一种氧化铝生产过程中铁矿物的转化方法

摘要

本发明公开了一种氧化铝生产过程中铁矿物的转化方法，包括以下步骤：1)将铝土矿或者赤泥和添加剂加入到NaOH或者铝酸钠溶液中，制备原矿浆；2)将原矿浆在温度为100～350℃下保温溶出0.2～12小时，溶出过程中铁矿物转化为磁铁矿，获得溶出浆液；3)溶出浆液固液分离，再将分离出的溶出渣磁选分离，得到含磁铁矿的铁精矿。本发明结合氧化铝生产，在高温浓碱体系中采用添加剂将铁矿物转化成磁铁矿，从而有利于铁的分选回收。本发明既可以有效解决氧化铝生产过程含铁物料中铁的高效回收利用问题，又能减少外排赤泥总量、减轻其处置难度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铝生产过程中铁矿物的转化方法。

背景技术

我国高铁铝土矿储量丰富，主要分布在广西、云南等地区，包括高铁 一水硬铝石型铝土矿和广西贵港、横县等地的以高铁高硅低铝为特征的三 水铝石型铝土矿。此外，高铁铝土矿还包括大量进口的高铁三水铝石-一水 软铝石混合型铝土矿以及高铁三水铝石型铝土矿。这类高铁铝土矿采用传 统拜耳法生产氧化铝时，未考虑其中铁矿物的综合回收，造成大量铁资源 浪费、生产成本增加、赤泥堆存量大且存在安全隐患。同时，我国每年进 口大量的铁矿资源，铁矿对外依存度超过50％。因此，高效综合利用铝土 矿中的铁资源具有应用价值。

目前，为了回收铝土矿中的铁，国内外进行了大量的研究，主要有： 1)铝土矿预处理，包括强磁选除铁法、浮选除铁法、生物除铁法、酸浸除 铁法等。2)火法处理，包括先铁后铝法、perdersen法等；3)从赤泥中回 收铁，包括直接熔炼、磁选法、还原烧结-磁选等。这些方法存在或铁回收 率低，或工艺较复杂、能耗较高等问题。

铝土矿中的铁矿物主要为赤铁矿、针铁矿、菱铁矿、绿泥石等。在传 统氧化铝生产过程中，这些铁矿物大多转化为弱磁性的赤铁矿，不易磁选 分离。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化铝生产过程中铁矿物的转化方法。

为了达到上述目的，本发明方法的一种技术方案包括以下步骤：

1)将铝土矿和添加剂加入到NaOH溶液中，制备原矿浆，其中NaOH 溶液与铝土矿的液固质量比为2～20，添加剂为铁或者二价铁化合物的一种 或者多种，添加剂加入量按NaOH溶液体积计为1～80g/L，NaOH浓度为 60～520g/L；

2)将原矿浆在温度为100～350℃下保温溶出0.2～12小时，溶出过程 中铁矿物转化为磁铁矿，获得溶出浆液；

3)溶出浆液固液分离，再将分离出的溶出渣磁选分离，得到含磁铁矿 的铁精矿。

本发明方法的另一种技术方案包括以下步骤：

1)将赤泥和添加剂加入到NaOH溶液中，制备原矿浆，其中NaOH溶 液与赤泥的液固质量比为2～20，添加剂为铁或者二价铁化合物的一种或者 多种，添加剂加入量按NaOH溶液体积计为1～80g/L，NaOH浓度为60～520 g/L；

2)将原矿浆在温度为100～350℃下保温溶出0.2～12小时，溶出过程 中铁矿物转化为磁铁矿，获得溶出浆液；

3)溶出浆液固液分离，再将分离出的溶出渣磁选分离，得到含磁铁矿 的铁精矿。

本发明方法的另一种技术方案包括以下步骤：

1)将铝土矿和添加剂加入到铝酸钠溶液中，制备原矿浆，其中铝酸钠 溶液与铝土矿的液固质量比为2～20，添加剂为铁或者二价铁化合物的一种 或者多种，添加剂加入量按铝酸钠溶液体积计为1～80g/L，铝酸钠溶液的 组成为：Na₂O_k浓度为50～400g/L，Al₂O₃浓度为0.1～550g/L；

2)将原矿浆在温度为100～350℃下保温溶出0.2～12小时，溶出过程 中铁矿物转化为磁铁矿，获得溶出浆液；

3)溶出浆液固液分离，再将分离出的溶出渣磁选分离，得到含磁铁矿 的铁精矿。

本发明方法的另一种技术方案包括以下步骤：

1)将赤泥和添加剂加入到铝酸钠溶液中，制备原矿浆，其中铝酸钠溶 液与赤泥的液固质量比为2～20，添加剂为铁或者二价铁化合物的一种或者 多种，添加剂加入量按铝酸钠溶液体积计为1～80g/L，铝酸钠溶液的组成 为：Na₂O_k浓度为50～～400g/L，Al₂O₃浓度为0.1～550g/L；

2)将原矿浆在温度为100～350℃下保温溶出0.2～12小时，溶出过程 中铁矿物转化为磁铁矿，获得溶出浆液；

3)溶出浆液固液分离，再将分离出的溶出渣磁选分离，得到含磁铁矿 的铁精矿。

优选地，所述二价铁化合物为氢氧化亚铁、氧化亚铁、菱铁矿、黄铁 矿、氯化亚铁、硫酸亚铁的一种或者多种。

本发明具有如下优点：1)可以有效解决氧化铝生产过程含铁物料中铁 的高效回收利用问题；2)减少外排溶出渣的总量，减轻残渣处置难度；3) 紧密结合氧化铝生产过程，简单经济易行。

