一种高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法与流程

本发明属于氧化铝冶金领域，具体涉及一种高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法。

背景技术：

世界范围内，三水铝石型铝土矿是氧化铝生产的主要原料，通常情况下，三水铝石矿中含量最高的杂质矿物为含铁矿物。三水铝石矿提取氧化铝后，含铁矿物进入赤泥，成为了一种工业废渣，由于赤泥中碱含量的影响，其中的铁回收利用难度大而不得不随赤泥一起排放，既带来了环境污染又造成了资源浪费。所以伴随着氧化铝工业的发展，从铝土矿中选铁和从赤泥中选铁一直是一个研究热点。

铝土矿中选铁的主要难点是如何破除铁质矿物和三水铝石的夹杂和嵌布关系。文章“dissolutionkineticsandmechanismofgibbsiticbauxiteandpuregibbsiteinsodiumhydroxidesolutionunderatmosphericpressure”研究了高铁三水铝石型铝土矿的矿物结构，指出针铁矿、赤铁矿、铝针铁矿等铁质矿物包裹在三水铝石表面，铁质矿物和三水铝石有着复杂的包夹、嵌布关系，其中的三水铝石为片状或片层状结构。为了破坏铁、铝矿物的这种嵌布关系，国内科研人员多用火法处理技术选铁。中国专利cn101875129b介绍了一种铁矿物磁化焙烧分离处理高铁铝土矿的方法。以煤为还原剂，将高铁铝土矿与添加剂混匀进行还原焙烧，还原后分离得到磁性产品金属铁粉与非磁性产品富铝渣；中国专利cn103276202b以高铁低品位铝土矿为对象，将高铁铝土矿和煤粉经破碎、磨矿、筛分、混料、球团制备、高铁铝土矿含碳球团的低碱度还原熔分、熔分后球团破碎、拜耳法制备氧化铝等一系列工序，可实现高铁铝土矿的铁铝综合利用，以上专利除流程较长外，火法处理的主要问题是能耗较高。中国专利cn102583477b介绍了一种先提取铝土矿中的氧化铝，然后再将溶出赤泥熔炼提铁的工艺技术路线，该技术依然存在着火法能耗高、铁碱分离的问题。论文“高铁铝土矿还原焙烧-磁选除铁试验研究”介绍了一种铝土矿还原焙烧后磁选除铁技术，除铁后的铝土矿用来生产石油压裂支撑剂，此技术依然是火法处理铝土矿，能耗高。中国专利cn104073651a介绍了一种利用碱介质两段湿法溶出处理高铁三水铝土矿的方法，该法一段采用低碱铝酸钠溶液低温溶出矿石中铝组分，溶出液经种分获得氢氧化铝。然后在高温高碱条件下对溶出渣进行二段溶出，渣中铝、硅进入液相，液相经除铝硅、蒸发浓缩后可返回处理一段溶出渣，固相富铁渣可直接用作炼铁原料，此技术依然存在铁矿物含碱高的问题。中国专利cn102515223b使用盐酸在加压反应釜中与高铁铝土矿反应，得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣；加入过量氢氧化钠碱液，可获得铝酸钠溶液和高铁渣，经电解得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液和纯净铝酸钠溶液；铝酸钠溶液可用于生产冶金级氧化铝，该技术存在流程长、设备规格要求高、环保压力大等问题。中国专利cn101417260b介绍了一种铝土矿浮选技术，将铝土矿磨细后再经合磁选和浮选两种手段将铁、铝矿物分离；文章“某低品位含铁铝土矿选矿试验研究”、“平果铝土矿原矿浆选铁技术研究”也介绍了磁选加浮选处理高铁铝土矿的相关技术；这类技术中仅依靠将矿石磨细的手段难以解除铁、铝矿物的嵌布和夹杂，选矿效果一般，高磁组分氧化铁含量不高。文章“hydrothermalprocessofsyntheticgibbsiteandthecharacteristicsofnaingibbsitecrystal”研究了合成纯三水铝石的水热相变过程。水热过程中，三水铝石转变为一水铝石，由于晶体内应力，片状三水铝石晶体颗粒碎变为细小的菱形一水铝石，文章研究结果仅是表明利用此水热作用可以降低三水铝石的晶间碱含量，没有涉及矿物选矿方面的讨论和分析。

从赤泥中选铁是另外一种回收铝土矿中铁的技术方案。中国专利cn105214829a介绍了一种从赤泥中通过磁选来选铁的技术，文章“赤泥选铁工艺研究现状”介绍了多种赤泥选铁技术及研究现状，此类技术大致分为两类，一类为直接磁选，另一类为还原焙烧后磁选。从赤泥中选铁的技术存在的最大问题是铁、碱难以彻底分离，影响所选出的高铁组分的有效利用。

技术实现要素：

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，在铝土矿进入氧化铝生产流程之前将含铁矿物选出，可得到不含碱、含铝低的高铁矿物组分，既有利于铁质矿物的资源化利用也降低了氧化铝生产过程的赤泥排放量和碱损失，有助于环保和降低氧化铝生产成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将高铁三水铝石型铝土矿原矿破碎、磨细，得到磨细后的矿石；

