贵州某低品位铝土矿焙烧－预脱硅产物氧化铝溶出试验研究

徐 璐，史光大，罗宇智，余 平

（1.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川成都 610041；2.中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心，四川成都 610041）

贵州某低品位铝土矿焙烧－预脱硅产物氧化铝溶出试验研究

徐 璐1，2，史光大1，2，罗宇智1，2，余 平1，2

（1.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川成都 610041；2.中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心，四川成都 610041）

研究了从贵州某低品位铝土矿焙烧－预脱硅产物中溶出氧化铝。正交试验结果表明最优溶出条件为：溶出温度260℃，溶出时间60 min，配料αk＝1.45，溶出碱浓度260 g／L，石灰添加量为矿重的9%。最优溶出条件下，氧化铝平均实际溶出率为90.30%，平均相对溶出率为96.04%。

铝土矿；焙烧－预脱硅产物；氧化铝；溶出

我国铝土矿资源丰富，据相关资料报道，储量达24亿t，其中约90%分布在山西、河南、广西、贵州等省区。其中贵州铝土矿储量占全国总储量的17.1%，经过多年开采，剩余的铝土矿的铝硅比（A／S）仅为4～6，具有高铝、高硅和低铁的特点，有益元素除铝外，还伴生有丰富的稀散元素钪和镓，极具综合利用价值。因此，对贵州低品位铝土矿化学脱硅产物进行溶出性能研究，对合理开发低品位铝土矿资源具有重要的战略意义［1～4］。

1 试验原料及设备

1.1 试验原料

试验所用铝土矿采自贵州某地，原矿A／S为4.98，经过焙烧－化学预脱硅后的产物的主要成分见表1。在经过焙烧－预脱硅之后，原矿中的高岭石分解为活性较高的含硅矿物，在常压下与碱溶液发生反应，对原矿和脱硅产物XRD的研究表明，脱硅产物中高岭石所对应的峰值消失，说明焙烧－预脱硅过程中脱除的主要是以高岭石形态存在的硅矿物。

1.2 试验试剂及设备

试剂：氢氧化钠，氧化钙，均为分析纯。

表1 铝土矿焙烧－化学预脱硅产物化学成分

设备：WHF－2型反应釜，LT502E型电子天平，2X－4A型真空泵。

2 试验方法

采用正交试验对铝土矿焙烧－化学预脱硅产品进行溶出条件试验，分别对溶出温度、溶出时间、配料αk、石灰添加量和碱浓度五个因子进行四水平正交试验［4，5］，求出最佳溶出条件，然后进行综合条件试验。

具体操作：将焙烧－化学预脱硅样品200 g，与一定量的氢氧化钠、石灰和水按要求配料后，加入到高压反应釜中进行高压溶出，溶出的矿浆进行固液分离，对滤液和渣（赤泥）进行Al2O3含量分析，计算Al2O3的溶出率，确定最佳溶出条件。

正交试验因子水平结果见表2。

3 结果与讨论

3.1 正交试验条件及结果

正交试验条件及结果见表3。

表2 正交试验因子水平表

由表3可知，本试验中五个因子对氧化铝溶出率的影响差别不大。因此为了进一步提高氧化铝溶出率，考察了石灰添加量对Al2O3溶出率的影响。

3.2 石灰添加量对Al2O3溶出率的影响

采用拜耳法溶出一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝过程中，石灰是常用的溶出添加剂。添加石灰的主要作用是：消除TiO2的影响，使TiO2与CaO反应生成结晶状的CaO·TiO2，有效防止生成钛酸钠在一水硬铝石表面形成保护膜，提高氧化铝的溶出率；促进针铁矿转变为赤铁矿，使其中以类质同晶形态存在的Al2O3充分溶入溶液，同时使赤泥比表面积减小，增大沉降速度；促使含水铝硅酸钠从方钠石型矿物转变为钙霞石型；促使钠硅渣向水化石榴石转化，从而降低碱耗。

