量在0.5％以下；
(3)本發(fā)明的方法具有流程短、效率高的特點(diǎn)，整個(gè)流程綠色環(huán)保；
(4)產(chǎn)品鋁酸鈉即可單獨(dú)做試劑用來制備其他含鋁產(chǎn)品，也可作為原料通過簡(jiǎn)單的拜耳法制備冶金級(jí)氧化鋁。
附圖說明
圖1是本發(fā)明鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)鋁酸鈉方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明實(shí)施例中的中低品位鋁土礦，硅鋁比(以下簡(jiǎn)稱a/s)為2～6，鋁土礦、鐵酸鈉和石灰組成的原料礦中，總氧化鐵與總氧化鋁的質(zhì)量比以下簡(jiǎn)寫為f/a；總氧化鈣與總氧化鐵的摩爾比以下簡(jiǎn)寫為c/f；原料礦漿液固質(zhì)量比以下簡(jiǎn)寫為l/s。
鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)鋁酸鈉的方法，是指溶出渣為鈣鐵榴石型渣，一步堿熱法是指利用堿液(循環(huán)母液)對(duì)氧化鋁進(jìn)行一步水熱溶出處理的方法，生產(chǎn)的目標(biāo)產(chǎn)品為鋁酸鈉。
實(shí)施例1
本實(shí)施例采用的中低品位鋁土礦，主要化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，wt％)為：氧化鋁(al2o3)60.60％，二氧化硅(sio2)17.5％，其它為雜質(zhì)，其鋁硅比為3.5；
鐵酸鈉為含鐵原料與工業(yè)燒堿燒結(jié)而成；
循環(huán)母液中的苛堿濃度為200g/l，分子比為25；
f/a＝0.5：1；
c/f＝4.5：1。
按照如圖1所示的本發(fā)明鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)鋁酸鈉的方法：
s1：將中低品位鋁土礦破碎磨細(xì)成礦粉；
s2：將礦粉、鐵酸鈉、活性石灰混合后，按照l/s＝4:1的比例與循環(huán)母液混合制備成原料礦漿；
s3：將原料礦漿在反應(yīng)釜中進(jìn)行溶出反應(yīng)，溶出反應(yīng)溫度為250℃，溶出反應(yīng)時(shí)間為2h，反應(yīng)結(jié)束后得到溶出礦漿；
經(jīng)過本步驟的溶出反應(yīng)處理，氧化鋁的提取率能夠達(dá)到83.5％；
s4：將溶出礦漿稀釋得到稀釋液，將稀釋液進(jìn)行液固分離，得到溶出渣和溶出液，其中溶出液為鋁酸鈉溶液；
s51：將10g/l晶種加入到蒸發(fā)濃縮后的低分子比鋁酸鈉溶液在85～40℃進(jìn)行結(jié)晶15h，得到結(jié)晶漿料；
s52：將結(jié)晶漿料進(jìn)行液固分離，得到高分子比鋁酸鈉溶液和鋁酸鈉固體；
s6：將高分子比鋁酸鈉溶液進(jìn)行調(diào)制，制成步驟s2中所用的循環(huán)母液；
本步驟中高分子比鋁酸鈉溶液中的苛堿濃度及分子比均需調(diào)整以達(dá)到循環(huán)母液的參數(shù)要求，用于配制原料漿并進(jìn)行溶出反應(yīng)；
s7：將步驟s4中的溶出渣進(jìn)行洗滌并固液分離，得到鈣鐵榴石型渣和洗滌液；
本步驟中，經(jīng)過處理得到了低堿的鈣鐵榴石型渣，硅與加入的鐵和鈣以鈣鐵榴石的形式留在溶出渣中，降低了溶出渣中的堿含量；
s8：將所述洗滌液用于步驟s4中稀釋所述溶出礦漿；
產(chǎn)生的洗滌液返回到步驟s4中用于稀釋溶出礦漿，既減少了廢液的處理和排放，又達(dá)到了物料的回收再利用。
得到的鋁酸鈉即為產(chǎn)品。
實(shí)施例2
本實(shí)施例采用的中低品位鋁土礦，主要化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，wt％)為：氧化鋁(al2o3)65.22％，二氧化硅(sio2)12.66％，其它為雜質(zhì)，其鋁硅比為5.15；
鐵酸鈉為含鐵原料與工業(yè)碳酸鈉燒結(jié)而成；
循環(huán)母液中的苛堿濃度為250g/l，分子比為20。
f/a＝0.6：1；
c/f＝4：1。
按照如圖1所示的本發(fā)明鈣鐵榴石一步堿熱法處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)鋁酸鈉的方法：
s1：將中低品位鋁土礦破碎磨細(xì)成礦粉；
s2：將礦粉、鐵酸鈉、活性石灰混合后，按照l/s＝4:1的比例與循環(huán)母液混合制備成原料礦漿；
s3：將原料礦漿在反應(yīng)釜中進(jìn)行溶出反應(yīng)，溶出反應(yīng)溫度為250℃，溶出反應(yīng)時(shí)間為2h，反應(yīng)結(jié)束后得到溶出礦漿；
經(jīng)過本步驟的溶出反應(yīng)處理，氧化鋁的提取率能夠達(dá)到83.7％；
s4：將溶出礦漿稀釋得到稀釋液，將稀釋液進(jìn)行液固分離，得到溶出渣和溶出液，其中溶出液為低分子比鋁酸鈉溶液；
s51：將150g/l晶種加入到蒸發(fā)濃縮后的低分子比鋁酸鈉溶液在85～40℃進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶10h，得到結(jié)晶漿料；
s52：將結(jié)晶漿料進(jìn)行液固分離，得到高分子比鋁酸鈉溶液和固體鋁酸鈉；
s6：將高分子比鋁酸鈉溶液進(jìn)行調(diào)制，制成步驟s2中所用的循環(huán)母液；
本步驟中鋁酸鈉溶液中的苛堿濃度及分子比均需調(diào)整以達(dá)到循環(huán)母液的參數(shù)要求，用于配制原料漿并進(jìn)行溶出反應(yīng)；
s7：將步驟s4中的溶出渣進(jìn)行洗滌并固液分離，得到鈣鐵榴石型渣和洗滌液；
本步驟中，經(jīng)過處理得到了低堿的鈣鐵榴石型渣，硅與加入的鐵和鈣以鈣鐵榴石的形式留在溶出渣中，降低了溶出渣中的堿含量；
s8：將所述洗滌液用于步驟s4中稀釋所述溶出礦漿；
產(chǎn)生的洗滌液返回到步驟s4中用于稀釋溶出礦漿，既減少了廢液的處理和排放，又達(dá)到了物料的回收再利用。
得到的鋁酸鈉即為產(chǎn)品。
本發(fā)明的方法具有流程短、效率高的特點(diǎn)，整個(gè)流程中物料實(shí)現(xiàn)了零排放。
應(yīng)當(dāng)說明的是：粉煤灰也可以使用本發(fā)明的方法進(jìn)行鋁酸鈉的生產(chǎn)，而且在配料中，粉煤灰無需經(jīng)過破碎磨細(xì)處理即可直接應(yīng)用，使本發(fā)明的方法流程更短、效率更高。
最后應(yīng)說明的是：以上所述的各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。