用铝酸钡脱除铝酸钠溶液中硫的研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年l 期 用铝酸钡脱除铝酸钠溶液中硫的研究 胡四春1 ，郭敏1 ，赵恒勤1 ，何润德2 1 ．中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南郑州4 5 0 0 0 6 ；2 ．贵州大学，贵州贵阳5 5 0 0 0 3 摘要利用自制的铝酸钡对高硫高铝型铝土矿在氧化铝生产中的赤泥洗液进行净化脱硫试验，以降低铝 酸钠溶液中硫的含量。从脱硫温度、时间和铝酸钡的添加量对脱硫率的影响等方面进行研究。利用铝 酸钡净化铝酸钠溶液的最佳条件为6 5 * 2 、2 0m i n 、铝酸钡添加量1 0 0 ％，其脱硫率可达到9 5 ％。 关键词铝土矿；铝酸钡；铝酸钠；脱硫率；赤泥洗液 中图分类号T F 8 2 1 8 0 3 ．2 5文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 7 0 1 0 0 1 1 0 3 S t u d yo nD e s u l f u r i z i n gf r o mS o d i u mA l u 。m i n a t eS o l u t i o nw i t hB a r i u mA l u m i n a t e H US i c h u n l ，G U OM i n l ，Z H A OH e n g q i n l ，H ER u n d e 2 1 ．Z h e n g z h o uI n s t i t u t eo fM u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no fM i n e r a lR e s o u r c e s ，C h i n e s eA c a d e m yo fG e o l o g i c a l S c i e n c e s ，Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 6 ，C h i n a ；2 ．G u i z h o uU n i v e r s i t y ，G u i y a n g5 5 0 0 0 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h ed e s u l f u r i z i n gf r o mr e dm u dw a s hl i q u o rw i t hb a r i u ma l u m i n a t ei st e s t e d ．T h ee f f e c t so fo p e r a t i o n p a r a m e t e r ss u c ha st e m p e r a t u r e ，t i m e ，a d d i t i v ec o n t e n to fb a r i u ma l u m i n a t ew e r ei n v e s t i g a t e d ．T h ee f f i c i e n c yo f s u l p h u rr e m o v a lc o u l d r e a c h9 5 ％u n d e rt h eo p t i m a lc o n d i t i o n s 6 5 ℃，2 0m i na n d1 0 0 ％a d d i t i v ec o n t e n to f b a r i u ma l u m i n a t e ． K e y w o r d s B a u x i t e ；B a r i u ma l u m i n a t e ；S o d i u ma l u m i n a t e ；E f f i c i e n c yo fs u l p h u rr e m o v a l ；R e dm u dw a s hl i q u o r 我国一水硬铝石高硫型铝土矿储量约为1 ．5 亿 t ，主要分布在贵州和山东。而高硫铝土矿中高品位 铝土矿占5 7 ．2 ％⋯。在氧化铝生产过程中，铝土矿 内以黄铁矿、胶黄铁矿等形态带入的硫，燃油、煤带 入的硫化物，水中带人的硫酸盐等等，均会与铝酸钠 溶液、苛性碱溶液反应。