幾內(nèi)亞鋁土礦石溶出性能研究

廖 鵬

（國(guó)家電投集團(tuán)山西鋁業(yè)有限公司，山西 忻州 034100）

1 幾內(nèi)亞礦石概述

近年來(lái)，因國(guó)內(nèi)鋁土礦石的貧化及枯竭，越來(lái)越多的氧化鋁企業(yè)使用進(jìn)口礦生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年進(jìn)口鋁土礦10050 萬(wàn)噸，占國(guó)內(nèi)鋁土礦消費(fèi)量的55%[1]；2020年全國(guó)共進(jìn)口鋁土礦11154萬(wàn)噸，同比2019年增長(zhǎng)10.85%，其中幾內(nèi)亞鋁土礦 8240萬(wàn)噸，同比2019年增長(zhǎng)24%。

幾內(nèi)亞不同地區(qū)的鋁土礦石差異較大，其中中西部和南部的鋁土礦化學(xué)成分及礦物組成見(jiàn)表1、表2。

表1 幾內(nèi)亞不同產(chǎn)地鋁土礦化學(xué)成分（單位：%）

表2 幾內(nèi)亞不同產(chǎn)地鋁土礦礦物組成（單位：%）

鋁土礦的溶出性能與礦物組成有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，三水鋁石型鋁土礦典型溶出溫度為140-145℃，一水軟鋁石型鋁土礦溶出溫度生產(chǎn)上一般采用240℃～2450℃，一水硬鋁石型鋁土礦通常在250℃～270℃[2]，而鋁針鐵礦在低于240℃的溫度條件下,石灰可以促進(jìn)鋁土礦中鋁針鐵礦的溶解與轉(zhuǎn)化，且隨著石灰添加量的增加,這兩種作用逐漸加強(qiáng)[3]。因此為得到較高的氧化鋁溶出率，需根據(jù)鋁土礦中物相來(lái)確定生產(chǎn)工藝參數(shù)。

2 幾內(nèi)亞礦石溶出性能研究

一般來(lái)說(shuō)，按國(guó)內(nèi)一水硬鋁石型鋁土礦250℃以上的溫度溶出時(shí)稱為高溫法溶出；按三水鋁石型鋁土礦140℃左右的溫度溶出時(shí)稱為低溫法溶出。對(duì)某些幾內(nèi)亞鋁土礦分別進(jìn)行不同參數(shù)的高、低溫溶出實(shí)驗(yàn)。

2.1 幾內(nèi)亞鋁土礦低溫法溶出實(shí)驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)原料

（1）鋁土礦：實(shí)驗(yàn)所用鋁土礦有3種，分別為A#、B#、C#，均為幾內(nèi)亞鋁土礦。

表3 實(shí)驗(yàn)用幾內(nèi)亞鋁土礦化學(xué)成分（單位：%）

（2）循環(huán)母液：實(shí)驗(yàn)用循環(huán)母液為某企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)所用循環(huán)母液，成分見(jiàn)表4。

表4 實(shí)驗(yàn)用循環(huán)母液化學(xué)成分（單位：g/l）

2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備和方法

采用油浴進(jìn)行礦石溶出，溶出鋼彈容積為150mL，加熱介質(zhì)為硅油，控溫精度為±1℃，鋼彈轉(zhuǎn)速為25rpm。

鋼彈內(nèi)裝入循環(huán)母液和按溶出配料計(jì)算加入固體鋁土礦或石灰，攪拌均勻，加蓋擰緊，在一定的溶出條件下進(jìn)行溶出試驗(yàn)。鋼彈裝好5min后開(kāi)始計(jì)時(shí)，到達(dá)溶出時(shí)間后取出并快速冷卻；取溶漿液并過(guò)濾，濾液留作檢測(cè)，濾渣用熱水抽濾洗滌。濾液用化學(xué)法分析成分，濾渣中氧化鋁、二氧化硅采用X-熒光光譜分析儀進(jìn)行檢測(cè)，氧化鈉采用原子吸收光譜法檢測(cè)，氧化鐵采用容量法進(jìn)行化學(xué)檢測(cè)。

2.1.3 不同礦漿細(xì)度的溶出實(shí)驗(yàn)

使用A#幾內(nèi)亞鋁土礦，在溶出溫度142℃、溶出時(shí)間80min、溶出液αk為1.4的條件下，原礦漿125μm分別為50%～60%、60%～70%、70%～80%進(jìn)行溶出實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 A#礦石不同細(xì)度下的溶出率、礦耗及硅量指數(shù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，原礦漿細(xì)度對(duì)溶出效果有一定影響，三種細(xì)度條件下，-125μm=60%～70%溶出率、硅量指數(shù)均高于其他兩種細(xì)度的溶出結(jié)果，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)所用幾內(nèi)亞鋁土礦溶出時(shí)，原礦漿細(xì)度應(yīng)處于中間狀態(tài)，不能過(guò)粗或過(guò)細(xì)。

2.1.4 不同溶出溫度、ak及溶出時(shí)間的溶出實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)參數(shù)：對(duì)于不同氧化鋁含量的礦石，按2.1.3礦漿細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果，按最優(yōu)礦漿細(xì)度（-125μm=60%～70%），分別選取若干溶出溫度、溶出時(shí)間、配料ak參數(shù)，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

