选矿拜耳法氧化铝生产中铁硫的富集及处理对策探究

选矿拜耳法氧化铝生产中铁硫的富集及处理对策探究

程涛

河南中美铝业有限公司 河南登封 452477

摘要：在我国氧化铝工业产业发展中，通过选矿拜耳法的使用，可以达到污染小及低能耗的目的。但是，在该种技术使用中，由于我国铝矿质量的下降，铝矿资源开采中需要加入絮凝剂等才可以满足资源的开采需求，这种现象的发生会为铝资源的开采带来影响。因此，在研究中，根据选矿拜耳法技术使用特点，对氧化铝资源开采中的铁硫富集问题进行研究，分析引发问题的原因，并构建针对性的解决方案，以便为氧化铝产业提供行之有效的处理方案，降低产业的运行成本，推动行业的稳步发展。

关键词：选矿拜耳法氧化铝；铁硫富集；处理对策

引言

选矿拜耳法有效的解决了我国铝土矿因A/S比偏低，不适宜直接采用拜耳法的问题。该工艺能通过物理脱硅的方法将A/S比4～6的一水硬铝石原矿中的80%变为铝硅比10以上的选精矿。精选矿中氧化铝含量在70%左右，比三水铝石矿氧化铝含量高22%。同样生产1t氧化铝产品，选精矿的单耗为1.74t，三水铝石矿的单耗为2.78t。选精矿可以直接经济的用拜耳法生产氧化铝工艺，该工艺的这一优势可以抵消或部分抵消其在结晶形态上的劣势。

1铁硫对生产流程的危害

（1）增加碱耗，影响赤泥沉降性能

随着氧化过程的进行，可溶的、介稳的和稳定的二价和三价铁的羟基硫化物复杂配合物转化为高度分散的氧化亚铁和磁铁矿、亚硫酸钠和硫酸钠，这些硫的化合物与铝酸钠溶液、苛性碱溶液反应，使碱耗增加。反应的固相产物包括FeS、硫铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿等进入赤泥，它们易吸附较多的AL（OH）^4-、Na⁺和吸附水，使赤泥的沉降性能下降。

（2）对产品质量的影响

当铝土矿中硫的含量超过0.7%～0.8%时，就能导致氧化铝品位因铁的污染而下降。氧化铝之所以被铁污染，主要是由于硫化物型的硫造成的，提高苛减浓度及溶液温度，硫化钠和二硫化钠都能生成比普通硫化铁更易溶解的水合硫代铁酸钠。随着铝酸钠溶液的稀释，铁的硫代配合物变得不稳定，铁最终从溶液中转入到AL（OH）3中。

（3）对蒸发器、溶出器的影响

生产流程中SO₄^2-积累到一定数量时，会析出一种名为碳钠矾的复盐，化学式为Na₂CO₃·2Na₂SO₄，由于这种复盐的结晶析出，将严重影响生产的正常操作，如蒸发器堵罐、高压溶出系统二次自蒸发器出料管结疤、堵塞等。

（4）腐蚀钢质设备

当高硫矿石进入钢制容器或管道后，以硫离子、羟基硫离子及配合物等形式溶解的硫使钢质设备，特别是蒸发器中热交换管及过滤机筛网的腐蚀速度加快，硫代硫酸钠能促使金属铁氧化，而硫代硫酸钠与氧化物反应形成可溶的含硫配合物，使腐蚀加剧，其反应为：

Fe+Na₂S₂O₃+2NaOH=Na₂S+Na₂SO₃+Fe（OH）₂

生成的Fe（OH）²一部分被氧化为磁铁矿，一部分与Na²S反应生成羟基硫代铁酸钠进入溶液，溶液中S^2-浓度越高，越能促使羟基硫代铁酸钠生成，并增大其稳定性。

2Na₂S+Fe₂O₃+5H₂O=Na2[FeS₂（OH）₂].2H₂O+Fe（OH）₂+2NaOH

这样就会使溶液中的铁含量增加，氢氧化铝被污染，严重时产品氢氧化铝呈绿色，产品中铁含量较高。

2选矿拜耳法的基本工艺流程

选矿拜耳法是根据拜耳法工艺要求和高含硅矿物的特点，通过调整选、冶工艺，实现选冶联合，经济有效地处理中、低品位一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝的新的生产方法。基本工艺流程：将铝硅比为5～6的原矿经破碎、均化、磨矿、浮选作业，得到铝硅比大于10的选精矿，选精矿和部分合格母液配制成高固含矿浆，经预脱硅后进入矿浆预热器预热；大部分合格母液直接进入碱液预热器预热；预热后的高固含矿浆和碱液合流进入无搅拌高压溶出机组，溶出后的矿浆经多级自蒸发后，进入稀释槽；稀释后的浆液进入赤泥分离洗涤系统，实现赤泥和粗液的分离；赤泥经洗涤合格后堆存，粗液经精滤、降温后，进入种子分解系统，得到氧化铝和母液；氢氧化铝经焙烧得到氧化铝，分解后母液蒸发后返回配料。

3选矿拜耳法氧化铝生产中铁硫的富集及处理对策

（1）溶出前的处理。在氧化铝工业生产中，当使用选矿拜耳法，需要在溶出前对矿浆进行搅拌及保温处理。一般情况下，需要将铝矿浆搅拌保温6h～8h，并在达到模拟脱硅条件之后，硫的转化率会逐渐降低，降低的最高状态可达到25%。因此，在氧化铝生产中，通过溶出前搅拌保温方式的运用，可以降低硫的转化率，提高铁硫处理的整体效率。

（2）空气搅拌氧化处理。将铝酸钠溶液融入空气会形成Na₂SO₄，当溶液蒸发之后会在精液系统中进行空气氧化，母液中的Na₂SO₄会与Na₂CO₃一同析出，并在之后的燃烧法配料处理中进行铁硫处理，提高铁硫富集处理的整体效率。

（3）精液冷却处理技术。通过对选矿拜耳法使用技术的分析，整个处理过程会温度降低而发生改变，其中的FeS沉淀容易被氧化析出，也就是说，在这种条件下，通过溶液的冷却处理，可以有效去除部分FeS，使整个物质呈现出硫平衡的状态，提高静冷却处理技术的使用价值。

（4）部分母液的处理技术。一般情况下，在选矿拜耳法氧化铝生产中的铁硫富集处理中，需要确定以下技术处理形式：第一，在部分母液的蒸发结晶烧结工艺中，会在根本上降低溶液中的有机物，主要是由于拜耳法溶液会将有机物富集，当富集状态达到一定状态时，不仅会降低溶液的产出率，而且会降低氧化铝的产量，降低赤泥沉降的速度，有效增强溶液的密度。第二，在部分母液脱硫剂使用中，当加入氧化钡时，可以去除富集有机物中的S^2-。第三，将母液中加入ZnO时，会析出溶液中的硫，并行成硫化锌，当进行脱硫时，其中的铁元素也会被清除，提高铁硫富集处理的整体效果。因此，在选矿拜耳法氧化铝生产中，应该根据铁硫的富集状态选择处理方案，以降低铁硫富集对选矿拜耳法氧化铝生产造成的影响。

结语

总而言之，在选矿拜耳法氧化铝生产技术使用中，由于其技术的特殊性，在铁硫处理中存在着一些安全问题，为了在整个过程中提高铁硫处理的效率，保证相关工作人员的安全性，技术使用中需要仔细分析安全隐患，通过各项危险因素的确定，进行选矿拜耳法氧化铝生产技术的使用，以便更好的提高氧化铝工业生产中铁硫的处理效率，为行业的安全、稳步发展提供参考。

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