高硫鋁土礦生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁的工業(yè)實(shí)踐

高硫鋁土礦生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁的工業(yè)實(shí)踐摘要：本文對(duì)硫及其硫酸鹽對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的影響，著重闡述了采用優(yōu)化浮選脫硫技術(shù)和拜耳法溶出漿液氧化脫鐵技術(shù)相結(jié)合的生產(chǎn)控制模式，可保障產(chǎn)品氧化鋁中的雜質(zhì)鐵含量達(dá)到一級(jí)冶金氧化鋁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，旨在為高硫鋁土礦資源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供指導(dǎo)方向。關(guān)鍵詞：高硫鋁土礦；浮選脫硫；冶金級(jí)氧化鋁隨著金屬鋁的市場(chǎng)需求率逐年增加發(fā)展迅速，鋁已經(jīng)成為當(dāng)前世界上產(chǎn)量和消費(fèi)量最高的有色金屬。因其良好的物理化學(xué)特性使其在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，鋁及其合金制品被應(yīng)用到生產(chǎn)及生活的各個(gè)環(huán)節(jié)中，鋁土礦作為最好的生產(chǎn)鋁的原材料，其需求量也是逐年增加的。一、高硫鋁土礦選礦脫硫研究當(dāng)前我國(guó)的鋁礦資源的研究重要集中于對(duì)鋁土礦資源中硅的去除，提高鋁土礦資源的鋁硅比，在此方面已經(jīng)得到較好的成果。我國(guó)對(duì)高硫鋁土礦中硫雜質(zhì)的去除研究起步較晚，在高硫鋁土礦選礦脫硫處理方面的研究更是少之又少，高硫鋁土礦資源中硫雜質(zhì)的去除是當(dāng)前鋁土礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一個(gè)重點(diǎn)也是難點(diǎn)。近年來(lái)隨著鋁生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，鋁土礦資源的開(kāi)發(fā)利用得到更多的重視，為提高高硫鋁土礦資源的利用率，促進(jìn)我國(guó)鋁土礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，不斷加強(qiáng)對(duì)高硫鋁土礦脫硫方法的研究成為當(dāng)前鋁土礦產(chǎn)業(yè)研究的主流方向。采用化學(xué)方法去除高硫鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁工藝中的硫雜質(zhì)存在較多的缺點(diǎn)，為提高脫硫的效果，降低經(jīng)濟(jì)成本支出，可以考慮采用物理方法進(jìn)行選礦脫硫。所謂的高硫鋁土礦選礦脫硫技術(shù)指的是利用選礦工藝篩選出高硫鋁土礦中含硫雜質(zhì)較多的礦石，達(dá)到降低鋁土礦中硫雜質(zhì)含量的目的，從高硫鋁土礦中篩選出低硫礦石原料，進(jìn)而再在低硫礦石原料中篩選出硫精礦，達(dá)到鋁土礦資源的最高利用率。高硫鋁土礦的選礦可以采用浮選法，浮選法的基本原理是通過(guò)物理吸附使礦粒能夠與浮選藥劑相結(jié)合兩者的結(jié)合體通過(guò)粘附在空氣氣泡表面上浮，粘附力越大上浮能力越強(qiáng)，浮選的過(guò)程就進(jìn)行的越快，浮選效果也更好。我國(guó)的學(xué)者在用浮選法對(duì)高硫鋁土礦進(jìn)行脫硫處理的研究中發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于別的脫硫方法而言，浮選法不會(huì)對(duì)空氣產(chǎn)生污染可省去尾氣處理裝置的資本投入，經(jīng)浮選處理好可得到品質(zhì)較好的硫精礦，提高礦石的綜合利用率。但是當(dāng)前的浮選法也存在一定的局限性，要想實(shí)現(xiàn)高硫鋁土礦的工業(yè)應(yīng)用需要滿足一下條件：當(dāng)前高硫鋁土礦的脫硫處理工藝僅能對(duì)硫品級(jí)低于0.3%的高硫鋁土礦進(jìn)行處理；要進(jìn)行高硫鋁土礦的工業(yè)生產(chǎn)，鋁土礦中的鋁硅比需要符合工業(yè)生產(chǎn)的要求；減少脫硫、脫硅過(guò)程中一水硬鋁石的損失。浮選法的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在捕收劑種類(lèi)、用量、浮選時(shí)間等參數(shù)對(duì)浮選效果的影響。二、硫?qū)ρ趸X生產(chǎn)過(guò)程的影響硫的含量過(guò)高對(duì)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)極大危害，甚至使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。在生產(chǎn)過(guò)程中，硫化物及硫酸鹽積累到一定濃度后，會(huì)造成如下諸多不良影響。鋁土礦中硫含量超標(biāo)，使Al2O3溶出率下降，降低氧化鋁的產(chǎn)量。腐蝕設(shè)備并影響氧化鋁產(chǎn)品的質(zhì)量。由于溶液中S2－含量提高后起到分散劑的作用，使鐵以膠體狀態(tài)進(jìn)入溶液，造成蒸發(fā)和分解工序中鋼制設(shè)備的腐蝕，增加溶液中鐵的含量。在溶出機(jī)組閃蒸過(guò)程和蒸發(fā)過(guò)程中，隨著堿濃度的升高，Na2SO4結(jié)晶析出，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，頻繁的清洗和檢修將降低整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。降低溶出、蒸發(fā)等工序加熱設(shè)備的傳熱系數(shù)。隨著母液濃度升高，硫酸鹽及其復(fù)鹽在母液的濃度達(dá)到飽和而結(jié)晶析出，導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備表面結(jié)垢，使其傳熱系數(shù)降低。增加蒸發(fā)器蒸水的汽耗。