高硫鋁土礦中硫在溶出過程中的行為及除硫工藝研究.pdf

1、我國鋁土礦資源的保障程度差，為了保證我國氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對我國的一些中高品位的高硫鋁土礦進(jìn)行脫硫工藝的研究，將緩解我國的供礦危機(jī)，同時由于硫在氧化鋁生產(chǎn)中造成極大的危害，也需要在氧化鋁生產(chǎn)過程中進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理高效的脫硫方法的研究。本論文包括三個方面的內(nèi)容:首先是關(guān)于高硫鋁土礦硫的物相研究;其次是高硫鋁土礦硫在溶出過程中的行為研究;第三是采用氧化焙燒、氧化鈣焙燒對高硫鋁土礦進(jìn)行脫硫工藝的研究，最后采用濕式氧氣氧化法對鋁酸鈉溶液進(jìn)行脫

2、除二價硫離子工藝的研究。
　　 首先，采用X射線衍射定性分析和硫的化學(xué)物相定量分析兩種研究方法對高硫鋁土礦硫的物相進(jìn)行研究，結(jié)果表明:高硫鋁土礦中的硫有的以硫化物型硫?yàn)橹鳎ㄖ饕屈S鐵礦），有的以硫酸鹽型硫?yàn)橹?，不同產(chǎn)地的鋁土礦硫的主要存在形態(tài)是不同的;采用Na2CO3溶液洗滌工藝能有效地脫除鋁土礦石中的硫酸鹽，通過Na2CO3溶液洗滌后，原礦全硫含量下降到0.2％以下，從而符合生產(chǎn)中對硫含量的要求;確定高硫鋁土礦中硫的主要存在形

3、態(tài)對除硫方法的選擇具有理論指導(dǎo)意義。
　　 其次，研究硫在溶出過程中的行為。采用廣西高硫礦和低硫礦兩種礦混合以獲得不同硫含量的混合礦進(jìn)行高壓釜溶出試驗(yàn)，詳細(xì)研究了在溶出過程中鋁土礦中硫含量對硫轉(zhuǎn)化率的影響、對鋁酸鈉溶液中二價硫離子濃度和鐵含量的影響，通過在高壓釜內(nèi)對高硫鋁土礦及自制的含不同硫離子的鋁酸鈉溶液進(jìn)行溶出試驗(yàn)，研究了拜耳法溶出液中硫的形態(tài)、硫的轉(zhuǎn)化規(guī)律及拜耳液中硫的去向。研究結(jié)果表明，鋁土礦中硫含量越高，硫的溶出率越大

4、、鋁酸鈉溶液中鐵含量越大、二價硫離子的濃度越高，而且產(chǎn)品中的硫可以使氫氧化鋁帶色。高硫鋁土礦溶出時，其溶出液的硫是各種形式的硫離子的混合物，各種形式的硫離子可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，溶液中的不同形式的硫離子一部分會留在溶液中，一部分會隨著溶出產(chǎn)生的脫硅產(chǎn)物而隨著赤泥帶走，其中硫酸根離子最終以一元型含水硫鋁酸鈣和硫酸鈣的形式隨赤泥排出。
　　 針對一水硬鋁石高硫型鋁土礦，以河南礦石為原料，在馬弗爐進(jìn)行焙燒除硫及氧化鈣焙燒除硫的研究，重點(diǎn)研

5、究了氧化鈣在焙燒過程中的作用。研究表明，礦石中硫的物相不同，其硫的脫除率不同，礦石經(jīng)焙燒后，硫化物型硫含量降低，加CaO焙燒效果更好;同時CaO起到固硫的作用而降低焙燒過程SO2在空氣中的排放，原礦在600℃，45min條件下焙燒時，排放到空氣中的硫含量為0.51％，而加了1％的CaO后，則下降為0.31％;礦石經(jīng)焙燒后，黃鐵礦發(fā)生反應(yīng)生成了赤鐵礦Fe2O3，加氧化鈣焙燒后，氧化鈣起到固硫的作用，固硫主產(chǎn)物為CaSO4。焙燒后的礦石溶出

6、液中S2-的含量顯著降低，礦石的溶出性能更好。對于以黃鐵礦為硫的主要物相的河南A鋁土礦，在600℃、60min焙燒的礦石，與原礦同時在240℃，60min的條件下進(jìn)行溶出試驗(yàn)，焙燒礦溶出液中S2-的含量由原礦的1.78 g/L下降到0.15g/L，同時礦石的相對溶出率由85.27％提高到91.21％。
　　 鑒于鋁酸鈉溶液中二價硫離子使得鐵的含量增加而影響氧化鋁的品位，進(jìn)行了往高壓釜內(nèi)通入氧氣的濕式氧化法脫除拜耳液中的二價硫離子

7、的工藝研究，首先探索各種因素對硫化物去除率的影響，后對濕式氧化法轉(zhuǎn)化硫化物的規(guī)律和機(jī)理進(jìn)行了初步探討，結(jié)果表明:濕式氧氣氧化法除硫率受釜內(nèi)氧氣起始平衡壓力、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間的影響;較適宜的操作條件為反應(yīng)溫度200℃，氧氣起始平衡壓力3.0MPa，S2-的濃度為1g/L，此時S2-的去除率為99％。在高溫高壓下，鋁酸鈉溶液中的S2-大部分被氧化為SO42-，進(jìn)行的是深度氧化，只有少部分S2-被氧化為硫代硫酸根、亞硫酸根及硫的其它形態(tài);影