专利名称：处理明矾矿石的方法
技术领域：
本发明属于有色金属冶金学的领域，与处理明矾矿石原料的工艺有关。
已知有一个处理明矾矿石的方法，包括的步骤为将矿石破碎并研磨成小于100μm的细度，在流化床设备中热分解研细的明矾矿石。在95℃的温度用NaOH浓度为145g/l的碱-铝酸盐溶液利用搅拌技术浸出还原的明矾，直到作为浸出的结果达到1.9的苛性比(苛性对氧化铝的克分子比)(G.Z.Masyrov，Kirovobad铝厂的工艺流程和基本参数(俄文)，参见会议文集《氧化铝生产工艺的改进》(俄文)，GOSINTI出版社，莫斯科，1964，PP.119-121)。该方法达到将83%以下的氧化铝化学提取入铝酸盐溶液，并化学提取52%以下的碱。
该法存在下列缺点1.明矾矿石研磨和热分解操作以及获取1.9苛性比的铝酸盐溶液湿法化学处理(蒸发和分解)消耗的燃料和动力费用巨大;
2.由浸出还原的明矾矿石得到的氧化铝的化学提取水平较低，原因是明矾矿石热分解过程中氧化铝的纯化，以及操作中随着明矾矿石浸出产生的微细矿泥废渣的变厚和洗涤而造成的铝酸盐溶液的很高化学和机械损失;
3.洗涤铝酸盐溶液中的微细矿泥用的水的消耗率很大;
4.由于在球磨机中干法研磨明矾矿石和在流化床设备中湿法分解研细的矿石操作而产生的经济问题。
本发明的基本目的是提供一种处理明矾矿石的方法，基中浸出操作是这样完成的，使得由于省去碎明矾矿石的焙烧操作和降低工艺周期中碱-铝酸盐溶液的单位流动速率(消耗率)而使能源费用较低，也使得能提高氧化铝的化学提取水平。
上述的目的是通过一种处理明矾矿石的方法来达到的，该方法包括破碎矿石和对矿石进行两阶段浸出的步骤，第一阶段用来浸出破碎的明矾矿石，第二阶段利用碱-铝酸盐溶液浸出第一阶段中获得的固体残渣，其中，按照本发明，第二阶段浸出是在70-100℃下进行2-3小时，直到碱-铝酸盐溶液的苛性比达到2.6至3.0之间的数值，而第一阶段浸出是在70-100℃温度下进行1-2小时，利用在第二阶段中获得的碱-铝酸盐溶液，直到溶液的苛性比下降到1.5-1.8。
第二阶段中在上述条件下浸出明矾矿石的固体残渣直到溶液苛性比达到2.6-3.0，这样，可以从明矾矿石的这种固体残渣中高度提取氧化铝而不需焙烧矿石作为预备性步骤;而在第一阶段中利用在第二阶段中获得的碱-铝酸盐溶液浸出破碎的明矾矿石将使得有可能获得具有1.5-1.8的低苛性比的铝酸盐溶液，这对应于工艺周期中碱-铝酸盐溶液的较低的单位流动速率，从而降低了工艺中涉及的能源费用。
第一和第二段浸出操作所用的上述苛性比的范围一方面受氧化铝高水平化学提取要求的限制，另一方面受碱-铝酸盐溶液的较低的单位流动速率的要求的限制。
在小于1小时的时间内完成第一阶段浸取并不能提供其苛性比等于或小于1.8的碱-铝酸盐溶液，也就是不能降低碱-铝酸盐溶液的单位流动速率。时间小于2小时的第二阶段浸取将降低氧化铝的化学提取水平。
若在第一或第二阶段中增加浸取时间使之超过上述限度，则由于氧化铝的次级化学损失增大，工艺设备费用提高，以及生产用的能源费用提高，而对达到目的并不有利。
两个浸出阶段所用的温度范围的选择是以下述考虑为基础的，即保证较高水平的氧化铝提取而并不增大进入大气中的热损失和铝酸盐溶液自蒸发生产的热损失。
上面提出的方法实施如下。明矾矿石在圆锥破碎机或颚式破碎机中破碎成小于7mm的细块，对破碎后的矿石进行浸取，采用苛性比为2.6-3.0和以氢氧化钠计算的苛性碱浓度为150g/l的碱-铝酸盐溶液。这个第一阶段的浸出在70-100℃的温度下进行1-2小时，其碱-铝酸盐溶液流动速率设计成从明矾矿石中提取碱性明矾。结果，获得碱-铝酸盐溶液，其苛性比为1.5-1.8，含有氧化铝和碱金属硫酸盐(Na2SO4，K2SO4)，以及含有未溶解的氧化铝和以杂质形式存在于明矾矿石中的脉石的固体残渣。
将第一阶段浸出后获得的铝酸盐溶液的苛性比减小到小于1.5的数值对实现目标并不有利，因为这样将导致从明矾矿石中提取氧化铝的水平的降低，并将由于在随后的溶液脱硅和蒸发操作中铝酸盐溶液的水解而导致铝酸盐溶液的氧化铝次级损失。