(2)将磨细后的矿石与水配成矿石浆液，将矿石浆液进行水热反应，得到混合浆液；水热反应的工艺条件为：反应温度为200℃-250℃、反应时间为30min-180min；

(3)将混合浆液进行磁选，得到高氧化铁含量的强磁组分固体和低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液；

(4)将低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液体固液分离，得到的固体进入氧化铝生产流程。

根据上述的高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，其特征在于，步骤(1)磨细后的矿石经过孔径为150μm筛后的筛上矿石颗粒的质量百分含量为5％-20％、经过孔径为250μm筛后的筛下矿石颗粒的质量百分含量为99％-100％。

根据上述的高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，其特征在于，步骤(1)中磨细后的矿石颗粒经过孔径为150μm筛后的筛上矿石颗粒的质量百分含量为10％-15％。

根据上述的高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，其特征在于，步骤(2)将磨细后的矿石与水配成固含为50g/l-300g/l的矿石浆液。

根据上述的高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，其特征在于，步骤(2)中将磨细后的矿石与水配成固含为100g/l-150g/l的矿石浆液；步骤(2)中水热反应的工艺条件为：反应温度为220℃-230℃、反应时间为30min-60min。

根据上述的高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，其特征在于，步骤(3)中将混合浆液进行磁选时混合浆液的固含为50g/l-200g/l，磁选的磁场强度为6000gs-15000gs。

根据上述的高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，其特征在于，步骤(3)中将混合浆液进行磁选时混合浆液的固含为100g/l-150g/l，磁选的磁场强度为9000gs-10000gs。

本发明的有益技术效果：本发明提供了一种高氧化铁含量三水铝石型铝土矿预处理机密除铁的技术。铝土矿经预处理后，原矿石中片状三水铝石转化为细小的菱形薄水铝石晶体，在片状三水铝石碎化的过程中，矿石中含铁矿物和三水铝石复杂的包夹和嵌布关系被弱化或消除，使得磁选效果更佳；在预处理过程中，原矿石中的针铁矿、铝针铁矿全部或大部分转变为了赤铁矿，这也使得含铁矿物的可选性更强；选出的高磁组分不含碱，氧化铁含量可达50-80％，可以作为炼铁原料出售。选铁后的铝土矿是低氧化铁含量优质铝土矿，可采用中温、高温拜耳法工艺生产氧化铝，同原矿生产氧化铝相比约减少20-40％的赤泥废渣产出量，因此，本发明有助于降低氧化铝生产耗碱量、降低氧化铝生产成本并有利于环保。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的一种高铁三水铝石型铝土矿的除铁方法，包括以下步骤：

(1)将高铁三水铝石型铝土矿原矿破碎、磨细，得到磨细后的矿石，磨细后的矿石经过孔径为150μm筛后的筛上矿石颗粒的质量百分含量为5％-20％、经过孔径为250μm筛后的筛下矿石颗粒的质量百分含量为99％-100％。高铁三水铝石型铝土矿中氧化铁的质量百分含量为15％-40％。优选的，磨细后的矿石颗粒经过孔径为150μm筛后的筛上矿石颗粒的质量百分含量为10％-15％。铝土矿原矿为高氧化铁含量的三水铝石型铝土矿。

(2)将磨细后的矿石与水配成固含为50g/l-300g/l的矿石浆液，将矿石浆液加入压力反应器内进行水热反应，得到混合浆液，反应完毕后出料；水热反应的工艺条件为：反应温度为200℃-250℃、反应时间为30min-180min。优选的，将磨细后的矿石与水配成固含为100g/l-150g/l的矿石浆液；水热反应的工艺条件为：反应温度为220℃-230℃、反应时间为30min-60min。

(3)将混合浆液进行磁选，得到高氧化铁含量的强磁组分固体和低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液；高氧化铁含量的强磁组分固体中氧化铁质量百分含量为50％-80％，高氧化铁含量的强磁组分固体不含碱(氧化钠)，可作为炼铁原料出售，液固分离后滤液为工业用水可循环回用。磁选时将混合浆液的固含调整为50g/l-200g/l，磁选的磁场强度为6000gs-15000gs。优选的，将混合浆液进行磁选时混合浆液的固含为100g/l-150g/l，磁选的磁场强度为9000gs-10000gs。

(4)将低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液固液分离，得到的固体进入氧化铝生产流程。低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液中固体为低铁高品质铝土矿，液固分离后滤液为工业用水可循环回用，固体可直接进入氧化铝生产流程，采用中温、高温拜耳法工艺提取氧化铝。低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液中氧化铁的质量百分含量为1％-15％。

