一种可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法技术

本发明专利技术涉及氧化铝生产技术领域，协同硫形态调控、铁物相结晶和溶液脱硅过程，本发明专利技术提供了一种可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法，包括将氧化剂、铝土矿、石灰、添加剂和循环母液配料，加入到高压釜中；在90～105℃常压预脱硅1～10h，然后在可控氧化下，255～280℃溶出30～60min，得到溶出浆液；溶出浆液与赤泥洗液混和，在95～105℃搅拌下稀释脱硅；脱硅浆液固液分离，热水洗涤得赤泥洗液，滤饼为脱硫铁硅赤泥。本方法中脱硫铁硅是在铝土矿溶出流程中实现的，氧化剂量少、易产业化，有利于高效经济利用高硫铝土矿，提高我国铝土矿资源保障度。障度。

【技术实现步骤摘要】
一种可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法


[0001]本专利技术涉及氧化铝生产
，特别涉及一种可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法。

技术介绍

[0002]目前，我国优质铝土矿日渐枯竭，每年进铝土矿超亿吨，铝土矿对外依存度大于60％，资源保障度低。而我国已探明高硫铝土矿在5亿吨以上，还有大量的煤下高硫铝土矿，高效经济利用高硫铝土矿已成为保障我国铝土矿资源安全的关键途径。
[0003]高硫铝土矿在拜耳法溶出过程中，80％以上的硫会进入溶液，可转化为S2‑
、S2O
32
‑
、SO
32
‑
和SO
42
‑
离子。其中S2‑
或S
22
‑
大量存在时，可生成易溶羟基硫代铁酸钠(Na2[FeS2(OH)2]·
2H2O，导致溶液中铁浓度可达0.3g/L，使得氧化铝产品中铁含量远超一级品标准；同时，进入溶液中的硫还会导致碱耗显著升高、设备腐蚀严重、蒸发排盐量增多，严重影响生产组织。因此，高硫铝土矿生产氧化铝时，硫铁高效脱除是生产合格氧化铝的基本要求，也是高硫铝土矿经济利用的关键。
[0004]为高效经济利用我国高硫铝土矿，研究者提出了较多的脱硫方法。
[0005](1)沉淀法：在含硫铝酸钠溶液粗液或精液中加入铝酸钡(CN 1458067)或氢氧化钡(CN 105460962 A)脱除SO
42
‑
；或加入石灰乳，生成含SO
42/>‑
的水合铝酸钙3CaO
·
Al2O3·
3CaSO4·
12H2O和3CaO
·
Al2O3·
CaSO4·
12H2O。这几种方法只能脱除溶液中的SO
42
‑
，无法脱除其它有害的含硫离子。也报道了加入含锌化合物例如氧化锌和异极矿等含锌物质(CN 101597075 B、CN 107986309 A、CN 101314477 A)生成硫化锌沉淀脱除S2‑
；还可加入铁基添加剂，生成硫化亚铁脱除溶液中的S2‑
和铁(CN 102976381 A、CN 108455639 A)。这几种方法所使用的S2‑
的沉淀剂相对昂贵或难以循环。
[0006](2)氧化法：高温高压下，向含S2‑
铝酸钠溶液中通入空气、富氧空气或氧气，将矿浆中的S2‑
最终氧化成SO
42
‑
，SO
42
‑
被结合到赤泥中的钠硅渣中，随赤泥排除流程(CN 102502746 A、CN 102616821 A、CN 104140119 A)。或加入硝酸钠，将溶液中硫氧化成硫酸根离子。将S2‑
彻底氧化成SO
42
‑
离子时，虽消除了S2‑
设备腐蚀的潜在危险，降低了溶液中铁浓度，但氧化剂量大，成本高。还报道了利用氧化铝、活性炭等吸附除硫的方法。
[0007]为生产合格氧化铝，铝酸钠溶液脱硅的研究较详细。脱硅产物主要是钠硅渣(Na2O
·
Al2O3·
1.68SiO2·
xH2O)或水化石榴石(3CaO
·
Al2O3·
xSiO2·
(6
‑
2x)H2O)。其中，钠硅渣主要以方钠石和钙霞石型钠硅渣形式存在，而水化石榴石(又称为钙硅渣)溶解度随化学式中二氧化硅系数增大而减小；脱硅后溶液硅量指数(氧化铝与二氧化硅比，铝硅比)一般大于200，满足生产合格氧化铝的要求。但是含硫铝酸钠溶液中硅硫离子相互作用强，脱硅研究报道极少。专利技术人发现不同钠硅渣可嵌入不同的硫分离子(中国有色金属学报，2020，30(8)：1906～1914)，生成了含硫钠硅渣。这些结果为本专利技术提供了理论基础。
