選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中鐵硫的富集及處理對策探究

郝海正

（中國有色金屬建設(shè)股份有限公司，北京 100029）

在我國氧化鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，通過選礦拜耳法的使用，可以達(dá)到污染小及低能耗的目的。但是，在該種技術(shù)使用中，由于我國鋁礦質(zhì)量的下降，鋁礦資源開采中需要加入絮凝劑等才可以滿足資源的開采需求，這種現(xiàn)象的發(fā)生會為鋁資源的開采帶來影響。因此，在研究中，根據(jù)選礦拜耳法技術(shù)使用特點，對氧化鋁資源開采中的鐵硫富集問題進(jìn)行研究，分析引發(fā)問題的原因，并構(gòu)建針對性的解決方案，以便為氧化鋁產(chǎn)業(yè)提供行之有效的處理方案，降低產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行成本，推動行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

1 選礦拜耳法及其工藝流程

1.1 選礦拜耳法

對于選礦拜耳法而言，主要是根據(jù)拜耳法的工藝需求，針對高含硅礦物質(zhì)的特點，通過工藝的選擇、調(diào)整等，與選冶技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合，提高資源開采及利用的整體效率，滿足當(dāng)前氧化鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求[1]。

1.2 選礦拜耳法工藝原理

在選礦拜耳法使用中，一般需要經(jīng)過破碎、濕磨、溶出、稀釋、沉降分離以及赤泥洗滌、晶種分解、煅燒、蒸發(fā)等。

1.3 選礦拜耳法的技術(shù)優(yōu)勢

結(jié)合氧化鋁生產(chǎn)中鐵硫的富集處理狀況，通過選礦拜耳法的使用，技術(shù)優(yōu)勢如下：第一，在選礦拜耳法使用中，會將選礦以及冶煉融合，發(fā)揮鐵硫富集處理的優(yōu)勢；而且，該種技術(shù)相對簡單，通過先進(jìn)技術(shù)的使用，可提高鋁土礦資源的處理效率，滿足行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需求。因此，該技術(shù)具有一定的優(yōu)勢。第二，推動鋁礦生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，結(jié)合氧化鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行及發(fā)展現(xiàn)狀，在鋁產(chǎn)業(yè)構(gòu)建中，通過選礦拜耳法的使用不僅可以降低投資成本、優(yōu)化工藝資源的配置效率，而且也可以推動產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新[2]。例如，在氧化鋁產(chǎn)業(yè)中，通過選礦拜耳法技術(shù)的運(yùn)用，其中的礦增濃溶技術(shù)可以處理鋁石型的礦土資源，而且該技術(shù)會降低能源損耗，充分滿足我國氧化鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。第三，成本優(yōu)勢。與傳統(tǒng)鋁礦資源生產(chǎn)狀況相比，選礦拜耳法技術(shù)的成本費(fèi)用相當(dāng)于原礦采購的20%，從而可降低鋁化物質(zhì)的開采成本，提高資源利用的經(jīng)濟(jì)效益。

2 鐵硫排查

2.1 排查實驗

通過對氧化鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)運(yùn)行狀況，通過選礦拜耳法的使用，成品氧化鋁鐵以及硫含量呈現(xiàn)出不斷升高的現(xiàn)象。實驗中，通過選礦拜耳法以及低溫拜耳法的對比，對發(fā)生鐵硫富集的原因進(jìn)行分析。

2.2 鐵硫的富集的影響

在選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)的過程中，當(dāng)出現(xiàn)鐵硫富集的問題，其影響因素如下：第一，浮選過程中泡沫造成的影響。選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中，浮選中的礦化氣泡是較為常見的，泡沫的出現(xiàn)會對物料流動、設(shè)備凈容積的綜合使用造成影響，無法提高鋁礦資源開采的效率，長期會引發(fā)精礦冒槽的問題。第二，溶出后的母液殘留。在精礦溶出后，泡沫的出現(xiàn)會減少槽存，引發(fā)泡沫的位置包括：赤泥沉降分離槽、種分槽等，若這些有機(jī)溶劑殘留的現(xiàn)象不能及時處理，會引發(fā)系統(tǒng)冒槽以及泡沫積存的問題，增加氧化鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行難度[3]。

2.3 結(jié)果分析

兩種實驗結(jié)果如表1、表2。

表1 低溫拜耳法的鐵硫結(jié)果

表2 選礦拜耳法的鐵硫結(jié)果

在表1及表2結(jié)果分析中可以發(fā)現(xiàn)，首先，在母液、溶出液以及精液中，選礦拜耳的S2-明顯高出低溫拜耳實驗，這種情況與S2-存在狀態(tài)有一定關(guān)聯(lián)。在選礦拜耳法使用的過程中，由于資源中含有大量的有機(jī)物，這些物質(zhì)作為還原性的物質(zhì)，可以提高硫的溶出效率。其次，在選礦拜耳法使用中，NaCl的含量高于低溫拜耳法10倍，這種現(xiàn)象主要是由于浮選藥劑中的NaCl會伴隨精礦進(jìn)入出現(xiàn)硫增多的問題。

