某高硫铝土矿固硫预处理效果.pdf

青色企雇工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R l N G d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．2 0 9 5 1 7 4 4 ．2 0 1 2 ．0 6 ．0 0 7 某高硫铝土矿固硫预处理效果 骥张念炳h 2 黎志英3 乔晓静3 1 ．贵州师范大学材料与建筑工程学院贵阳5 5 0 0 1 4 2 ．贵州省铝电解炭素材料工程技术研究中心 贵阳5 5 0 0 0 1 3 ．贵州大学材料与冶金学院贵阳 5 5 0 0 0 3 摘要研究某高硫铝土矿固硫预处理过程，介绍固硫效果和溶出效果。结果表明，与常规焙烧相比，微波焙 烧后硫含量较低，固硫温度更低，固硫所需时间更短，固硫后硫含量增加的幅度更大。固硫预处理不仅可提高 氧化铝溶出率，也可降低硫溶出率．可减少溶出过程对设备的腐蚀。 关键词高硫铝土矿；微波；硫的溶出；固硫 中图分类号T F 8 2 1文献标志码A 文章编号2 0 9 5 1 7 4 4 2 0 1 2 0 6 ．0 0 4 6 ．0 3 我国的铝土矿资源以一水硬铝石型为主，高硫铝土 矿大多属于此类型，属于难溶的矿石川，这部分资源的开 发利用前景广阔。这类高硫高品位铝土矿可用于拜耳法 生产氧化铝，在溶出过程，黄铁矿与碱液反应生成s 2 ‘和 s 0 ，2 。，使钢质设备，特别是蒸发器中的热交换管及过滤 机筛网的腐蚀速度加快，使溶液中的氢氧化铁含量增加， 应采取相应的脱硫措施。目前，国内外脱硫方法可分为 浮选脱硫∞】、湿法脱硫降5 1 及预焙烧脱硫睁刀等。浮选脱 硫可将部分黄铁矿选出，但脱硫率较低，浮选药剂和水 分对氧化铝流程有不利影响。湿法脱硫是将高硫铝土矿 先溶出再脱硫的方法，脱硫效果较好，但s 2 。和 2 0 ，2 。对 溶出设备、蒸发热交换管及过滤机筛网有腐蚀。预焙烧 脱硫即将高硫铝土矿进行焙烧预处理后再进行溶出，可 直接降低高硫铝土矿硫的可溶性，同时也可提高铝土矿 的溶出效果，但存在焙烧温度高、焙烧时间长、脱硫率较 低和能耗高等问题。在预焙烧脱硫方面，有微波处理一 水硬铝石改善氧化铝溶出率悼4 1 的报道，微波焙烧高硫铝 土矿提高脱硫率”叫的报道，未见固硫预处理的相关报道， 因此拟对固硫预处理的效果及溶出效果进行研究，为高 硫铝土矿的工业应用提供参考。 1 实验方法 1 ．1 试验原料 高硫铝土矿来自贵州某矿区，化学成分如表1 所示， 矿物磨后粒度如表2 所示。固硫用石灰为化学纯试剂。溶 出碱液取自贵州某氧化铝厂，调配后使用，成分如表3 所 示，溶出试验用工业石灰C a O 含量为8 5 ．3 1 ％。 表1 高硫铝士矿化学成分 ／％ 分布率／％ 9 9 ．18 4 ．2 78 2 ．1 77 8 ．8 1 1 ．2 试验步骤一 称取2 5g 样品于1 0 0m L 瓷坩埚中，放人马弗炉中 基金项目贵州省科学技术基金项目 黔科合J 字[ 2 0 1 1 1 2 0 3 8 ； 贵阳市科技计划项目 筑科合同[ 2 0 1 1 1 0 1 】1 3 9 ；贵 州师范大学博士科研启动基金项目 收稿日期2 0 1 2 ．0 4 0 5 作者简介张念炳 1 9 8 0 一 ，男，贵州绥阳县人，副教授，博士， 主要从事铝土矿脱硫及铝土矿烧结新方法等方面的 研究。 4 6 E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 万方数据 焙烧，加热达到指定温度后，恒温一定时间，停止加热， 测定样品焙烧前后的全硫变化。