貴州某低品位鋁土礦焙燒－預(yù)脫硅產(chǎn)物氧化鋁溶出試驗(yàn)研究

徐 璐，史光大，羅宇智，余 平

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川成都 610041；2.中國地質(zhì)調(diào)查局金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)研究中心，四川成都 610041）

貴州某低品位鋁土礦焙燒－預(yù)脫硅產(chǎn)物氧化鋁溶出試驗(yàn)研究

徐 璐1，2，史光大1，2，羅宇智1，2，余 平1，2

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川成都 610041；2.中國地質(zhì)調(diào)查局金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)研究中心，四川成都 610041）

研究了從貴州某低品位鋁土礦焙燒－預(yù)脫硅產(chǎn)物中溶出氧化鋁。正交試驗(yàn)結(jié)果表明最優(yōu)溶出條件為：溶出溫度260℃，溶出時間60 min，配料αk＝1.45，溶出堿濃度260 g／L，石灰添加量為礦重的9%。最優(yōu)溶出條件下，氧化鋁平均實(shí)際溶出率為90.30%，平均相對溶出率為96.04%。

鋁土礦；焙燒－預(yù)脫硅產(chǎn)物；氧化鋁；溶出

我國鋁土礦資源豐富，據(jù)相關(guān)資料報道，儲量達(dá)24億t，其中約90%分布在山西、河南、廣西、貴州等省區(qū)。其中貴州鋁土礦儲量占全國總儲量的17.1%，經(jīng)過多年開采，剩余的鋁土礦的鋁硅比（A／S）僅為4～6，具有高鋁、高硅和低鐵的特點(diǎn)，有益元素除鋁外，還伴生有豐富的稀散元素鈧和鎵，極具綜合利用價值。因此，對貴州低品位鋁土礦化學(xué)脫硅產(chǎn)物進(jìn)行溶出性能研究，對合理開發(fā)低品位鋁土礦資源具有重要的戰(zhàn)略意義［1～4］。

1 試驗(yàn)原料及設(shè)備

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用鋁土礦采自貴州某地，原礦A／S為4.98，經(jīng)過焙燒－化學(xué)預(yù)脫硅后的產(chǎn)物的主要成分見表1。在經(jīng)過焙燒－預(yù)脫硅之后，原礦中的高嶺石分解為活性較高的含硅礦物，在常壓下與堿溶液發(fā)生反應(yīng)，對原礦和脫硅產(chǎn)物XRD的研究表明，脫硅產(chǎn)物中高嶺石所對應(yīng)的峰值消失，說明焙燒－預(yù)脫硅過程中脫除的主要是以高嶺石形態(tài)存在的硅礦物。

1.2 試驗(yàn)試劑及設(shè)備

試劑：氫氧化鈉，氧化鈣，均為分析純。

表1 鋁土礦焙燒－化學(xué)預(yù)脫硅產(chǎn)物化學(xué)成分

設(shè)備：WHF－2型反應(yīng)釜，LT502E型電子天平，2X－4A型真空泵。

2 試驗(yàn)方法

采用正交試驗(yàn)對鋁土礦焙燒－化學(xué)預(yù)脫硅產(chǎn)品進(jìn)行溶出條件試驗(yàn)，分別對溶出溫度、溶出時間、配料αk、石灰添加量和堿濃度五個因子進(jìn)行四水平正交試驗(yàn)［4，5］，求出最佳溶出條件，然后進(jìn)行綜合條件試驗(yàn)。

具體操作：將焙燒－化學(xué)預(yù)脫硅樣品200 g，與一定量的氫氧化鈉、石灰和水按要求配料后，加入到高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行高壓溶出，溶出的礦漿進(jìn)行固液分離，對濾液和渣（赤泥）進(jìn)行Al2O3含量分析，計(jì)算Al2O3的溶出率，確定最佳溶出條件。

正交試驗(yàn)因子水平結(jié)果見表2。

3 結(jié)果與討論

3.1 正交試驗(yàn)條件及結(jié)果

正交試驗(yàn)條件及結(jié)果見表3。

表2 正交試驗(yàn)因子水平表

由表3可知，本試驗(yàn)中五個因子對氧化鋁溶出率的影響差別不大。因此為了進(jìn)一步提高氧化鋁溶出率，考察了石灰添加量對Al2O3溶出率的影響。

3.2 石灰添加量對Al2O3溶出率的影響

采用拜耳法溶出一水硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁過程中，石灰是常用的溶出添加劑。添加石灰的主要作用是：消除TiO2的影響，使TiO2與CaO反應(yīng)生成結(jié)晶狀的CaO·TiO2，有效防止生成鈦酸鈉在一水硬鋁石表面形成保護(hù)膜，提高氧化鋁的溶出率；促進(jìn)針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，使其中以類質(zhì)同晶形態(tài)存在的Al2O3充分溶入溶液，同時使赤泥比表面積減小，增大沉降速度；促使含水鋁硅酸鈉從方鈉石型礦物轉(zhuǎn)變?yōu)殁}霞石型；促使鈉硅渣向水化石榴石轉(zhuǎn)化，從而降低堿耗。