以硫化物、硫代硫酸盐、亚 硫酸盐、硫酸盐的形态进入溶液，而最终转变为硫酸 钠。生产流程中硫的积累使碱耗增加；使种分分解 率下降；引起溶液中可溶性铁的浓度增高，氢氧化铝 被污染；硫化物和硫代硫酸盐的硫会加剧对钢设备 的腐蚀；更重要的是当生产流程中硫酸钠积累到一 定数量时，由于析出硫酸钠结晶，将严重影响正常的 生产操作。因此，从流程中排除硫的化合物，使硫酸 钠含量控制在无害的范围之内，对降低碱耗，稳定生 产工艺条件都具有重要意义幢J ，而对于高硫高品位 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 0 2 6 4 0 0 1 作者简介胡四春 1 9 7 6 一 ，男，湖南桂阳人，工程师，硕士 铝土矿必须进行脱硫才能使生产顺利进行。目前， 国内工业上铝土矿脱硫主要采用生料加煤排硫的方 法，其脱硫效果非常有限，只有3 3 ％左右。也有用 B a O 脱硫的，其脱硫效果非常好，脱硫率可达9 5 ％ 以上【3J ，但B a O 价格昂贵，脱硫成本高。利用B a O A l O ，作为脱硫剂可以得到同样的脱硫效果，且价 格便宜，原料易得，从而大大降低了脱硫费用HJ 。 本文用自己合成的铝酸钡进行了从洗液中脱除铝酸 钠溶液中硫的研究E 5J 。 1试验 1 ．1 试验原料 工业铝酸钠溶液取自中铝公司贵州分公司氧化 铝厂生产现场的洗液，其洗液成分 g ／L A 1 2 0 3 9 1 ．7 0 ，N a 2 0 K9 6 ，N a 2 0 c2 3 ．3 4 ，N a 2 0 s1 0 ．1 6 ；脱硫 万方数据 1 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年1 期 剂铝酸钡自制，纯度在9 9 ％以上。 1 ．2 试验主要设备 实验的主要设备A G 2 0 4 电子天平；元级调速 机搅拌器；W M 2 K 一0 1 温度指示控制器；恒温水浴 缸；S S X 一8 ～1 6 硅钼炉 1 ．3 铝酸钡的脱硫机理 在洗液中加入铝酸钡净化过程中的主要发生如 下化学反应 B a O ‘A 1 2 0 3 N a 2 S 0 4 4 H 2 0 B a S 0 4 2 N a A l O H a B a O 。A 1 2 0 3 N a 2 C 0 3 4 H 2 0 B a C 0 3 、} 2 N a A I O H 4 另外，在净化过程中还有如下反应发生 B a O ‘A 1 2 0 3 N a z S i 0 3 4 H 2 0 B a S i 0 34 ， 2 N a A l O H 。 N a 2 C 0 3 6 N a A I O H 4 6 N a 2 S i 0 3 3 N a 2 0 ‘3 5 1 2 0 3 。6 S i 0 2 。N a 2 C O0 1 2 N a O H 从以上反应可知，加入铝酸钡后溶液中的硫、 碳、硅等生成相应的沉淀而达到脱硫、脱碳和脱硅的 目的。 1 ．4 试验方法、试验指标的计算 1 ．4 ．1 试验方法 取一定量的工业铝酸钠溶液于烧杯中，加热到 一定温度，恒温，并不断搅拌，加入铝酸钡，恒温，过 滤，洗涤，分析。 1 ．4 ．2 试验指标的计算 设A N s 和A N c 为铝酸钠溶液净化前后N a 2 0 s 和N a 2 0 c 的浓度变化量 g ／L ；N s 和N c 为铝酸钠 溶液净化前后N a 2 0 s 和N a 2 0 c 的浓度 g ／L ；T 】s 和 化为铝酸钡除硫率和除碳率。则 啦 邋蒜甓铲x l 吣 髑 溶液中的总硫量 ”⋯ 设反应前后酸钠的浓度变化量为A N 。，则溶 液中与铝酸钡反应的硫量 A N s V 体积；溶液中 硫的总量 N s V 体积；因此有 旷畿谱x1 0 0 ％ 譬Ⅷo ％ 同理可得T ] 。 弋／、I _ N C 1 0 0 ％ 1 ．5 脱硫剂加入点的选择及试验指标的选取 1 ．5 ．1 脱硫剂加入点的选择 脱硫剂加入点的选择对于整个的脱硫工艺具有 非常重要的意义，脱硫剂加入点可以选在种分母液、 精液和赤泥洗液中等。综合各方面因素以加在赤泥 洗液中最为合理 1 不会引起原氧化铝生产工艺的较大变动， 在脱硫工序的设备安装、施工及设备调试等方面的 操作，都不影响原生产的正常进行； 2 由于铝酸钡的溶解度随着碱浓度和氧化铝 浓度的增大而减小帕J ，而洗液中碱浓度和氧化铝浓 度相对较小有利于铝酸钡的脱硫； 3 可以很方便的控制脱硫量，只需要调节加 了铝酸钡的赤泥洗液的流量即可以维持整个氧化铝 生产工艺流程中的硫平衡。