高鐵鋁土礦提取有價(jià)組元的理論及工藝研究.pdf

1、廣西高鐵三水鋁石型鋁土礦是我國(guó)最大的紅土型三水鋁土礦，其礦床具有高鐵、高硅、低鋁、低鋁硅比的特點(diǎn)，礦中鋁和鐵含量均未達(dá)到一般冶煉品位要求，且成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是我國(guó)難處理復(fù)合礦石資源之一。高鐵鋁土礦作為我國(guó)鋁、鐵的重要資源儲(chǔ)備，其綜合利用研究具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。
　　若高鐵鋁土礦僅作為鐵礦或鋁礦開發(fā)，經(jīng)濟(jì)上不合理，且技術(shù)難度大，因此須考慮鋁、鐵和硅的綜合提取工藝。本文設(shè)計(jì)了采用酸法提取鋁土礦中有價(jià)組元的新工藝，實(shí)現(xiàn)了高鐵鋁土礦中鋁、鐵、硅

2、的綜合利用。其主要工藝為:采用硫酸法和硫酸氫銨法提取鋁土礦中的鋁、鐵，達(dá)到鋁鐵與硅分離的目的，同時(shí)得到二氧化硅副產(chǎn)品;焙燒熟料溶出后溶液采用黃鐵礬法沉淀鐵，煅燒或水解黃鐵礬得到氧化鐵副產(chǎn)品;凈化后的溶液制備鋁鹽、砂狀氧化鋁和超細(xì)氧化鋁。
　　對(duì)上述工藝各工序進(jìn)行如下研究:
　　1.研究采用硫酸兩段焙燒提取鋁土礦中鋁、鐵的效果。
　　第一段焙燒結(jié)果表明:鋁土礦粒度小于74μm，硫酸加入量為理論所需量的1.1倍，體系250

3、℃焙燒時(shí)間為3h，鋁、鐵提取率分別可達(dá)83.6％和78.6％。為進(jìn)一步提高鋁、鐵提取率，繼續(xù)提高溫度對(duì)物料進(jìn)行焙燒，在350℃焙燒20 min，鋁、鐵提取率分別可達(dá)97.4％、97.9％。
　　2.研究采用硫酸氫銨焙燒法提取鋁土礦中鋁、鐵的條件及反應(yīng)過(guò)程的宏觀動(dòng)力學(xué)。同時(shí)，研究焙燒熟料溶出條件及溶出過(guò)程動(dòng)力學(xué)。
　　焙燒結(jié)果表明:硫酸氫銨質(zhì)量為鋁土礦質(zhì)量的3.5倍，450℃恒溫焙燒60 min，鋁、鐵的提取率分別可達(dá)到93％

4、和95％以上。焙燒動(dòng)力學(xué)表明:硫酸氫銨與高鐵鋁土礦的整個(gè)焙燒反應(yīng)過(guò)程受內(nèi)擴(kuò)散控制，在150～250℃間，鋁、鐵的反應(yīng)表觀活化能分別為4.15kJ·mol-1、2.49 kJ·mol-1，在350～450℃間，鋁、鐵的反應(yīng)表觀活化能分別為7.48kJ·mol-1、11.64 kJ·mol-1。溶出結(jié)果表明:液固質(zhì)量比4∶1，70℃溶出60 min，鋁、鐵的溶出率均能達(dá)到98％以上，且鋁、鐵溶出均受外擴(kuò)散控制。
　　3.研究采用黃鐵礬

5、法沉淀熟料溶出液中的鐵。
　　硫酸法焙燒得到的溶液采用黃鈉鐵礬法沉淀除鐵，硫酸氫銨法得到的溶液采用黃銨鐵礬法沉淀除鐵。結(jié)果表明:硫酸法得到的溶液在95℃時(shí)，溶液pH值在1.5～2.0持續(xù)1.5 h，終點(diǎn)pH值為3.0時(shí)，鐵的沉淀率達(dá)94.9％，鋁的沉淀率可控制在4.9％。硫酸氫銨法得到的溶液在95℃時(shí)，溶液pH值在1.5～2.0持續(xù)2h，終點(diǎn)pH值為3.0時(shí)，鐵的沉淀率達(dá)94.7％，鋁的沉淀率可控制在5％以內(nèi)。得到的黃鐵礬進(jìn)行水解

6、，黃鈉鐵礬水解產(chǎn)物全鐵含量可達(dá)59.34％，黃銨鐵礬水解產(chǎn)物鐵含量可達(dá)57.51％，產(chǎn)物符合YB/T4267-2011中普通鐵精礦JKCV標(biāo)準(zhǔn)。
　　4.黃鐵礬法沉淀除鐵得到的溶液制備鋁化合物:硫酸鋁鹽、砂狀氧化鋁和超細(xì)氧化鋁。
　　凈化后溶液結(jié)晶制備硫酸鋁鹽，結(jié)果表明:硫酸鋁溶液在20℃結(jié)晶8h，硫酸鋁的結(jié)晶率達(dá)84.1％;硫酸鋁銨溶液在20℃結(jié)晶6h，硫酸鋁銨的結(jié)晶率達(dá)88.3％，對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行重結(jié)晶，得到工業(yè)硫酸鋁、硫

7、酸鋁銨產(chǎn)物。
　　結(jié)晶后的溶液進(jìn)行鋁、鐵共沉淀，沉淀產(chǎn)物采用拜耳法制備砂狀氧化鋁。共沉淀結(jié)果表明:溶液終點(diǎn)pH值6.5，60℃反應(yīng)40 min，鋁、鐵的共沉淀率均達(dá)98％以上。共沉淀產(chǎn)物采用拜耳法溶出，氫氧化鋁的溶出率達(dá)96％以上，種分得到砂狀氧化鋁。
　　重結(jié)晶得到的硫酸鋁銨與碳酸銨溶液反應(yīng)制備碳酸鋁銨，煅燒碳酸鋁銨制備超細(xì)氧化鋁，結(jié)果表明:溫度45℃，碳酸銨濃度1.75 mol·L-1，硫酸鋁銨濃度0.15 mol·L-