[发明专利]一种低品位含铝原料的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种低品位含铝原料的综合利用方法。

背景技术

我国铝土矿资源较为丰富，但主要为一水硬铝石型，其主要特点是高铝、高硅、低铝硅比；全球铝土矿冶炼大国中，我国主要利用拜耳法处理一水硬铝石生产氧化铝，由于矿石铝硅比低，生产氧化铝的能耗、碱耗均高于国外以三水铝石为原料的氧化铝厂；随着我国铝工业的发展，生产用铝土矿铝硅比呈逐渐下降趋势，低铝硅比铝土矿增加了企业的生产成本，赤泥量的堆存增加了环保压力，为了寻求更经济的生产工艺来处理低品位铝土矿，广大科研工作者也在不懈的努力着，目前针对低品位铝土矿的处理方法主要有强化拜耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法等。

强化拜耳法是在拜耳法基础上进行改进以适应处理低品位铝土矿的方法，主要包括选矿拜耳法和石灰拜耳法；其中，选矿拜耳法采用选冶联合处理低品位铝土矿，流程相对简单，但存在物理选矿难度大、原矿消耗量大、氧化铝回收率低、浮选药剂影响拜耳法流程等问题，同时选矿过程产生大量铝硅比低于2的尾矿无法利用，造成资源的极大浪费；石灰拜耳法是在拜耳法基础上通过添加过量石灰以达到降低碱耗等作用，但石灰添加量大导致氧化铝溶出率大幅降低、赤泥排出量增加、赤泥沉降负荷增大等问题；烧结法主要包括碱石灰烧结法和石灰烧结法，但能耗高、生产成本高是其发展的主要短板；碱石灰烧结法属于湿法配料、湿法烧结，在烧结过程生料浆中40％左右的水分蒸发极大增加了生产总能耗；石灰烧结法存在石灰配比高、弃渣量大、熟料氧化铝浸出率低等问题；拜耳-烧结联合法包括串联法、并联法和混联法，能够处理低品位铝土矿，但存在流程复杂、能耗高等问题，目前已基本被拜耳法所取代；其它如酸法和酸碱联合法等工艺目前主要停留在实验室研究或半工业化阶段，存在氧化铝产品质量差、设备腐蚀严重等诸多问题。

纵观以上处理低品位铝土矿的方法，烧结法和拜耳-烧结联合法存在投资大、生产成本高等问题，石灰拜耳法是特定历史时期为解决碱耗问题而研发的，目前只有选矿拜耳法在中国铝业中州分公司应用；然而，经过近些年的工业实践，选矿拜耳法日益暴露出的问题已经严重阻碍了生产过程的正常运行，成为其继续推广发展的瓶颈；因此，针对我国大量的低品位一水硬铝石型铝土矿，开发高效经济处理的新方法势在必行。

发明内容

针对现有低品位铝土矿利用技术存在的上述问题，本发明提供一种低品位含铝原料的综合利用方法，通过对低品位铝土矿等含铝原料进行高温高碱浸出，提高铝土矿中氧化铝的回收率，降低副产品碱含量，使其可作为建材或土壤改良剂的原料，减少环境污染，提高经济效益。

本发明的方法按以下步骤进行：

(1)将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合，制成待浸出物料；铁酸钠的加入量按待浸出物料中Fe₂O₃与Al₂O₃的质量比为0.4～0.6，石灰的加入量按待浸出物料中CaO与Al₂O₃的质量比为0.6～0.8；所述的低品位含铝原料为低品位铝土矿、赤泥、粉煤灰或霞石，按重量百分比含Al₂O₃50～70％；

(2)将苛性碱液与待浸出物料混合，混合比例按液固比为4.0～5.0，然后在230～275℃浸出反应0.5～1.5h，浸出反应完成后过滤分离，获得浸出渣和浸出液；所述的苛性碱液中氢氧化钠浓度为220～280g/L；

(3)向浸出液中加入石灰乳或石灰，加入量按全部物料中CaO和Al₂O₃的质量比为1.2～1.6，然后在60～80℃进行停留反应，时间1.0～3.0h，停留反应完成后获得铝酸三钙浆液；所述的石灰乳中CaO的质量百分比为12～18％；

(4)将铝酸三钙浆液过滤，获得一次固相和一次滤液；将一次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得铝酸三钙滤饼和铝酸三钙洗液；一次滤液作为高分子溶液；

(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后加热蒸发，至氢氧化钠浓度为220～280g/L，制成苛性碱液，将全部苛性碱液中质量的90～95％返回步骤(1)使用；

(6)将铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合，在温度160～200℃条件下进行二次溶出反应，时间0.5～2.0h，反应完成后获得碳酸钙浆液；所述的蒸发母液中Na₂CO₃的浓度为100～200g/L，NaOH的浓度为10～20g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4～5；