处理的洗液量灵活，可 以独立的间断操作，如果量比较少，设置一个储槽缓 冲，不会引起氧化铝生产流程中的流量波动； 4 该方法的流程简单，设备少，易于操作，并 且脱硫产物主要是硫酸钡和碳酸钡，它们沉降性能 好，也利于回收利用。 1 ．5 ．2 试验指标的选取 通过单因素探索试验选取温度、时间和铝酸钡 添加量三因素三水平正交试验法，试验条件及结果 见表1 。 2 试验结果与分析 铝酸钡净化工业铝酸钠溶液 洗液 的试验结果 见表1 ，其中佃为铝酸钡添加量；啦硫的脱除率；1 c 碳的脱除率。 表1 净化试验结果 T a b l e1T h er e s u l t so fs u l p h u rr e m o v a l 主次因素都是铝酸钡添加量啦 反应时间 温度 通过对正交表的分析可知铝酸钡的添加量对 溶液的脱硫率和脱碳率的影响最大；反应的最佳条 件为啦 1 0 0 ％、2 0m i n 、6 5 ℃。验证试验结果硫 脱除率达到了9 5 ％，脱碳率也达到9 0 ％左右。 1 铝酸钡净化铝酸钠溶液的脱硫、脱碳的效 果较好，操作简单，条件易于控制；． 2 铝酸钡脱硫过程还是一个苛化过程，铝酸 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年1 期 1 3 根的进入可以使溶液的苛性比值降低；溶液的饱和 度增加；加快分解速度；缩短分解时间；使分解槽的 单位产能增加。这些都对氧化铝生产过程具有十分 重要的意义； 3 根据流程中硫含量的多少确定铝酸钡的最 佳添加量。铝酸钠溶液中的硫并不要全部除尽，只 要使硫酸钠含量控制在无害的范围之内就行了。减 少铝酸钡的添加量能大大减少脱硫费用，因为铝酸 钠溶液净化脱硫的费用绝大多数是消耗在脱硫剂铝 酸钡上，如果片面地追求高脱硫率会导致铝酸钡添 加量的增加而造成浪费。 3结论 1 铝酸钡对工业铝酸钠溶液 洗液 中的硫酸 钠和碳酸钠均具有良好的净化效果，其脱硫率受铝 酸钡添加量的影响最大，随添加量的增加而增大； 2 铝酸钡净化铝酸钠溶液的赤泥洗液的脱硫、 脱碳的效果较好，操作简单。不会引起原氧化铝生 产工艺的较大变动，脱硫渣易于回收利用、循环使 用，是经济，易行的铝酸钠溶液的脱硫方法； 3 铝酸钡净化工业铝酸钠溶液的过程是苛化 过程，脱硫的同时，还净化了碳酸根、硅酸根等离子， 可进一步改善工艺操作和提高产品质量。铝酸钡对 不同工业铝酸钠溶液的净化效果、氧化铝生产工艺 的影响不同。在生产实践上具有一定的应用价值。 参考文献 [ i ] 何伯泉．试论我国高硫铝土矿脱硫新方案[ J ] ．轻金属， 1 9 9 6 1 2 3 5 ． [ 2 ] 罗玉长，叶长龙．铝酸钠溶液脱硫的研究[ J ] ．轻金属， 2 0 0 3 4 9 1 1 ． [ 3 ] 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 ． [ 4 ] 何润德，胡四春，黎志英，等．用高硫型铝土矿生产氧化 铝过程中湿法除硫方法讨论[ J ] ．湿法冶金，2 0 0 4 6 6 6 ～6 8 ． [ 5 ] 何润德，张念炳，胡四春，等．用高品位铝土矿代替氢氧 化铝合成铝酸钡的研究[ J ] ．轻金属，2 0 0 5 4 1 3 1 7 ． [ 6 ] 胡四春．铝酸钠溶液的除硫剂一铝酸钡的合成及其溶解 性的研究[ D ] ．贵阳贵州大学，2 0 0 5 ． 上接1 0 页 4 经济分析 喜淼≥詈I 嚣姜晏芋言翥器 利用工业试验的参数，在民乐矿区实地选厂址，该工艺开发民乐铜矿技术可行； 按年产电积铜4k t 的规模开展该项技术的产业化 2 利用工业试验的指标，进行产业化研究，每 研究 级别达到项目可行性研究代初步设计 。消耗吨铜的生产销售成本仅为1 11 1 6 元，经济效果良 以试验确定的指标、原材料按当期市场价计算、总投好； 资26 6 5 万元 不含矿山 、每吨铜的销售成本仅为 3 该工艺的主要环节都在常温常压下进行，设 1 l1 1 6 元，以当期铜市场价计算，经济效益十分可 备常规化。国产的设备、材料都能满足工艺要求。 观。成本构成见表1 。同时该工艺清洁、环保，对环境不造成危害。 5结论 1 工业试验得到的工艺流程通畅，技术指标稳 万方数据