棕刚玉用低品位铝土矿的脱硅及灰渣利用

作     者：龙乾 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李军旗

授予年度：2020年

学科分类：080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：棕刚玉 铝土矿 灰渣 碱浸脱硅 混合脱硅 

摘      要：优质铝土矿是棕刚玉冶炼的主要原料,随着矿石品位降低,主要杂质硅是造成炉况不稳定、产品质量差、高能耗、灰渣产量大的重要因素,而灰渣主要含铝、硅、钾等成分,利用率低,造成资源浪费。因此,本文采用碱浸的方式对矿石进行脱硅,结合生产实际,对粉矿造团,以喷淋碱液的方式进行脱硅;采用常规水浸方式回收灰渣中的硫酸钾和粒度分离富集氧化铝和二氧化硅相,并将灰渣和铝土矿进行混合碱浸脱硅。重点考查焙烧温度、焙烧时间、碱浓度、脱硅温度、脱硅时间、液固比和喷淋温度等参数对脱硅效果的影响,并分析脱硅机理。获得主要结论如下:确立了粉矿焙烧制度,以10°C/min随炉升温至1000°C,保温1min,较佳碱溶条件为脱硅温度95°C,脱硅时间40min,碱浓度110g/L,液固比12:1,脱硅率可达58.44%,脱硅精矿的A/S从5.68提高至10.23,碱耗为5.62%,铝损失率4.37%。造团矿较佳碱液喷淋工艺为碱浓度110g/L,喷淋初始温度400°C,脱硅率为45.26%,脱硅精矿A/S从5.68提升至7.24,碱损失率为5.47%和铝损失率4.93%。前者脱硅效果更为显著。水?回收灰渣中的硫酸钾,适宜工艺为水浸温度60°C,水浸时间30min,水浸液固比20:1;经蒸发结晶产物硫酸钾回收率为65.46%,氧化钾含量达52.27%;经湿筛粒度分离后大于1微米的氧化铝和二氧化硅分别为54.65%和11.04%,小于1微米的氧化铝和二氧化硅分别为17.19%和57.57%,且灰渣中的氟、氯、钠等有害物质大幅度减少。灰渣与低品位铝土矿混合脱硅适宜条件为:灰渣/矿石配比为1:7,脱硅温度95°C,脱硅时间30min,碱浓度110g/L,液固比12:1;脱硅率可达66.40%,脱硅精矿A/S从3.15提升至8.55,铝损失率2.69%,碱耗率为5.23%;灰渣与高品位铝土矿混合脱硅适宜条件:灰渣/矿石配比为5:1、液固比10:1、温度95°C、时间40min、碱浓度110g/L,脱硅率可达54.37%,脱硅精矿A/S从5.02提升至10.98,铝损率和碱耗分别为4.23%和6.74%。棕刚玉用低品位铝土矿的微观形貌主要呈板状和柱状,经900°C焙烧后形成致密豆鲕状,温度升高至1000°C出现裂缝并呈蓬松板状,有利于脱硅过程固液相接触;在900～1000°C范围,温度升高脱去结合水的偏高岭石(AlO·2Si O)形成尖晶石(2AlO·3Si O)和过渡形态Si O*,在1000°C时达到适宜的活化效果;温度继续升高至1100°C,出现石英相,不利于脱硅。