一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法
【技术领域】
[0001]本发明属于低品位难选铁铝复合矿综合利用和矿石分离技术领域，特别是一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法。
【背景技术】
[0002]中国尚铁招土矿资源非常丰富，主要分布在广西、山西、河南、福建等省，尚铁招土矿的远景储量可达15亿吨。高铁一水硬招石型招土矿储量也非常丰富，已探明储量约8亿吨，远景储量10亿吨。高铁一水硬铝石型铝土矿中铁矿物主要以赤铁矿和针铁矿的形式，其中Fe203和A1 203的含量均达不到各自的工业品位要求，但铁矿物和铝矿物总量甚至超过矿物总量的70%，因此，使用该矿进行单纯的冶炼铝或冶炼铁是没有经济效益可言的，必须实现铁、铝综合利用才有工业利用价值。
[0003]针对高铁铝土矿，工业上常通过磁选、浮选或者磁选-浮选联合流程使含铝矿物与含铁矿物分离富集得到铝精矿与铁精矿，拜耳法处理铝精矿生产氢氧化铝，高炉处理铁精矿制取铁。由于高铁一水硬铝石型铝土矿中的铁主要是非磁性铁及弱磁性铁，并且矿石中的铁矿物与铝矿物嵌布复杂，普通磁选和其他方法很难选出，分选效率不高。以还原性气体或焦煤作为还原剂，将高铁一水硬铝石型铝土矿进行还原焙烧，可将矿石中弱磁性的铁氧化物还原为强磁性的四氧化三铁和部分金属铁，然后进行磁选就很容易使高铁铝土矿中的铁和铝分离，从而得到合格的铝土矿精矿和铁精矿。但还原焙烧过程需要较高的温度(一般大于1000°C )，并使用冶金焦煤或天然气作为还原剂，是一种高耗能高污染的冶炼方式。随着环保与低碳观念的深入，人们对金属冶炼过程的高能耗和高污染越来越关注，迫切需要高效、低碳、环保的冶炼工艺。
[0004]碳水化合物生物质一般指农业和林业废料，如木肩、稻糠、蔗渣、花生壳、椰壳、秸杆等，碳水化合物生物质主要由糖类物质组成，它们是多羟基的醛或酮。在250°C以上的水热条件下，碳水化合物生物质可分解为甲酸、乙酸、乙醇及丙酮等低级的有机羧酸、醛、酮及醇等物质，醛基、酮基、羟基都是具有良好还原活性的官能团。因而，来源广泛，成本低，环境友好的碳水化合物生物质可以直接用作金属化合物的还原剂。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，在拜耳法高压溶出这一个过程中同步完成矿石中铝矿物的溶出、铁矿物的还原。
[0006]本发明提供的一种尚铁一水硬招石型招土矿中招和铁的提取方法，包括以下内容:
[0007]采用高铁一水硬铝石型铝土矿为原矿，经破碎、细磨后加苛性碱溶液制成矿浆，矿浆的固液比为1.20-1.70，将矿浆与碳水化合物生物质按比例混合加入到高压反应釜内，矿浆中的Fe203与碳水化合物生物质的重量比比值为1-10:1，在250°C _400°C的溶出条件下，矿浆中的氧化铝充分溶解成为铝酸钠溶液，弱磁性的F203被生物质高效还原为强磁性的Fe304和单质铁Fe，溶出矿浆经固液分离后，铝酸钠溶液经拜耳法工序得到氧化铝产品，固体残渣经磁选工艺实现铁的回收。
[0008]所述的高铁一水硬铝石型铝土矿中Fe203含量不低于10wt%，A1 203含量不低于30wt%, (Fe203+Al203)含量不低于 70wt%，铝硅比 A/S》5。
[0009]所述的高铁一水硬铝石型铝土矿磨矿细度为:小于88 μ m的粒级占85%以上，大于147 μm的粒级比例小于5%。
[0010]所述的苛性碱溶液为工业铝酸钠溶液或以工业氢氧化铝碱溶调配成的铝酸钠溶液，碱液浓度以[Na20]计为180-250g/L。
[0011]所述的碳水化合物生物质为:自葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维素或富含纤维素的物质，采用其中的一种或它们的任意混合。
[0012]所述的富含纤维素的物质为:木肩、稻糠、蔗渣、花生壳、椰壳、秸杆或农业和林业废料，采用其中的一种或它们的任意混合。
[0013]所述的碳水化合物生物质为富含纤维素的农业和林业废料时，将其破碎至粒径1mm以下使用。
[0014]本发明与现有技术相比，其显著的有益效果体现在:
[0015](1)使用碳水化合物生物质代替焦炭、天然气等传统还原剂进行铁矿物的低温还原，并将铁矿物的还原局限在250°C -400°C的水热体系中。与还原焙烧工艺相比，具有还原剂来源广泛，成本低，环境友好的优势，而且生产过程避免了火法冶金的高温热耗，S02烟气和粉尘的大量排放，是一种绿色的金属冶炼工艺。该方法为低碳冶炼技术中绿色还原剂的开发及碳水化合物生物质资源化利用提供了新思路。
[0016](2)在拜耳法高压溶出这一个过程中同时完成矿石中铝矿物的溶出、铁矿物的还原，不但可使矿石中的氧化铝充分溶出，也同时将矿石中的铁矿物水热还原为强磁性的Fe304和部分金属铁，为后继对赤泥进行直接磁选以高效回收铝土矿中的铁创造了有利条件，实现了高铁一水硬铝石型铝土矿中的铁、铝的高效综合利用。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例更详细描述本发明。
[0018]实施例1、2和3中所述的高铁一水硬铝石型铝土矿中Fe203含量不低于10wt%，A1203含量不低于30wt%，(Fe 203+Α1203)含量不低于70wt%，铝硅比A/S》5。
[0019]实施例1、2和3中所述的高铁一水硬铝石型铝土矿磨矿细度为小于88 μ m的粒级占85%以上，而大于147 μ m的粒级比例小于5%。