表6 低溫法溶出實(shí)驗(yàn)參數(shù)

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：幾內(nèi)亞鋁土礦低溫法溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

A#幾內(nèi)亞鋁土礦低溫法溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 A#幾內(nèi)亞鋁土礦低溫法溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

B#幾內(nèi)亞鋁土礦低溫法溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 B#幾內(nèi)亞鋁土礦低溫法溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

C#幾內(nèi)亞鋁土礦低溫法溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 C#幾內(nèi)亞鋁土礦低溫法溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（3）實(shí)驗(yàn)分析：當(dāng)αk、溶出時(shí)間相同時(shí)，隨著溫度的升高到142℃時(shí)，實(shí)際溶出率整體逐漸升高；當(dāng)溫度升高到145℃時(shí)，升高溫度對(duì)溶出效果的影響不明顯，但硅量指數(shù)逐漸升高。因此，溶出溫度選擇145℃為宜。

當(dāng)溶出時(shí)間、溶出溫度相同時(shí)，隨著αk的逐漸升高到1.4時(shí)，實(shí)際溶出率整體呈上升趨勢(shì)，當(dāng)αk升高到1.42時(shí)升高αk對(duì)溶出效果的影響不明顯，但硅量指數(shù)整體呈上升趨勢(shì)。因此，αk建議選擇1.42為宜。

當(dāng)溶出溫度、αk相同時(shí)，隨著溶出時(shí)間的延長(zhǎng)，硅量指數(shù)逐漸升高，實(shí)際溶出率雖整體逐漸降低，但下降幅度較小，礦耗基本不變。因此，溶出溫度選擇80min為宜。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對(duì)比三種不同品位礦石，平均礦耗均在2.9t/t以上，礦耗較高。對(duì)比溶出率來(lái)看，礦石AO越高溶出效果越好，B#礦石溶出率相對(duì)較高，最高可達(dá)86.73%。

綜上所述，某幾內(nèi)亞鋁土礦實(shí)驗(yàn)室溶出最優(yōu)參數(shù)為：細(xì)度為-125μm=60%～70%、溶出溫度145℃、溶出液αk1.42、溶出時(shí)間80min時(shí)，溶出效果最好，實(shí)際溶出率最高可達(dá)到86.73%。

2.2 幾內(nèi)亞鋁土礦高溫法溶出實(shí)驗(yàn)

2.2.1 實(shí)驗(yàn)所用原料及方法

實(shí)驗(yàn)用鋁土礦為B#幾內(nèi)亞鋁土礦；循環(huán)母液取自生產(chǎn)系統(tǒng)，苛堿濃度為242g/l；石灰也取自生產(chǎn)系統(tǒng)，全鈣及有效鈣分別為88.89%、83.59%。

實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)備和低溫法溶出實(shí)驗(yàn)相同。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

按2.1.3礦漿細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果，按最優(yōu)礦漿細(xì)度（-125μm=60%-70%）、配料ak為1.4、溶出時(shí)間為60min，溫度分別為240℃、250℃、260℃、270℃，配灰分別為0、1%、3%進(jìn)行溶出實(shí)驗(yàn)，對(duì)比不同溫度、配灰條件下的溶出效果。

表10 高溫法溶出實(shí)驗(yàn)參數(shù)

2.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

表11 B#幾內(nèi)亞鋁土礦高溫法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

當(dāng)配灰量相同時(shí)，隨著溫度的升高，溶出率整體呈上升趨勢(shì)，溶液硅逐漸升高，硅量指數(shù)下降。因此，高溫法溶出溫度宜為250℃以上。

當(dāng)溶出溫度相同時(shí)，隨著配灰量的增加，溶出率整體呈上升趨勢(shì)，溶液硅逐漸降低，硅量指數(shù)升高，但升高幅度不明顯。因此，高溫法溶出配灰宜為2%。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

綜上所述，B#幾內(nèi)亞鋁土礦高溫溶出最佳溶出溫度250℃以上、配灰為2%、αk為1.4、溶出時(shí)間為60min，實(shí)際溶出率最高可達(dá)到94.83%。

3 結(jié)語(yǔ)

與低溫法溶出相比，同種幾內(nèi)亞鋁土礦（B#），高溫法最高的溶出率（94.83%）較低溫法最高溶出率（85.31%）高9.52%。對(duì)某些氧化鋁含量較低、鋁針鐵礦含量高的幾內(nèi)亞鋁土礦，雖然高溫法生產(chǎn)較低溫法汽耗、石灰耗高，但溶出率提升明顯，且高溫法及配灰可以一定程度改善沉降效果，但高溫法較低溫法最大的壞處是高溫法有機(jī)物轉(zhuǎn)化率高，所以企業(yè)在使用幾內(nèi)亞鋁土礦生產(chǎn)時(shí)，需根據(jù)礦石本身的化學(xué)及礦物組成及企業(yè)的運(yùn)輸距離、有機(jī)物排除裝置等實(shí)際情況謹(jǐn)慎選擇生產(chǎn)工藝。