隨著系統(tǒng)排鹽量的增加，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的蒸水量亦增加，蒸發(fā)器蒸水的汽耗增大。三、高硫鋁土礦生產(chǎn)治金級(jí)氧化鋁的技術(shù)研究及工業(yè)實(shí)踐某氧化鋁項(xiàng)目在試車(chē)和試生產(chǎn)過(guò)程中，由于拜耳法系統(tǒng)用鋁土礦類(lèi)型的不同及新流程新管道的投用，造成種分分解產(chǎn)品氫氧化鋁中的鐵含量出現(xiàn)起伏，起初并未引起高度關(guān)注。近年3月中旬，當(dāng)拜耳法溶出進(jìn)料礦石轉(zhuǎn)換為單一的浮選脫硫鋁精礦后，分解產(chǎn)品氫氧化鋁中的鐵含量由下降趨勢(shì)突然呈現(xiàn)上升勢(shì)頭時(shí)，流程中鐵含量的變化頓時(shí)成為關(guān)注的焦點(diǎn)，公司內(nèi)部立即成立“提高氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量攻關(guān)組”。3月底，逐步判定鋁精礦含硫高是導(dǎo)致分解產(chǎn)品氫氧化鋁含鐵高的主要原因，隨即開(kāi)展廣泛的資料查尋和試驗(yàn)研究工作，并將實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)同步進(jìn)行。4月中旬，實(shí)現(xiàn)了鋁酸鈉溶液低鐵含量的工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，拜耳法精液的鐵含量降至0.029/1以下。在攻關(guān)過(guò)程中，主要采取了“優(yōu)化浮選脫硫指標(biāo)和拜耳法溶出漿液氧化脫鐵相結(jié)合”的生產(chǎn)控制模式，同時(shí)將前期生產(chǎn)的不合格氫氧化鋁重返流程進(jìn)行再次處理，保證了產(chǎn)品氧化鋁的質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)步達(dá)到一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)化浮選脫硫指標(biāo)。該氧化鋁項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)提供的鋁土礦硫含量平均為1.2％，采用浮選脫硫工藝得到的鋁精礦硫含量可降至0.35％以下，而實(shí)際生產(chǎn)所用的原礦含硫量平均達(dá)到2.5%左右，最高達(dá)到4.0%以上。試車(chē)期間，浮選脫硫后的鋁精礦含硫量基本控制在0.4％一0.8％之間，得到的拜耳法鋁酸鈉溶液鐵含量達(dá)到0.03g/l以上，且隨著鋁精礦含硫量的升高，拜耳法精液含鐵量也隨之升高（見(jiàn)表1）。由于原礦含硫量偏高，導(dǎo)致浮選脫硫指標(biāo)無(wú)法穩(wěn)定達(dá)到原設(shè)計(jì)的目標(biāo)值。為此，針對(duì)原礦含硫量波動(dòng)范圍較大的實(shí)際情況，生產(chǎn)技術(shù)人員進(jìn)行了多條件的浮選脫硫試驗(yàn)，形成了不同硫含量原礦對(duì)應(yīng)的浮選藥劑制度，保證鋁精礦含硫量穩(wěn)定降至0.40%以下，為工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的調(diào)控依據(jù)。同時(shí)對(duì)工業(yè)浮選工藝進(jìn)行了優(yōu)化，包括藥劑配制、藥劑添加方式等；對(duì)操作過(guò)程實(shí)施了細(xì)節(jié)把關(guān)和控制，包括藥劑添加量、泡沫刮出量、消泡水量、浮選水質(zhì)等。通過(guò)優(yōu)化浮選工藝和強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程控制，浮選脫硫后的鋁精礦含硫量可穩(wěn)定降至0.40%以下，為氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)降低鋁酸鈉含鐵量創(chuàng)造了良好條件。拜耳法溶出漿液氧化脫鐵.鋁土礦進(jìn)行拜耳法溶出時(shí)，礦石中的二價(jià)硫與鐵作用，生成溶解度較大的羥基硫代鐵酸鈉，造成溶出液含鐵量升高。溶液中的低價(jià)硫可通過(guò)空氣或氧氣氧化成硫酸鹽，釋放出鐵類(lèi)化合物進(jìn)入赤泥，生成的可溶性硫酸鹽經(jīng)蒸發(fā)排鹽作業(yè)排出，從而有效降低拜耳鋁酸鈉溶液含鐵量和消除流程中的硫酸鹽積累。工業(yè)生產(chǎn)采取高壓溶出料漿空氣氧化脫鐵措施后，拜耳精液含鐵量可控制在0.02g/l的目標(biāo)范圍內(nèi)，有效改善了產(chǎn)品氧化鋁的質(zhì)量。從表2所列的工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看，采用溶出料漿空氣氧化法可將拜耳精液中的鐵含量從0.03g/1以上降至0.02g/l以下，最大程度保證了產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品氧化鋁質(zhì)量指標(biāo)。為了確保產(chǎn)品氧化鋁質(zhì)量的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，生產(chǎn)上采取了中間過(guò)程指標(biāo)監(jiān)控。主要從鋁精礦的硫含量、拜耳法粗液含鐵量以及精液含鐵量一條線抓起，最終以控制精液含鐵量來(lái)保障產(chǎn)品氧化鋁雜質(zhì)鐵含量的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。產(chǎn)品所含其他雜質(zhì)如SiO：、Na：O含量在攻關(guān)前后均處于一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，而雜質(zhì)Fe：0,含量經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)后才得到明顯改善，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)能夠穩(wěn)定達(dá)到冶金一級(jí)品氧化鋁的標(biāo)準(zhǔn)要求。在目前的工藝技術(shù)條件下，采用高硫鋁土礦浮選脫硫和拜耳法溶出漿液氧化脫鐵相