表3 L16（4×5）正交溶出试验结果

将试验因子中石灰添加量的不同水平溶出率的平均值进行对比，其结果如图1所示。

由图1可看出，在溶出过程中，当石灰添加量增加到矿重的7%时，Al2O3的溶出率为84.71%，从变化趋势来看，Al2O3的溶出率有提高的可能，为提高Al2O3的溶出率，确定最佳工艺参数，研究工作补做了石灰用量试验。

图1 石灰添加量对Al2O3平均溶出率的影响

石灰用量补充试验选取上述正交溶出试验其它因子的最佳条件进行。即焙烧－化学预脱硅样品200 g，溶出温度为260℃，溶出时间60 min，配料αk为1.45，溶出碱浓度为260 g／L，石灰添加量分别为矿重的7%、8%、9%、10%、11%。试验结果如图2所示。

图2 石灰添加量对Al2O3溶出率的影响

由图2可以看出，Al2O3的溶出率随着石灰添加量的增加而增加，当石灰添加量为矿重的9%时，Al2O3溶出率（渣计）为89.37%，再增加石灰用量，Al2O3的溶出率反而有所下降。故选择石灰添加量为矿重的9%。

3.3 溶出综合条件试验

通过上述正交溶出条件试验，确定了贵州旦坪铝土矿化学预脱硅样品的最佳溶出工艺条件：溶出温度为260℃，溶出时间60 min，配料αk为1.45，溶出碱浓度为260 g／L，石灰添加量为矿重的9%。综合条件下的试验结果见表4。

表4 综合条件下的试验结果

由表4可知，在最优条件下，贵州某低品位铝土矿焙烧－化学预脱硅产物的氧化铝平均实际溶出率为90.30%，平均相对溶出率为96.04%，溶出性能较好。

4 结 论

试验结果表明，贵州某低品位铝土矿焙烧－化学预脱硅样品高压溶出氧化铝的最佳工艺参数为：溶出温度260℃，溶出时间60 min，配料αk为1.45，溶出碱浓度为260 g／L，石灰添加量为9%。在最优条件下，氧化铝平均溶出率为90.30%，平均相对溶出率为96.04%。

［1］ 狄永宁，谭靖，王会.贵州修文铝土矿拜耳法溶出氧化铝试验研究［J］.湿法冶金，2011，30（3）：222－225.

［2］ 邹勇，李军旗，陈朝轶，等.某三水型高钛铝土矿的溶出性能试验研究［J］.湿法冶金，2013，32（4）：248－251.

［3］ 罗宇智，史光大，李元坤，等.贵州某高硅铝土矿焙烧预处理试验研究［J］.湖南有色金属，2013，29（3）：33－35.

［4］ 张祥远，李军旗，陈朝轶，等.贵州某高硫铝土矿中硫和铝的溶出行为［J］.湿法冶金，2011，30（4）：312－315.

［5］ 魏宗舒.概率论与数理统计教程［M］.北京：高等教育出版社，1997.

［6］ 李旺兴.氧化铝生产理论与工艺［M］.长沙：中南大学出版社，2010.

Leaching of Al2O3from Roasting-desilication Products of Low-grade Bauxite In Guizhou

XU Lu1，2，SHIGuang-da1，2，LUO Yu-zhi1，2，YU Ping1，2
（1.Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Chengdu 610041，China；2.Chinese Geological Survey Metal Mineral Resource Utilization Technology Center，Chengdu 610041，China）

In this paper，leaching of Al2O3from roasting-desilication products of low－grade bauxite in Guizhou was studied.The orthogonal experimental results show that the optimal leaching conditions are leaching temperature of260℃，leaching time of60min，αkof1.45，alkali concentration of260 g·L－1and CaO dosage of9%.Under the optimum leaching conditions，the average leaching rate of Al2O3is90.30%，and the average relative dissolution rate is96.04%.

bauxite；roasting-desilication product；alumina；leaching

TF803.2

：A

：1003－5540（2014）04－0039－03

2014－05－25

国土资源部地质大调查项目：贵州高硫高硅中低品位铝土矿脱硅提铝技术研究（1212011120320）

徐 璐（1987－），男，助理工程师，主要从事有色金属冶金及功能材料研究。