对于获得所要的苛性比为1.5-1.8的溶液很重要的第一阶段浸取的温度和时间已由实验来确定，并以下述因素为基础。浸取时间小于1小时将减少从明矾矿石提取的碱性明矾的量，因此苛性比将超过1.8数值，造成氧化铝生产工艺周期中更大的单位溶液流动速率和热能损失，第一阶段浸出时间增加到超过2小时并不能额外增加氧化铝从明矾矿石的提取，相反，由于氧化铝与明矾矿石中含有的二氧化硅相反应，增大了铝酸盐溶液中氧化铝和苛性碱的次级化学损失。至于浸出温度，降低到低于70℃是不方便的，因为此时为获得高的氧化铝提取水平所需的浸取时间将是非常长的。浸取温度高于100℃将牵涉到大的热损失。
对第一阶段浸出后获得的铝酸盐溶液进行蒸发，导致溶液中苛性碱浓度的增大，因而降低了其中硫酸盐的溶解度，结果硫酸盐产生沉淀。硫酸盐的化学提取等于原始明矾矿石中硫酸盐含量的95%。除去硫酸盐后，以1.5-1.8的低苛性比为特征的碱-铝酸盐溶液利用已知技术进行分解，以产生氧化铝和苛性比为4.2-4.4的新鲜的碱-铝酸盐母液。这样，在分解过程中氧化铝从铝酸盐溶液的分离至少相当于70%。
在第一阶段浸出后得到的固体矿渣进行第二阶段浸出，此时浸出溶液为分解形成的碱-铝酸盐母液，具有以氢氧化钠计算的150g/l的苛性碱浓度，第二阶段浸取在70-100℃进行2-3小时，其碱-铝酸盐溶液流动速率设计成使溶液的苛性比在浸取后降低到2.6-3.0。生成的碱-铝酸盐溶液在第一阶段中用于浸出破碎的明矾矿石。含有脉石和未溶氧化铝残余的固体残渣仅仅为初始明矾矿石中氧化铝的浓度的2%，这些残渣成为矿泥废料。在第二阶段浸取中获得相当大过量碱的铝酸盐溶液(溶液的苛性比等于2.6-3.0)，能保证从第一阶段浸取后得到的固体残渣中实际上完全地提取氧化铝。在最后分析中，作为两阶段浸取结果的氧化铝提取的总水平可以高达初始明矾矿石中氧化铝含量的98%。
如实验所示，如果第二阶段浸取在铝酸盐溶液的苛性比达到2.6之前进行，那么氧化铝的提取将下降。另一方面，如果苛性比大于3.0，那么在第一阶段浸取中获得的铝酸盐溶液的苛性比将升高，而工艺周期中的单位溶液流动速率将相应升高。如果第二阶段浸出时间小于2小时或第二阶段浸出温度低于70℃，则氧化铝提取水平将降低。将第二阶段浸出时间增加到3小时以上是不合理的，因为这不会显著地提高氧化铝提取水平，而由于铝酸盐溶液与固体明矾矿石残渣中存在的二氧化硅相互作用，反而会导致铝酸盐溶液中氧化铝和苛性碱的次级化学损失的增大。
在两个浸出阶段中采用了渗滤技术。在上述范围内以来源矿石的明矾矿结构和破碎后矿石的细度为基础对第一和第二阶段浸出选择特定的浸出时间和温度值∶细度愈大，浸出时间就愈长，温度就愈高。
上述方法的实验结果列表如下。表内α1＝初始溶液的苛性比，α2＝最终溶液的苛性比，τ＝以小时表示的时间，t＝以摄氏度表示的温度。
权利要求
一种处理明矾矿石的方法，包括破碎矿石和分两阶段浸取矿石的步骤，第一阶段用来浸取破碎的明矾矿石，第二阶段利用碱-铝酸盐溶液浸取在第一阶段中获得的固体残渣，此方法的特征为，第二阶段浸取是在70-100℃的温度下进行2-3小时，直到碱-铝酸盐溶液的苛性比达到2.6-3.0的数值，而第一阶段浸取是在70-100℃的温度下利用第二阶段中获得的碱-铝酸盐溶液进行1-2小时，直到溶液的苛性比降到1.5-1.8。
全文摘要
一种处理明矾矿石的方法，包括破碎矿石和分两阶段浸取矿石。第一阶段浸取破碎的明矾矿石，第二阶段利用碱-铝酸盐溶液浸取在第一阶段中获得的固体残渣。方法的特征为，第二阶段浸取在70—100℃时进行2—3小时，直到碱-铝酸盐溶液的苛性比达到2.6—3.0。第一阶段浸取利用第二阶段中获得的碱-铝酸盐溶液在70—100℃时进行1—2小时，直到溶液的苛性比降到1.5—1.8。两阶段浸取的氧化铝提取总水平为初始矿石中氧化铝含量的98％。
文档编号C01F7/06GK1081651SQ9210897
公开日1994年2月9日 申请日期1992年7月30日 优先权日1992年7月30日
发明者加基夫·柴基洛维奇·纳西罗夫, 尼娜·瓦尔佛芙娜·尼米兹 申请人:全俄铝镁和电极工业科研设计所