针对山西阳泉市正光炉料厂高铁铝土矿研究了在还原气氛中磁化焙烧再高压溶出最后磁选分离铁,考察了焙烧温度、焙烧时间、还原剂 A 体积分数、加热方式等对铁、铝分离的影响,确定了铁、铝分离最佳条件。试验结果表明,最佳条件下,氧化铝溶出率为 84.15% ,铁回收率为 94.45% 。
氧化铁质量分数大于15%的铝土矿称为高铁铝土矿 [1 - 2 ] 。在拜耳法生产氧化铝过程中,若铝土矿中铁含量过高,则会导致设备单机生产能力下降、生产能耗增大、赤泥沉降困难,并且会影响氧化铝的质量。国内外对于高铁铝土矿的处理主要有强磁选除铁法、浮选除铁法、生物除铁法、酸浸除铁法、冶金提取铁、铝方法等 ,但由于高铁铝土矿中铁、铝等元素呈包裹状态,嵌布复杂,这些现有方法都不能很好地分离铁、铝,因此使得国内很多高铁铝土矿资源不能得到合理开发。试验针对阳泉市正光炉料厂高铁铝土矿,研究了磁化焙烧、高压浸出、磁选分离铁、铝,以期为国内高铁铝土矿的开发利用提供一种可供选择的方法。
试验部分
1.1,试验原料:试验所用铝土矿取自阳泉,其中氧化铁质量分数为32.96% ,氧化铝质量分数为 51.85% 。矿石粒度为200目以下占98% ,主要成分见表1 。高压溶出阶段所用溶液由西某铝厂提供,主要成分见表2 。试验所用 NaOH、 HCl等均为分析纯。表1高铁铝土矿主要化学成分的质量分数 %Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SiO 2 CaO MgO51.85 32.965.21 2.981.95表2母液主要成分质量浓度g/ LAl 2 O 3 全碱 苛碱 碳碱168.56 320.75290.65 30.1
1.2,试验原理:铝土矿中的铁主要以不具磁性的铁化合物形式存在,不能直接通过磁选分离。通过焙烧并在还原性气体 A 作用下,可以将铁还原成具有磁性的物质,然后通过磁选分离。焙烧反应为Fe 2 O 3→ +A Fe 3 O 4+B或Fe 2 O 3→ +A Fe+C 。高压溶出过程中,取100mL 氧化铝生产母液,根据配料计算公式,计算出液固质量比以4∶1为宜。溶出过程中含铝矿物的主要反应为Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2→ O+6NaOH2NaAl ( OH )4 +2Na 2 H 2 SiO 4 ,x Na 2 H 2 SiO 4 +2NaAl ( OH ) → 4Na 2 O · Al2 O 3 · x SiO 2 · n H 2 O+2 x NaOH 。
1.3,试验方法:试验采用还原焙烧—高压溶出—磁选工艺,主要考察在管式炉内通过磁化焙烧将不具有磁性的物质转化成具有磁性的物质过程中,焙烧温度、保温时间、还原剂 A 体积分数、焙烧方式对铁、铝回收率的影响。焙烧过程中,管式炉内以氮气为 保护气氛, A 为还原气体;高铁铝土矿焙烧后,在钢弹式高压釜中于高温高压(270℃ , 12 MPa )条件下用铝厂氧化铝生产母液浸出,浸出渣通过磁选回收铁。