表3 L16（4×5）正交溶出試驗(yàn)結(jié)果

將試驗(yàn)因子中石灰添加量的不同水平溶出率的平均值進(jìn)行對比，其結(jié)果如圖1所示。

由圖1可看出，在溶出過程中，當(dāng)石灰添加量增加到礦重的7%時，Al2O3的溶出率為84.71%，從變化趨勢來看，Al2O3的溶出率有提高的可能，為提高Al2O3的溶出率，確定最佳工藝參數(shù)，研究工作補(bǔ)做了石灰用量試驗(yàn)。

圖1 石灰添加量對Al2O3平均溶出率的影響

石灰用量補(bǔ)充試驗(yàn)選取上述正交溶出試驗(yàn)其它因子的最佳條件進(jìn)行。即焙燒－化學(xué)預(yù)脫硅樣品200 g，溶出溫度為260℃，溶出時間60 min，配料αk為1.45，溶出堿濃度為260 g／L，石灰添加量分別為礦重的7%、8%、9%、10%、11%。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 石灰添加量對Al2O3溶出率的影響

由圖2可以看出，Al2O3的溶出率隨著石灰添加量的增加而增加，當(dāng)石灰添加量為礦重的9%時，Al2O3溶出率（渣計(jì)）為89.37%，再增加石灰用量，Al2O3的溶出率反而有所下降。故選擇石灰添加量為礦重的9%。

3.3 溶出綜合條件試驗(yàn)

通過上述正交溶出條件試驗(yàn)，確定了貴州旦坪鋁土礦化學(xué)預(yù)脫硅樣品的最佳溶出工藝條件：溶出溫度為260℃，溶出時間60 min，配料αk為1.45，溶出堿濃度為260 g／L，石灰添加量為礦重的9%。綜合條件下的試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 綜合條件下的試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，在最優(yōu)條件下，貴州某低品位鋁土礦焙燒－化學(xué)預(yù)脫硅產(chǎn)物的氧化鋁平均實(shí)際溶出率為90.30%，平均相對溶出率為96.04%，溶出性能較好。

4 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，貴州某低品位鋁土礦焙燒－化學(xué)預(yù)脫硅樣品高壓溶出氧化鋁的最佳工藝參數(shù)為：溶出溫度260℃，溶出時間60 min，配料αk為1.45，溶出堿濃度為260 g／L，石灰添加量為9%。在最優(yōu)條件下，氧化鋁平均溶出率為90.30%，平均相對溶出率為96.04%。

［1］ 狄永寧，譚靖，王會.貴州修文鋁土礦拜耳法溶出氧化鋁試驗(yàn)研究［J］.濕法冶金，2011，30（3）：222－225.

［2］ 鄒勇，李軍旗，陳朝軼，等.某三水型高鈦鋁土礦的溶出性能試驗(yàn)研究［J］.濕法冶金，2013，32（4）：248－251.

［3］ 羅宇智，史光大，李元坤，等.貴州某高硅鋁土礦焙燒預(yù)處理試驗(yàn)研究［J］.湖南有色金屬，2013，29（3）：33－35.

［4］ 張祥遠(yuǎn)，李軍旗，陳朝軼，等.貴州某高硫鋁土礦中硫和鋁的溶出行為［J］.濕法冶金，2011，30（4）：312－315.

［5］ 魏宗舒.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)教程［M］.北京：高等教育出版社，1997.

［6］ 李旺興.氧化鋁生產(chǎn)理論與工藝［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2010.

Leaching of Al2O3from Roasting-desilication Products of Low-grade Bauxite In Guizhou

XU Lu1，2，SHIGuang-da1，2，LUO Yu-zhi1，2，YU Ping1，2
（1.Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Chengdu 610041，China；2.Chinese Geological Survey Metal Mineral Resource Utilization Technology Center，Chengdu 610041，China）

In this paper，leaching of Al2O3from roasting-desilication products of low－grade bauxite in Guizhou was studied.The orthogonal experimental results show that the optimal leaching conditions are leaching temperature of260℃，leaching time of60min，αkof1.45，alkali concentration of260 g·L－1and CaO dosage of9%.Under the optimum leaching conditions，the average leaching rate of Al2O3is90.30%，and the average relative dissolution rate is96.04%.

bauxite；roasting-desilication product；alumina；leaching

TF803.2

：A

：1003－5540（2014）04－0039－03

2014－05－25

國土資源部地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目：貴州高硫高硅中低品位鋁土礦脫硅提鋁技術(shù)研究（1212011120320）

徐 璐（1987－），男，助理工程師，主要從事有色金屬冶金及功能材料研究。