具体实施方式

实施例1

将5g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和0.1g铁粉与100mL NaOH 浓度为60g/L的氢氧化钠溶液置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。在温度 为280℃下溶出12h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为120kA/m 条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为64％，铝土矿中 铁的回收率为85％。

实施例2

将50g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和8g铁粉与100mL NaOH 浓度为520g/L的氢氧化钠溶液置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。在温 度为280℃下溶出0.2h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为 120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为67％， 铝土矿中铁的回收率为62％。

实施例3

将10g赤泥(Fe₂O₃54％，Al₂O₃14％)和0.8g铁粉与100mL NaOH浓度 为100g/L的氢氧化钠溶液置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。在温度为 100℃下溶出12h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为120kA/m 条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为52％，铝土矿中 铁的回收率为70％。

实施例4

将20g赤泥(Fe₂O₃54％，Al₂O₃14％)和8g铁粉与100mL NaOH浓度为 160g/L的氢氧化钠溶液置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。在温度为 260℃下溶出0.2h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为120kA/m 条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为63％，铝土矿中 铁的回收率为66％。

实施例5

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和2g铁粉与100mL铝酸 钠溶液(Na₂O_k 50g/L，Al₂O₃27g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。 在温度为100℃下溶出2h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为 120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为55％， 铝土矿中铁的回收率为70％。

实施例6

将50g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和4g铁粉与100mL铝酸钠 溶液(Na₂O_k 400g/L，Al₂O₃220g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。在 温度为350℃下溶出6h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为 120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为53％， 铝土矿中铁的回收率为90％。

实施例7

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和8g铁粉与100mL铝酸 钠溶液(Na₂O_k 230g/L，Al₂O₃126g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。 在温度为260℃下溶出0.2h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为 120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为73％， 铝土矿中铁的回收率为50％。

实施例8

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和0.1g铁粉与100mL铝酸 钠溶液(Na₂O_k 216g/L，Al₂O₃119g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。 在温度为260℃下溶出12h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为 120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为52％， 铝土矿中铁的回收率为87％。

实施例9

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和2g硫酸亚铁与100mL 铝酸钠溶液(Na₂O_k 250g/L，Al₂O₃137g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅 拌。在温度为260℃下溶出12h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场 强为120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为 53％，铝土矿中铁的回收率为90％。

实施例10

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和3g氢氧化亚铁与100mL 铝酸钠溶液(Na₂O_k 247g/L，Al₂O₃135g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅 拌。在温度为260℃下溶出6h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场 强为120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为 55％，铝土矿中铁的回收率为83％。

实施例11

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和3g氧化亚铁与100mL铝 酸钠溶液(Na₂O_k 229g/L，Al₂O₃126g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅 拌。在温度为260℃下溶出3h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场 强为120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为 53％，铝土矿中铁的回收率为52％。。

实施例12

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和4g菱铁矿与100mL铝酸 钠溶液(Na₂O_k 220g/L，Al₂O₃121g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。 在温度为260℃下溶出4h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为 120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为51％， 铝土矿中铁的回收率为60％。

实施例13

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，A1₂O₃30％)和2g黄铁矿与100mL铝酸 钠溶液(Na₂O_k 230g/L，Al₂O₃126g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。 在温度为260℃下溶出3h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为 120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为50％， 铝土矿中铁的回收率为80％。

实施例14

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和7g氯化亚铁与100mL铝 酸钠溶液(Na₂O_k 231g/L，Al₂O₃126g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅 拌。在温度为260℃下溶出3h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场 强为120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为 51％，铝土矿中铁的回收率为68％。

实施例15

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和3.5g硫酸亚铁及3.5g铁 粉与100mL铝酸钠溶液(Na₂O_k 231g/L，Al₂O₃126g/L)置于高压钢弹中，加 入钢球强化搅拌。在温度为260℃下溶出3h，所得溶出浆液固液分离，获得 的溶出渣在场强为120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量 百分含量为58％，铝土矿中铁的回收率为81％。

实施例16

将20g赤泥(Fe₂O₃54％，Al₂O₃14％)和3g铁粉与100mL铝酸钠溶液 (Na₂O_k 231g/L，Al₂O₃126g/L)置于高压钢弹中，加入钢球强化搅拌。在温度 为260℃下溶出6h，所得溶出浆液固液分离，获得的溶出渣在场强为120kA/m 条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质量百分含量为54％，铝土矿中 铁的回收率为66％。

实施例17

将20g三水铝石矿(Fe₂O₃42％，Al₂O₃30％)和2g氢氧化亚铁及3.5g黄 铁矿与100mL铝酸钠溶液(Na₂O_k 231g/L，Al₂O₃126g/L)置于高压钢弹中， 加入钢球强化搅拌。在温度为280℃下溶出3h，所得溶出浆液固液分离，获 得的溶出渣在场强为120kA/m条件下进行磁选，所得铁精矿的全铁(TFe)质 量百分含量为55％，铝土矿中铁的回收率为85％。