实施例1

将高铁三水铝石型铝土矿原矿破碎、磨细，得到磨细后的矿石，磨细后的矿石经过孔径为150μm筛后的筛上矿石颗粒的质量百分含量为20％、经过孔径为250μm筛后的筛下矿石颗粒的质量百分含量为99％。将磨细后的矿石与水配成固含为300g/l的矿石浆液，将矿石浆液加入压力反应器内进行水热反应，反应温度为250℃、反应时间为30min，反应后得到混合浆液，反应完毕后出料。将混合浆液调整为固含为200g/l的浆液进行磁选，磁选的磁场强度为15000gs，磁选后得到高氧化铁含量的强磁组分固体和低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液；高氧化铁含量的强磁组分固体中氧化铁质量百分含量为60％，固体中不含碱，可作为炼铁原料出售，液固分离后滤液为工业用水可循环回用。低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液中固体为低铁高品质铝土矿，液固分离后滤液为工业用水可循环回用，固体可直接进入氧化铝生产流程，采用高温拜耳法工艺提取氧化铝；实施例1得到的高氧化铁含量的强磁组分固体约占物料总质量的16％，赤泥减排量达到20％-30％。

实施例2

将高铁三水铝石型铝土矿原矿破碎、磨细，得到磨细后的矿石，磨细后的矿石经过孔径为150μm筛后的筛上矿石颗粒的质量百分含量为5％、经过孔径为250μm筛后的筛下矿石颗粒的质量百分含量为100％。将磨细后的矿石与水配成固含为50g/l的矿石浆液，将矿石浆液加入压力反应器内进行水热反应，反应温度为200℃、反应时间为180min，反应后得到混合浆液，反应完毕后出料。将混合浆液调整为固含为50g/l的浆液进行磁选，磁选的磁场强度为6000gs，磁选后得到高氧化铁含量的强磁组分固体和低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液；高氧化铁含量的强磁组分固体中氧化铁质量百分含量为80％，固体中不含碱，可作为炼铁原料出售，液固分离后滤液为工业用水可循环回用。低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液中固体为低铁高品质铝土矿，液固分离后滤液为工业用水可循环回用，固体可直接进入氧化铝生产流程，采用中温拜耳法工艺提取氧化铝；实施例2得到的高氧化铁含量的强磁组分固体约占物料总质量的10％，赤泥减排量达到15％-20％。

实施例3

将高铁三水铝石型铝土矿原矿破碎、磨细，得到磨细后的矿石，磨细后的矿石经过孔径为150μm筛后的筛上矿石颗粒的质量百分含量为10％、经过孔径为250μm筛后的筛下矿石颗粒的质量百分含量为99.5％。将磨细后的矿石与水配成固含为150g/l的矿石浆液，将矿石浆液加入压力反应器内进行水热反应，反应温度为230℃、反应时间为60min，反应后得到混合浆液，反应完毕后出料。将混合浆液调整为固含为100g/l的浆液进行磁选，磁选的磁场强度为9000gs，磁选后得到高氧化铁含量的强磁组分固体和低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液；高氧化铁含量的强磁组分固体中氧化铁质量百分含量为68％，固体中不含碱，可作为炼铁原料出售，液固分离后滤液为工业用水可循环回用。低氧化铁含量的三水铝石型铝土矿浆液中固体为低铁高品质铝土矿，液固分离后滤液为工业用水可循环回用，固体可直接进入氧化铝生产流程，采用高温拜耳法工艺提取氧化铝。实施例3得到的高氧化铁含量的强磁组分固体约占物料总质量的13％，赤泥减排量达到18％-23％。

对比例1

将高铁三水铝石型铝土矿原矿破碎、磨细，得到磨细后的矿石；磨细后的矿石经过孔径为150μm筛后的筛上矿石颗粒的质量百分含量为4％、经过孔径为250μm筛后的筛下矿石颗粒的质量百分含量为100％。将磨细后的矿石与循环碱液按正常拜耳法溶出所需量混合，然后进行正常的低温拜耳法溶出，溶出反应温度为145℃、反应时间为60min；反应完毕后出料，将溶出浆液过滤，进行液固分离，溶液进入后续正常的氧化铝生产工序，分离出的固体赤泥加水调整为固含为50g/l的浆液进行磁选，磁场强度为9000gs，磁选后得到高氧化铁含量的强磁组分赤泥和低氧化铁含量的赤泥浆液；高氧化铁含量的强磁组分固体中氧化铁质量百分含量为62％，固体中含碱(na2o)为3％，不能直接作为炼铁原料；低氧化铁含量的赤泥中氧化铁含量为58％，固体中含碱(na2o)为5％。这两种赤泥均含有碱，且高铁组分中氧化铁含量最高只有62％，难以达到炼铁的原料品质要求，所以只能全部进行堆存，不能达到赤泥减排或销售盈利的目的。

实施例1-3同对比例1相比，由于实施例进行了矿石溶出前的预处理，实现了高铁三水铝石型铝土矿中矿物的物相重构，离解了矿石中含铁矿物和其它矿物的复杂嵌布关系，所以提高了磁选效率，有效回收利用了矿石中的氧化铁，实现了赤泥减排、高铁组分销售的目的。

以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

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