[发明专利]一种铝土矿尾矿制备低铁耐火砖基料联产纳米氧化铁的方法

说明书

本发明公开了一种铝土矿尾矿制备低铁耐火砖基料联产纳米氧化铁的方法，属于铝土矿尾矿的综合利用领域。本发明通过预磁选‑超声波强化微生物浸出铝土矿选矿尾矿‑焙烧浸后渣工艺过程选择性地大幅度降低铝土矿选矿尾矿浸出渣的含铁量，制备低铁耐火砖基料；借助超声波的分散和富聚效应，通过光强化辐射浸出液，得到高附加值的超细草酸亚铁副产品；最后通过在氧气流中焙烧所得超细草酸亚铁，进一步附产高值的纳米氧化铁材料。本发明工艺方法大大提高了所制耐火砖的荷重软化温度和耐火度，减少制品黑点，同时实现了铝土矿选矿尾矿这一铝工业废渣的大宗消耗和资源化利用，也提高了耐火粘土的可接替矿产资源量，有重要的经济效益、社会效益和环境效益。

技术领域

本发明属于铝土矿尾矿的综合利用领域，更具体地，涉及一种铝土矿尾矿制备低铁耐火砖基料的方法。

背景技术

耐火粘土是我国的优势资源，但高品位的耐火粘土占总储量的不足30％，近年来由于我国耐火材料、陶瓷等企业的蓬勃发展，国内优质耐火粘土几乎被开挖殆尽，全国中低品质耐火原料的保有量也在急剧下降。因此，在改进生产工艺对耐火粘土进行综合利用的同时，开发利用新的耐火材料原料的可替代资源迫在眉睫。铝土矿选矿尾矿是我国氧化铝行业为充分利用中低品位铝土矿资源解决我国高品位铝土矿资源紧缺的问题而普遍采用的“选矿—拜耳法生产氧化铝”工艺产生的固废，相当于原矿的20％～30％的质量，含水量高达60％，粒度细，而且小于10μm粒级占50％以上，目前一般堆积在尾矿库中。尾矿库就成了一个高势能的人造泥石流危险源，而且还会造成土壤、水和环境污染。但尾矿中含Al₂O₃20％～59％，SiO₂ 20％～30％，主要物相为一水硬铝石、高岭石、石英等，其物化特性与可作为耐火砖基料的铝硬质耐火粘土相似，如果能够开发利用这些低品级的铝矾土资源制备中高级耐火砖基料，则可大大提高耐火粘土的可接替矿产资源量，而且耐火材料用量大，可极大地减少尾矿堆存的土地量，降低堆存风险和环境压力，具有资源、环境和生态效益。

国外主要的氧化铝生产企业如英铝、美铝、澳铝、俄铝等都有高品位的铝土矿供应，对铝土矿尾矿资源化利用方面的研究又不多。国内在利用铝土矿尾矿制备微晶玻璃、低温陶瓷、莫来石等方向上已取得了一定进展，但目前为止还未能实现大规模的工业化应用，主要难点在于尾矿成分复杂，杂质含量高，很难直接作为原材料使用，而且铝土矿尾矿中铁含量较高(Fe₂O₃ 8％～10％)，会使制备的耐火材料在高温下过早地出现玻璃相而降低其荷重软化温度和耐火度，而且使得烧成制品上面有黑点，颜色不美观。所以铝土矿尾矿用于制备耐火砖基料前必先进行除铁。铝土矿或其尾矿除铁方法有物理法、化学法、生物法。铝土矿中选矿尾矿中的铁矿物通常属于弱磁性矿物。采用磁选法脱除铝土矿尾矿中的铁有一定效果，但不是很理想，因为磁选工艺流程虽然简单、成本低，除铁后的尾矿可满足一般耐火砖基料的要求，但难以达到高品质耐材对含铁限量的要求。采用硫酸或盐酸浸出等化学法对铝土矿中的铁的脱除率高，Al₂O₃回收率高，但也存在对设备材质要求高和环境污染问题。生物法选矿除铁是较经济、环境污染较少的方法，但是单纯采用微生物技术处理尾矿周期长，能耗稍高；为缩短浸出短周期，添加低浓度无机酸进行酸强化释铁，同样存在对设备材质腐蚀稍高和环境污染稍大的问题。因此，有必要开展多元化协同除铁，如物理—化学联合法、物理—微生物法、微生物-化学联合法、超声波、微波、光波介入法等。