一种中低品位含铁铝土矿钙化生物质化综合利用方法技术

一种中低品位含铁铝土矿钙化生物质化综合利用方法，属于氧化铝生产中固体废弃物资源再利用技术领域，在钙化和生物质的耦合作用下同步实现铝土矿的溶出和转型，平衡固相中赋碱相转化成无碱固相

【技术实现步骤摘要】
一种中低品位含铁铝土矿钙化生物质化综合利用方法


[0001]本专利技术属于氧化铝生产中固体废弃物资源再利用
，具体涉及一种中低品位含铁铝土矿钙化生物质化综合利用方法
。

技术介绍

[0002]在拜耳法流程中，铝土矿中每
1kg
的
SiO2至少在溶出过程带出
1kg
的
Al2O3和
0.6kg
的
Na2O。
因此，拜耳法更适合处理高铝硅比的铝土矿原料
。
我国的铝土矿资源相对匮乏，基础储量约为
10
亿
t
，占全球总量的3％左右
。
同时，我国
98
％以上铝土矿以一水硬铝石型铝土矿为主，矿相组成复杂，中低品位铝土矿
(
铝硅比＜
7)
占总量的
70
％以上，硅
、
硫和铁等有害杂质含量高，同时伴生钛
、
镓
、
锗
、
钪等多种稀散金属元素
。
中低品位含铁铝土矿是典型的铝铁复杂共生矿，利用传统的拜耳法处理该类矿石时，铁氧化物主要转化为赤铁矿与稀有金属氧化物一同进入到赤泥中
。
由于弱磁性的赤铁矿难以从赤泥中磁选分离，导致丰富的铁资源无法经济
、
高效利用而大量浪费，极大的增加了赤泥综合利用难度和氧化铝生产成本
。
目前，我国赤泥累计堆存量已经超过
13<br/>亿吨，并以每年约1亿吨的数量增加，而筑坝堆存是赤泥目前主要的处理方式
。
因此，实现中低品位含铁铝土矿中铁的综合利用具有非常重要的现实意义，同时也可为铁等战略金属资源的开发利用提供一条新的途径
。
[0003]近年来针对铝土矿综合利用研究已有很多报道，
CN115608982A
的中国专利技术专利公开了“活性铁粉
、
以及铁铝综合利用处理高铁三水铝石矿的方法”，在高铁三水铝石矿与铝酸钠溶液混合后的浆料中添加具有高温反应活性的铁粉，进行高温溶出，可获得低铝的富铁赤泥，氧化铝相对溶出率＞
97
％
。
火法进一步处理低铝富铁赤泥，可以实现活性铁粉的循环再生
。CN105238924A
的中国专利技术专利公开了“一种高铁一水硬铝石型铝土矿中铝和铁的提取方法”，采用高铁一水硬铝石型铝土矿为原矿，经破碎
、
细磨后加苛性碱溶液制成矿浆，将矿浆与碳水化合物生物质按比例混合加入到高压反应釜内，经高压溶出矿浆中的氧化铝充分溶解成为铝酸钠溶液，弱磁性
Fe2O3被生物质高效还原为强磁性的
Fe3O4和单质铁，溶出矿浆经固液分离后，铝酸钠溶液经拜耳法工序得到氧化铝产品，固体残渣经磁选工艺实现铁的回收
。
[0004]上述专利技术专利利用活性铁粉或碳水化合物生物质作为还原剂的单一还原过程仅仅考虑铁相的分离回收，但由于溶出过程中，铁相会转化为铁水化石榴石相，从而影响氧化铁的还原效果，导致后续选铁效率偏低
。
更重要的是得到的赤泥依然具有高碱性，高碱赤泥仍无法一步实现大宗化无害化利用
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种中低品位含铁铝土矿钙化生物质化综合利用方法，其特征在于，铝土矿在高压溶出反应器
(
管道化
、
外
/
内搅拌管式反应釜等
)
中在钙化和生物质的耦合作用下同步实现铝土矿的溶出和转型，平衡固相中赋碱相转化成无碱固相
、
赋铁相转化成磁性铁相，经磁选和碳化处理，可获得铁精矿粉和低碱赤泥，提高氧化铝的溶出率，所得低碱
赤泥可以用于生产硅酸盐水泥
、
制砖
、
土壤化和硅钙矿物质肥等原料
。
具体操作步骤是：
[0006]1)
矿浆化：将铝酸钙
、
生物质
、
铝土矿及循环碱液
(
或母液
)
在涡流式矿浆化槽内混合矿浆化；
[0007]2)
转型溶出：将矿浆输送至高压溶出反应器
(
管道化
、
外
/
内搅拌管式反应釜
)
，在钙化与生物质化耦合作用下，将矿浆中平衡固相钠铝赋存相分解，钠碱和氧化铝进入溶液；铁的赋存相转型为磁性铁相；
[0008]3)
液固分离：利用涡流快速沉降槽分离洗涤，得到钙化生物质转型渣和溶出液，其中，钙化生物质转型渣化学碱低于1％，铝硅比小于1；溶出液经种分得到氢氧化铝，种分母液作为循环母液经调质后返回矿浆化；