[0020]实施例1、2和3中所述的苛性碱溶液为工业铝酸钠溶液或以工业氢氧化铝碱溶调配成的铝酸钠溶液，碱液浓度以[Na20]计为180-250g/L。
[0021]实施例1
[0022]将高铁一水硬铝石型铝土矿经破碎、细磨至小于88 μ m的粒级占85%以上，而大于147 μ m的粒级比例小于5%，与碱液浓度以[Na20]计为180_250g/L的苛性碱溶液混合制成液固比为1.2的矿浆，将矿浆与纤维素混合加入到高压反应釜内，矿浆中的Fe203物质的量与生物质物质的量比值为5:1 ;在250°C的溶出条件下，溶出压力为4MPa，溶出时间为60min，氧化铝的溶出率为97.5%，赤泥经磁选分离后，赤泥中铁回收率达到92.0%。
[0023]实施例2
[0024]将高铁一水硬铝石型铝土矿经破碎、细磨至小于88 μ m的粒级占85%以上，而大于147 μ m的粒级比例小于5%，与碱液浓度以[Na20]计为180_250g/L的苛性碱溶液混合制成液固比为1.2的矿浆，将矿浆与葡萄糖混合加入到高压反应釜内，矿浆中的Fe203物质的量与生物质物质的量比值为3:1 ;在280°C的溶出条件下，溶出压力为8MPa，溶出时间为60min，氧化铝的溶出率为97.0%，赤泥经磁选分离后，赤泥中铁回收率达到93.0%。
[0025]实施例3
[0026]将高铁一水硬铝石型铝土矿经破碎、细磨至小于88 μ m的粒级占85%以上，而大于147 μ m的粒级比例小于5%，与碱液浓度以[Na20]计为180_250g/L的苛性碱溶液混合制成液固比为1.2的矿浆，将秸杆粉碎至粒径1_以下，经粉碎后的秸杆与矿浆混合加入到高压反应釜内，矿浆中的Fe203物质的量与生物质物质的量比值为8-10:1 ;在300°C的溶出条件下，溶出压力为15MPa，溶出时间为60min，氧化铝的溶出率为97.5%，赤泥经磁选分离后，赤泥中铁回收率达到92.0%。
【主权项】
1.一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，其特征是该方法包括以下内容: 采用高铁一水硬铝石型铝土矿为原矿，经破碎、细磨后加苛性碱溶液制成矿浆，矿浆的固液比为1.20-1.70，将矿浆与碳水化合物生物质按比例混合加入到高压反应釜内，矿浆中的Fe203与碳水化合物生物质的重量比比值为1-10:1，在250°C _400°C的溶出条件下，矿浆中的氧化铝充分溶解成为铝酸钠溶液，弱磁性的F203被生物质高效还原为强磁性的Fe 304和单质铁Fe，溶出矿浆经固液分离后，铝酸钠溶液经拜耳法工序得到氧化铝产品，固体残渣经磁选工艺实现铁的回收。2.根据权利要求1所述的一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，其特征是所述的高铁一水硬铝石型铝土矿中Fe203含量不低于10wt%，A1 203含量不低于30wt%，(Fe203+Al203)含量不低于70wt%，铝硅比A/S》5。3.根据权利要求1所述的一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，其特征是所述的高铁一水硬铝石型铝土矿磨矿细度为:小于88 μπι的粒级占85%以上，大于147 μm的粒级比例小于5%。4.根据权利要求1所述的一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，其特征是所述的苛性碱溶液为工业铝酸钠溶液或以工业氢氧化铝碱溶调配成的铝酸钠溶液，碱液浓度以[Na20]计为 180-250g/L。5.根据权利要求1所述的一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，其特征是所述的碳水化合物生物质为:自葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维素或富含纤维素的物质，采用其中的一种或它们的任意混合。6.根据权利要求5所述的一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，其特征是所述的富含纤维素的物质为:木肩、稻糠、蔗渣、花生壳、椰壳、秸杆或农业和林业废料，采用其中的一种或它们的任意混合。7.根据权利要求6所述的一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，其特征是所述的碳水化合物生物质为富含纤维素的农业和林业废料时，将其破碎至粒径1_以下使用。
【专利摘要】本发明公开了一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法，在拜耳法高压溶出这一个过程中同步完成矿石中铝矿物的溶出、铁矿物的还原。该方法的内容包括：采用高铁一水硬铝石型铝土矿为原矿，经破碎、细磨后加苛性碱溶液制成矿浆，将矿浆与碳水化合物生物质按比例混合加入到高压反应釜内，在250℃-400℃的溶出条件下，矿浆中的氧化铝充分溶解成为铝酸钠溶液，弱磁性的F2O3被生物质高效还原为强磁性的Fe3O4和单质铁Fe，溶出矿浆经固液分离后，铝酸钠溶液经拜耳法工序得到氧化铝产品，固体残渣经磁选工艺实现铁的回收。本发明实现了高铁一水硬铝石型铝土矿中的铁、铝的高效综合利用。
【IPC分类】C22B3/44, C22B21/00, C21B15/00, C22B3/12
【公开号】CN105238924
【申请号】CN201510695085
【发明人】王一雍, 金辉, 宁哲, 赵昌明, 孙争光, 牛宏坤
【申请人】辽宁科技大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月23日