粗粒径高硫铝土矿焙烧前后脱硫及溶出性能研究

对贵州省某一水硬铝石型的高硫铝土矿进行焙烧脱硫实验研究。探究焙烧时间、焙烧温度等条件对脱硫的影响,并借助XRD对焙烧机理进行分析;在这个基础上,对比矿物焙烧前后的高压溶出实验,观察两种溶出液中的硫的变化规律以及溶出性能的改变。结果表明:在焙烧温度700℃、时间为30 min及粒径为830μm时,矿石中硫含量从2.33%降至0.68%;矿石经过高温焙烧后,矿石成分发生改变,溶出性能得以提高;对于硫存在形式以黄铁矿为主的高硫铝土矿,焙烧后溶出液的硫浓度相比原矿溶出液大幅降低,且硫的溶出率由原矿的28.8%降至14.8%,氧化铝相对溶出率增加到95%以上。     

一水硬铝石焙烧矿增浓溶出及其机理

为了深入研究焙烧对一水硬铝石矿增浓溶出过程的影响及其活化焙烧强化溶出的机理,采用化学法提纯,从铝土矿中得到了高纯的一水硬铝石矿;经不同温度焙烧后进行增浓溶出,考察了焙烧温度对铝土矿增浓溶出效果的影响.研究结果表明在一定温度范围内,焙烧矿的溶出性能优于未焙烧矿;当焙烧时间一定时,在525℃焙烧的一水硬铝石矿溶出性能明显改善,焙烧矿石中氧化铝可几乎全部溶出.通过X射线衍射对物相、晶体点阵常数的测定以及扫描电镜对焙烧提纯矿形貌的观察,认为强化溶出的主要机制为一水硬铝石提纯矿在一定条件下焙烧后,由结晶完整的一水硬铝石正交晶型逐渐向结晶不完整的刚玉转变,且矿石表面出现大量的裂纹和孔洞,增加了矿石的比表面积,从而强化了其与碱液反应的能力,溶出性能得到明显改善.     

高硫铝土矿硫的物相研究及其在铝土矿溶出过程中除锌的应用

针对一水硬铝石型铝土矿,以河南高硫矿和贵州织金马场高硫矿为除锌用的原料,对高硫铝土矿的硫的物相进行了研究,确定矿石中硫的主要存在形态.在此基础上,在平果铝土矿溶出时,分别混合不同比例的河南高硫铝土矿和贵州高硫矿,探索两种铝土矿在溶出过程中的除锌效果.研究结果表明:在铝土矿溶出过程中添加高硫铝土矿除锌,其中以黄铁矿作为硫的主要存在形态的河南高硫矿具有较好的除锌效果,而以硫酸盐作为硫的主要形态的贵州高硫矿则无效;河南高硫矿添加量占总矿石的比例在10%-20g%之间时,除锌效果最好,此时可将溶出液中锌含量减少到0.015 g/L以下;添加高硫铝土矿除锌可以使过去认为无工业利用价值的高硫矿获得重新利用.图3,表4,参11.     

高硫铝土矿氧化焙烧脱硫的节能条件优化

氧化焙烧法处理高硫铝土矿,具有操作简便、能够同时去除矿石中有机物的优点,但仍存在着能耗高以及一水硬铝石脱水造成氧化铝溶出困难等问题.本研究基于黄铁矿和一水硬铝石的热分析和恒温焙烧实验结果,发现黄铁矿脱硫与一水硬铝石脱水反应起始温度接近,但脱硫反应速率慢而脱水反应速率快,从而提出通过降低焙烧反应温度、延长反应时间来提高脱硫率、抑制脱水率的处理工艺.通过模拟样品和实际样品的焙烧条件优化实验,确定硫含量为3.8%的铝土矿最佳脱硫处理条件为:空气气氛下,焙烧温度460~470℃,焙烧时间15~20min,处理后铝土矿含硫量低于0.5%,符合拜耳法氧化铝生产工艺的要求.     