[0009]4)
转型渣磁选，采用磁选装置将钙化生物质转型渣分选出铁精粉，直接用作钢铁企业制备成碱性球团或烧结配矿使用；
[0010]5)
碳化提铝：磁选渣经碳化处理，磁选渣中水化石榴石相转变为碳酸钙
、
硅酸钙和氢氧化铝，反应后将碳化渣与碳化液分离，碳化液返回碳化工艺循环利用，碳化渣经低温溶出后得到溶铝尾渣与低温溶铝液；溶铝尾渣用于生产硅酸盐水泥
、
制砖
、
土壤化和硅钙矿物质肥；
[0011]6)
钙化沉铝：低温溶铝液加入钙质化合物形成铝酸钙沉淀和氢氧化钠溶液，铝酸钙返回步骤
1)
的矿浆化配料工艺，沉铝液返回步骤
5)
的低温溶出
。
[0012]所述步骤
1)
中生物质为木薯粉
、
马铃薯粉
、
玉米淀粉
、
蔗渣
、
麦麸以及稻秆中的一种或几种的任意比例混合，生物质占矿浆中固体质量的
0.4
％～
2.4
％；所述的铝土矿为中低品位铝土矿，具体为一水硬铝石型铝土矿，其中
Fe2O3含量
10
％～
40
％，
Al2O3与
SiO2的质量为
(2
～
6):1
；所述铝酸钙中的
CaO
与体系中
SiO2的质量比为
(2
～
4):1
，铝酸钙还可以以石灰或电石渣替换
。
循环母液碱浓度为
260
～
350g/L
，母液中苛性比值
α
k
＝4～
20。
[0013]所述步骤
1)
中矿浆化采用涡流式矿浆化槽，通过加入涡流搅拌器形成方向向下的涡流，快速卷吸生物质及其他物料，实现矿浆的快速均匀混合，涡流搅拌速度为
150
～
400rpm
，固液均混速度较常规矿浆化搅拌槽可提高<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种中低品位含铁铝土矿钙化生物质化综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
矿浆化：将铝酸钙
、
生物质
、
铝土矿及循环碱液或母液在涡流式矿浆化槽内混合矿浆化；
2)
转型溶出：将矿浆输送至高压溶出反应器，在钙化与生物质化耦合作用下，将矿浆中平衡固相钠铝赋存相分解，钠碱和氧化铝进入溶液；铁的赋存相转型为磁性铁相；
3)
液固分离：利用涡流快速沉降槽分离洗涤，得到钙化生物质转型渣和溶出液，其中，钙化生物质转型渣化学碱低于1％，铝硅比小于1；溶出液经种分得到氢氧化铝，种分母液作为循环母液经调质后返回矿浆化；
4)
转型渣磁选，采用磁选装置将钙化生物质转型渣分选出铁精粉，直接用作钢铁企业制备成碱性球团或烧结配矿使用；
5)
碳化提铝：磁选渣经碳化处理，磁选渣中水化石榴石相转变为碳酸钙
、
硅酸钙和氢氧化铝，反应后将碳化渣与碳化液分离，碳化液返回碳化工艺循环利用，碳化渣经低温溶出后得到溶铝尾渣与低温溶铝液；溶铝尾渣用于生产硅酸盐水泥
、
制砖
、
土壤化和硅钙矿物质肥；
6)
钙化沉铝：低温溶铝液加入钙质化合物形成铝酸钙沉淀和氢氧化钠沉铝液，铝酸钙返回步骤
1)
的矿浆化配料工艺，沉铝液返回步骤
5)
的低温溶出
。2.
根据权利要求1所述的一种中低品位含铁铝土矿钙化生物质化综合利用方法，其特征在于，所述步骤
1)
中生物质为木薯粉
、
马铃薯粉
、
玉米淀粉
、
蔗渣
、
麦麸以及稻秆中的一种或几种的任意比例混合，生物质占矿浆中固体质量的
0.4
％～
2.4
％；所述的铝土矿为中低品位铝土矿，其中
Fe2O3含量
10
％～
40
％，
Al2O3与
SiO2的质量为
(2
～
6):1
；所述铝酸钙中的
CaO
与体系中
SiO2的质量比为
(2
～
4):1
；循环母液碱浓度为
260
～
350g/L
，母液中苛性比值
α
k
＝4～
20。3.
根据权利要求1所述的一种中低品位含铁铝土矿钙化生物质化综合利用方法，其特征在于，所述步骤
1)
中涡流式矿浆化槽，通过加入涡流搅拌器形成方向向下的涡流，涡流搅拌速度为
150
～
400rpm
；混合矿浆中液体体积与固体质量比为
(5
～
10):1。4.
根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，吕国志，王一雍，王龙，刘燕，豆志河，张子木，
申请(专利权)人：东大有色固废技术研究院辽宁有限公司，
类型：发明
国别省市：