同样称取2 5g 样品于 1 0 0m L 瓷坩埚中，如图1 所示，在微波功率为5 5 ．5k W 条件下加热，达到指定温度后，调整功率使温度恒定，恒 温一定时间，停止加热，测定样品焙烧前后的全硫变化。 在样品中加入一定量的氧化钙，在马弗炉和微波加热装 置里进行固硫焙烧。再分别将原矿、常规固硫铝土矿和 微波固硫铝土矿进行高压溶出试验，测定氧化铝溶出率 和硫溶出率。 红外线高温计 图1 微波加热炉装置 1 ．3 分析方法 样品中硫含量用硫酸钡重量法进行测定，硫含量计 算公式为 彤一％ X 0 ．1 3 7 3 1 0 0 ／G ，式中川一焙烧后 硫酸钡的质量；％一空白质量；0 ．1 3 7 3 一硫酸钡对硫的 转换系数；e 一称取试样质量。 高压溶出时，硫溶出率为A N 。0 ．1 0 ．5 1 6 ／ Q 矿 S 矿 ，式中4 Ⅳs 一高压溶出液与原液中硫酸钠的差值； Q 矿一矿石用量；S 矿一矿石中硫含量。 2 试验结果与讨论 高硫铝土矿中含硫矿物主要为黄铁矿，焙烧时会释 放出S O 气体，为减少污染气体的排放，在焙烧脱硫时 配加一定量的石灰，考察其固硫效果。石灰固硫化学反 应为C a O S 0 2 1 ／2 0 2 一C a S 0 4 。 2 ．1 常规焙烧固硫预处理的影响 将选定的2 5g 高硫铝土矿配入lgC a O 放人马弗炉 焙烧固硫，测定焙烧后硫含量，结果见图2 。从图2 可以 看出，在常规焙烧时间为3 0m i n 时，随着焙烧温度的增 1 2 爨1 o 篷 焙烧温度／℃ 图2 常规焙烧固硫预处理的效果 加，焙烧后硫含量逐渐降低。由于常规焙烧残硫较高，所 以在添加石灰后，焙烧后硫含量变化较小。在常规焙烧 温度为8 0 0 ℃，焙烧时间为3 0 m i n 时，添加石灰前后，铝 土矿中硫含量从0 ．7 2 ％增加到1 ．3 3 ％，增加幅度为0 ．6 1 ％。 2 ．2 微波焙烧固硫预处理的影响 在其他条件不变的情况下，采取微波焙烧固硫， 结果如图3 所示。从图3 可以看出，在微波焙烧时间为 1 0r a i n 时，随着微波焙烧温度的增加，焙烧后硫含量逐 渐降低。添加石灰后，焙烧后硫含量变化较小。在微波焙 烧温度为5 5 0 ℃，微波焙烧时间为1 0m i n 时，添加石灰 前后，铝土矿中硫含量从0 ．2 3 ％增加到1 ．0 3 ％，增加幅度 为O ．8 ％。 综上所述，常规固硫焙烧后硫含量较高，说明常规 固硫焙烧脱硫效率低，脱硫速率慢，固硫所需时间长。微 波固硫焙烧后硫含量较低，说明微波固硫焙烧脱硫效率 高，脱硫速率快，固硫所需时间短。与常规固硫焙烧相比， 微波固硫焙烧加氧化钙后焙砂硫含量增加的幅度犬，固 硫所需温度更低，固硫所需时间更短，固硫效果更好。 摹 ＼ 删 钔 埕 微波焙烧温度／ c 图3 微波焙烧固硫处理的效果 2 ．3 固硫预处理后的溶出效果 在溶出温度2 6 0 ℃，石灰添加量为1 1 ％，溶出时间 有色金属工程2 0 1 2 年第6 期4 7 万方数据 青么金崖工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R l N G 为5 0r a i n ，苛性碱浓度为2 3 5g ／L 的试验条件下，对高硫 铝土矿、常规固硫 s o o ℃，3 0r a i n 和微波固硫 5 5 0 ℃， 1 0m i n 的高硫铝土矿分别进行高压溶出，测试氧化铝溶 出过程中铝和硫的溶出率，试验结果如图4 所示。 