[发明专利]一种利用低品位含铝原料生产铝酸钠晶体的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种利用低品位含铝原料生产铝酸钠晶体的方法。

背景技术

我国铝土矿资源较为丰富，但主要为一水硬铝石型。根据国土资源部公布的资料，截至2008年底，全国查明铝土矿产地425处，保有资源储量为32.23亿吨，分布于20个省(区)；但特殊的矿石性质和占多数的低品位矿石，直接决定了其开发利用难度的增加，所以，实际上适合经济开采和利用的铝土矿资源量比较少；我国铝土矿主要以一水硬铝石型为主，约占总储量的98％，属于高铝高硅低铁难溶性矿石，铝硅比偏低，约在4～6之间；高铝硅比(A/S≥8)的矿石很少，铝硅比大于9的矿石不足15％，其余80％以上均为低品位铝土矿。

铝土矿矿石中氧化铝平均含量为40～60％，矿石中主要矿物嵌布粒度细小，嵌镶关系密切，不仅造成洗选困难，还造成了生产工艺复杂，增加了矿石利用难度和生产成本；据了解，由于我国大部分铝土矿属低品位矿，采用拜耳法生产工艺存在碱耗高、溶出率低、成本高及外排赤泥量大等诸多不利因素。

传统的铝酸钠生产工艺有两种：一种是用等摩尔的苛性碱溶液溶解氢氧化铝，制取铝酸钠溶液，蒸发至干得到铝酸钠结晶；一种是以铝硅比大于8的高品位铝土矿为原料，通过拜耳法溶出工艺，将铝土矿中氧化铝以铝酸钠形式转入溶液，用水稀释后，杂质氧化硅、氧化铁、氧化钙进入赤泥，经赤泥分离洗涤后，溶液精滤形成精液，蒸发至干，制得铝酸钠成品。因此，我国许多铝土矿资源因品位低利用成本高，不得不从国外大量进口优质铝土矿,但伴随而来的市场环境、政治因素等诸多方面的风险、挑战，也是不容忽视的。因此，“走出去”的同时，加大国内勘探和研发力度，辐辏并进，才是万全之策，解决我国铝土矿资源相对不足的难题，已成为当务之急。

发明内容

针对现有低品位铝土矿利用技术存在的上述问题，本发明提供一种利用低品位含铝原料生产铝酸钠晶体的方法，通过向低品位铝土矿中添加铁酸钠和活性石灰进行高温高苛性比浸出，提高铝土矿中氧化铝的回收率，生产高附加值铝酸钠结晶产品，减少环境污染，提高经济效益。

本发明的方法按以下步骤进行：

(1)将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合，制成待浸出物料；铁酸钠的加入量按待浸出物料中Fe₂O₃与Al₂O₃的质量比为0.4～0.6，石灰的加入量按待浸出物料中CaO与Al₂O₃的质量比为0.6～0.8；所述的低品位含铝原料为低品位铝土矿、赤泥、粉煤灰或霞石，按重量百分比含Al₂O₃40～70％；

(2)将苛性碱液与待浸出物料混合，混合比例按液固比为4.0～5.0，然后在230～275℃浸出反应0.5～1.5h，浸出反应完成后的物料过滤分离，获得浸出渣和浸出液；所述的苛性碱液中氢氧化钠浓度为220～280g/L；

(3)将浸出液精滤，至固含量≤15mg/L，获得精滤滤饼和铝酸钠精液；

(4)向铝酸钠精液中通入蒸汽进行蒸发浓缩至NaOH浓度以Na₂O_k计为400～450g/L，然后降温至40～60℃结晶，当晶体析出完成后，过滤分离获得固相和液相；固相烘干去除水分后制成铝酸钠晶体。

上述的步骤(4)中，液相加入氢氧化钠至氢氧化钠浓度为220～280g/L，作为苛性碱液返回步骤(2)使用。

上述方法中，浸出渣和精滤滤饼混合后用80～95℃的热水洗涤，获得钙铁榴石固相和钙铁榴石洗液；热水用量为浸出渣质量的0.5～1.5倍。

上述的钙铁榴石洗液与浸出反应完成后的物料混合，然后一同过滤。

上述的铁酸钠的制备方法为：将碳酸钠与铁精矿或铁锈混合，混合比例按全部物料中Na₂CO₃与Fe₂O₃的质量比为0.35～0.40，然后在800～1000℃条件下焙烧30～120min，制成铁酸钠。

上述的步骤(2)中的主要反应式为：

Al₂O₃+2NaOH+3H₂O→2NaAl(OH)₄