低品位高硫铝土矿静态焙烧脱硫及溶出性能

以低品位高硫铝土矿为原料,通过静态焙烧-活化溶出技术路线,解决脱硫同时兼顾溶出性能。采取XRD,SEM和Materials Studio等手段,分析焙烧脱硫-活化溶出过程中氧化铝及一水硬铝石晶体转变,得出焙烧矿最佳溶出条件,对比分析原矿与焙烧矿溶出动力学。研究结果表明:焙烧促使一水铝石晶体减小,氧化铝晶体变大、结晶更加完整;当静态焙烧温度为600℃和时间为180 s时,焙烧后铝土矿中硫质量分数为0.29%,脱硫率为75.83%;在600℃焙烧90 s时,矿石最佳溶出条件为溶出温度280℃、溶出时间70 min、苛碱质量浓度为245 g/L、CaO添加质量分数10%,此时氧化铝相对溶出率为94.8%;正交实验结果表明影响氧化铝溶出率的主次因素排序为温度、CaO添加质量分数、时间、苛碱质量浓度;原矿与焙烧矿在溶出过程中其表观活化能分别为48.89 kJ/mol和63.99 kJ/mol,氧化铝溶出主要受内扩散控制;焙烧矿和原矿在特定溶出条件下氧化铝相对溶出率(y)与溶出温度(T)之间的关系分别为:y=u(T)=-372.59+2.800 53T-0.004 06T~2和y=u(T)=-563.42+4.324 69T-0.007 14T~2,以焙烧矿经验公式作为参数优化依据,在285℃时氧化铝溶出率为95.63%。     

高硫铝土矿悬浮态焙烧脱硫

采用自主开发的高固气比悬浮焙烧-快速冷却装置对贵州地区硫质量分数为1.35%的高硫铝土矿进行850kg/h规模的焙烧脱硫实验。探讨悬浮态焙烧对脱硫过程和焙烧矿的影响规律。对硫物相和XRD谱进行分析。研究结果表明:悬浮态低温焙烧可实现高硫铝土矿的快速脱硫,升高焙烧温度有利于提高脱硫率;硫化物型硫的残留量降至0.08%(质量分数)之后,脱硫过程趋于完成;FeS_2脱硫反应伴随着金属氧化物吸收SO_2的反应,细颗粒对SO_2具有更强的吸收能力;高硫铝土矿粉料在悬浮炉内的有效停留时间约2 s,焙烧炉内温度控制在610~640℃,焙烧矿中硫化物型硫质量分数可以降低到0.16%以下。低温闪速焙烧-冷却使得偏高领土呈高度无序的非晶相结构,相对于原料中的一水硬铝石,焙烧矿中的α-Al_2O_3晶体得到细化,有利于Al_2O_3的溶出。     

高硫铝土矿悬浮态焙烧及焙烧矿的溶出性能

为了验证高硫铝土矿悬浮态焙烧工艺及装置的可靠性和长期稳定性,为工业生产线的设计提供必要的工艺和设备结构参数,在基础研究和中试条件试验的基础上,以黔北地区全硫(ST)质量分数1.93%的一水硬铝石型高硫铝土矿为原料,进行750 kg/h规模的连续性验证试验。研究结果表明:悬浮炉内轴向温度650~460℃,粉料在炉内有效停留时间约3 s,所得焙烧矿中硫化物型硫的平均质量分数为0.05%,ST质量分数小于0.3%。在溶出温度260℃、溶出时间60 min、石灰添加量9%、苛性碱质量浓度236 g/L、溶出液Na和Al分子比1.50的条件下,焙烧矿相对溶出率接近99.5%,相对于原矿,溶出效果得到提高。     

拜耳法氧化铝的理论溶出率

本文根据一水硬铝石型铝土矿溶出赤泥的物相组成,导出了溶出一水软铝石——一水硬铝石型铝土矿和一水硬铝石型铝土矿的氧化铝理论溶出率计算公式。     

一水硬铝石矿活化焙烧工艺研究

利用马弗炉对我国一水硬铝石矿进行了活化焙烧的实验研究,以降低拜耳法溶出的温度.研究了焙烧温度、焙烧时间等因素对铝土矿的溶出性能的影响,将活化焙烧矿的溶出性能与原矿的溶出性能进行了对比.利用SEM技术对活化焙烧矿的微观形貌进行表征.实验结果表明:合适的活化焙烧工艺条件为焙烧温度585℃,焙烧时间60 min.在此焙烧条件下,当达到最大溶出率时,焙烧矿的溶出温度较原矿下降了40℃.     

载金硫化物焙烧--自浸出过程研究

针对传统氧化焙烧-氰化浸金工艺环境污染严重的现状,采用焙烧-自浸出工艺提取载金硫化物中的金.研究焙烧温度、焙烧时间和试样量对单质硫转化率和金浸出率的影响,通过X射线衍射分析、扫描电镜观察、能谱分析等手段分析焙烧过程中载金硫化物中硫的物相转变规律.载金硫化物中黄铁矿发生热分解反应生成单质硫和磁黄铁矿,随焙烧温度的升高和焙烧时间的延长,黄铁矿的特征衍射峰强度逐渐减小直到消失,磁黄铁矿的特征衍射峰逐渐生成并增强,原本致密状的黄铁矿颗粒变得疏松多孔.50 g试样在氮气流量1 L·min-1、焙烧温度800℃、焙烧时间60 min的条件下,单质硫的转化率达到42.53%,金浸出率达到88.70%,实现载金硫化物的高效非氰浸出.