[0008]此外，上述溶液脱硫过程中仅关注溶液中彻底脱硫；或通过先除硫，然后通过消除硫铁化合物达到除铁的目的。溶液深度除铁技术报道较少，也没有与脱硅、脱硫过程同步关
联，因而现在含硫铝酸钠溶液净化效率低、流程长。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法，其目的是为了解决
技术介绍
存在的上述问题。
[0010]为了达到上述目的，协同硫形态调控、铁物相结晶和溶液脱硅，本专利技术的实施例提供了一种可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法，包括如下步骤：
[0011]S1：将氧化剂、铝土矿、石灰和循环母液配料，加入到高压釜中；
[0012]S2：在90～105℃常压预脱硅1～10h，然后在可控氧化下、255～280℃间溶出30～60min，得溶出浆液；
[0013]S3：溶出浆液与赤泥洗液混和，在90～105℃搅拌下稀释脱硅；
[0014]S4：脱硅浆液经真空过滤，热水洗涤得赤泥洗液，滤饼为含脱硫铁硅的赤泥。
[0015]本专利技术实施例中，所述氧化剂为硝酸钠、亚硝酸钠、过氧化钠、过硫酸钠、氧化锰中的至少一种。
[0016]本专利技术实施例中，所述可控氧化下氧化剂加入量按S
22
‑
氧化反应生成S2O
32
‑
化学计量的90～140％加入。
[0017]本专利技术实施例中，所述石灰加入量是所述铝土矿干矿石量的1～5％。
[0018]本专利技术实施例中，所述步骤S1中还添加有添加剂，所述添加剂为赤泥、赤铁矿、氧化铁中的至少一种。
[0019]本专利技术实施例中，所述添加剂加入量是所述铝土矿干矿石量的0.05～2％。
[0020]本专利技术实施例中，所述脱硅后溶液的硅量指数(铝硅比)大于220。
[0021]本专利技术实施例中，所述步骤S2、S3中生成的钠硅渣为方钠石型钠硅渣和钙霞石型钠硅渣。
[0022]本专利技术实施例中，在处理一水硬铝石型铝土矿时，含钙霞石型钠硅渣的硅渣中钙硅渣(水化石榴石)量小于所述硅渣总质量的40％。
[0023]本专利技术实施例中，所述步骤S3中，调节硫离子形态时，可控氧化铝下，溶液S2‑
离子浓度小于0.4g/L。
[0024]本专利技术实施例中，钠硅渣嵌入含硫离子，所述含脱硫铁硅赤泥中硫含量大于0.5％。
[0025]本专利技术结合专利技术人在铝酸钠溶液中硫离子转化历程、除铁和脱硅进行了详细的研究，具体发现：
[0026](1)相比于传统彻底氧化铝硫离子生成SO
42
‑
，生成S2O
32
‑
离子所需氧化剂显著减少。以氧化剂硝酸钠为例，黄铁矿中硫的化学反应方程式如下：
[0027]5S
22
‑
+14NO3‑
＝10SO
42
‑
+7N2+4OH
‑
[0028]5S
22
‑
+6NO3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将氧化剂、铝土矿、石灰和循环母液配料，加入到高压釜中；S2：在90～105℃常压预脱硅1～10h，然后在可控氧化下，255～280℃溶出30～60min，获得溶出浆液；S3：将所述溶出浆液与赤泥洗液混和，在90～105℃搅拌下稀释脱硅；S4：脱硅浆液经真空过滤，热水洗涤得赤泥洗液，滤饼为含脱硫铁硅的赤泥。2.根据权利要求1所述的可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法，其特征在于，所述氧化剂为硝酸钠、亚硝酸钠、过氧化钠、过硫酸钠、氧化锰中的至少一种。3.根据权利要求1所述的可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法，其特征在于，所述氧化剂加入量按S
22
‑
氧化反应生成S2O
32
‑
化学计量的90～140％加入。4.根据权利要求1所述的可控氧化同步脱除铝酸钠溶液硫铁硅的方法，其特征在于，所述石灰加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂华，齐天贵，彭志宏，周秋生，申雷霆，王一霖，李小斌，曾昭华，陈宝银，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：