从图4 可以看出，氧化铝溶出率随着固硫方式的不 同而变化，微波固硫氧化铝溶出率 常规固硫氧化铝溶 出率 原矿的氧化铝溶出率，可见，固硫预处理能改变 矿石的微观结构，提高氧化铝的浸出率，这与王一雍，张 廷安等人洋9 1 研究结果有相似的规律。硫溶出率也随着固 硫方式的不同而变化，微波固硫的硫溶出率 常规固硫 硫溶出率 原矿的硫溶出率。常规固硫的硫溶出率可由 原矿的2 8 。3 6 ％降到1 9 。5 9 ％，降幅为8 ．7 7 ％。微波固硫的 硫溶出率可由原矿的2 8 ，3 6 ％降到5 ．8 4 ％，降幅为2 2 ．5 2 ％。 1 2 。 1 0 0 摹鼢 差6 0 4 0 2 。 0 黝 团硫i 窑m 窜 黝 F - 3 氧化铝溶出1 原矿常规固硫 微波固硫 图4 不同固硫方式对氧化铝溶出率和硫溶出率的影响 可见，固硫预处理不仅可提高氧化铝溶出率，也可 降低硫溶出率，降低溶出液中的s 2 一含量，减少溶出过程 对设备的腐蚀。固硫焙烧过程生成的C a S O 。在高压溶出 时大部分进入赤泥，一小部分进入溶液，在熔盐蒸发时 析出，所以对高硫铝土矿进行固硫焙烧对流程是有利的。 3 结论 常规焙烧后硫含量较高，脱硫效率低，脱硫速率慢， 固硫所需时间长，固硫焙烧后硫含量较高。微波固硫焙 烧后硫含量与微波不固硫焙烧相比增加的幅度更大，固 硫温度更低，固硫所需时间更短，固硫效果更好。固硫预 处理不仅提高氧化铝溶出率，也降低硫溶出率，可减少 溶出过程对设备的腐蚀。 参考文献 【1 ] 崔萍萍，黄肇敏，周素莲．我国铝土矿资源综述【J 】．轻金属， 2 0 0 8 2 6 - 8 ， [ 2 】牛芳银，张覃，张杰．某高硫铝土矿浮选脱硫的正交试 验[ J ] 矿物学报，2 0 0 7 ，2 7 1 2 3 9 3 3 9 5 ． [ 3 ] 陈文泪，谢巧玲，胡小蓬，等．高硫铝土矿反浮选除硫试验 研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 8 ，2 8 3 3 4 3 7 ． [ 4 ] 袁华俊，李琴琴．B a O 净化工业铝酸钠溶液工艺选择[ J 】．轻 金属，1 9 9 5 4 1 3 1 7 ． [ 5 】何润德，田忠良．论用铝酸钡脱除工业铝酸钠溶液中硫的经 济合理性[ J ] 贵州工业大学学报 自然科学版 ，2 0 0 0 ，2 9 6 5 4 ．5 8 ． [ 6 ] 吕国志，张廷安，鲍丽，等．高硫铝土矿的焙烧预处理[ J ] ． 过程工程学报，2 0 0 8 ，8 5 8 9 2 8 9 6 ． [ 7 ] 吕国志，张廷安，鲍丽，等．高硫铝土矿的焙烧预处理 及焙烧矿的溶出性能【J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 9 ，1 9 9 1 6 8 4 一1 6 8 9 ． 【8 】王一雍，张廷安，陈霞，等．微波焙烧对一水硬铝石矿浸 出性能的影响[ J ] 过程工程学报，2 0 0 7 ，7 2 3 1 7 ．3 2 1 ． [ 9 ] 王一雍，金辉．微波加热预处理一水硬铝石矿的工艺研究 【J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 2 2 7 3 0 ．． [ 1 0 ] 张念炳，白晨光，邓青宇．高硫铝土矿微波焙烧预处理[ J ] 重庆大学学报，2 0 1 2 ，3 5 I 8 i 一8 5 ． 4 8E n a i n e e r i n c lT e c h n o l o q y万方数据