2.4 生產(chǎn)波動

通過選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中鐵硫波動現(xiàn)象的分析，引發(fā)鐵硫的遠(yuǎn)近不僅包括鐵含量超標(biāo)，而且也包含硫含量升高，這會引發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，實驗中，對生產(chǎn)系統(tǒng)的波動變化進(jìn)行總結(jié)，變化如下。

（1）漿液顏色的變化。通過對實驗研究的分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)中的粗液以及精液顏色發(fā)生改變，母液過濾后會由白色變?yōu)榈疑谟^察一個階段（30d）之后，粗液以及精液會變黑，其中的過濾性能會呈現(xiàn)惡化的狀態(tài)，而且，在正常的操作下也會出現(xiàn)不掛餅的現(xiàn)象。

（2）赤泥分離的沉降變化。在選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中，當(dāng)進(jìn)行鐵硫富集現(xiàn)象處理時，存在著一定的波動問題：第一，赤泥分離中，系統(tǒng)長時間運(yùn)行中存在著不穩(wěn)定的現(xiàn)象，例如，當(dāng)系統(tǒng)壓產(chǎn)達(dá)到70%之后，會增加單位體積中的物料沉降，這種情況下并不會明顯改善沉降系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。第二，在提高配料中，在不同區(qū)域添加液體絮凝劑，可以改善系統(tǒng)沉降的問題，但是，其中的可沉降性能是影響鐵硫處理的主要因素。所以，在選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中，應(yīng)該根據(jù)鐵硫的富集狀態(tài)選擇處理方案，以降低富集對選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)造成的影響。第三，在氧化鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)中，當(dāng)選擇選礦拜耳法，會出現(xiàn)管道磨損嚴(yán)重以及漏電增多的現(xiàn)象，這一問題與選礦拜耳法氯離子含量過高存在關(guān)聯(lián)。

3 選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中鐵硫的富集及處理策略

（1）溶出前的處理。在氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)使用選礦拜耳法，需要在溶出前對礦漿進(jìn)行攪拌及保溫處理。一般情況下，需要將鋁礦漿攪拌保溫6h～8h，并在達(dá)到模擬脫硅條件之后，硫的轉(zhuǎn)化率會逐漸降低，降低的最高狀態(tài)可達(dá)到25%。因此，在氧化鋁生產(chǎn)中，通過溶出前攪拌保溫方式的運(yùn)用，可以降低硫的轉(zhuǎn)化率，提高鐵硫處理的整體效率。

（2）空氣攪拌氧化處理。將鋁酸鈉溶液融入空氣會形成Na2SO4，當(dāng)溶液蒸發(fā)之后會在精液系統(tǒng)中進(jìn)行空氣氧化，母液中的Na2SO4會與Na2CO3一同析出，并在之后的燃燒法配料處理中進(jìn)行鐵硫處理，提高鐵硫富集處理的整體效率。

（3）精液冷卻處理技術(shù)。通過對選礦拜耳法使用技術(shù)的分析，整個處理過程會溫度降低而發(fā)生改變，其中的FeS沉淀容易被氧化析出，也就是說，在這種條件下，通過溶液的冷卻處理，可以有效去除部分FeS，使整個物質(zhì)呈現(xiàn)出硫平衡的狀態(tài)，提高靜冷卻處理技術(shù)的使用價值。

（4）部分母液的處理技術(shù)。一般情況下，在選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中的鐵硫富集處理中，需要確定以下技術(shù)處理形式：第一，在部分母液的蒸發(fā)結(jié)晶燒結(jié)工藝中，會在根本上降低溶液中的有機(jī)物，主要是由于拜耳法溶液會將有機(jī)物富集，當(dāng)富集狀態(tài)達(dá)到一定狀態(tài)時，不僅會降低溶液的產(chǎn)出率，而且會降低氧化鋁的產(chǎn)量，降低赤泥沉降的速度，有效增強(qiáng)溶液的密度。第二，在部分母液脫硫劑使用中，當(dāng)加入氧化鋇時，可以去除富集有機(jī)物中的S2-。第三，將母液中加入ZnO時，會析出溶液中的硫，并行成硫化鋅，當(dāng)進(jìn)行脫硫時，其中的鐵元素也會被清除，提高鐵硫富集處理的整體效果。因此，在選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中，應(yīng)該根據(jù)鐵硫的富集狀態(tài)選擇處理方案，以降低鐵硫富集對選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)造成的影響。

4 結(jié)語

總而言之，在選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)使用中，由于其技術(shù)的特殊性，在鐵硫處理中存在著一些安全問題，為了在整個過程中提高鐵硫處理的效率，保證相關(guān)工作人員的安全性，技術(shù)使用中需要仔細(xì)分析安全隱患，通過各項危險因素的確定，進(jìn)行選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的使用，以便更好的提高氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)中鐵硫的處理效率，為行業(yè)的安全、穩(wěn)步發(fā)展提供參考。