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铝土矿选矿(1)

2011/11/8发布者:红星机器

全球的铝土矿产量每年已达到约 1.77亿t的高位。就铝土矿应用而言,用于金属铝生产的冶金铝土矿占主要份额,约为总量 的 85%~90 。然而 ,作为铝土 矿选 矿技 术水 平的一个标 志而备受关注 的却是其在磨料、耐火材料 和陶瓷 生产 中的应用 。在概述初级金属铝产 品的加工链之后介绍两种不同的冶金用途铝土矿的选矿过程。这两个过程均由德KAWApparate+Verfahen公司的技术 中心研究开发 ,但这个方法 的 目的有所 不同。一个方法 的 目的是减少高硅铝土 矿的二 氧化硅含量 ,而另一个方法 的目的则是降低其中可反应活性二 氧化硅 的含量 。对 一个采用重介 质分离生 产 耐火材料原料的铝土矿选矿厂作了介绍 。

近年来全球的经济增长导致对原材料需求的显著增加。由此带来 的价格上涨,影响金属矿石由于新矿床的开发不仅耗时 ,而且需要充足 的资金投入 ,金属矿石的生产企业尝试通过提高现有矿山的产量来满足增长的需求 。目前较为有利的市场条件允许采取一些措施来开发那些以前由于经济原因未被开采的矿 区,以使预期的矿 山寿命不会因为年产量的增加而缩短。 目前年产量约为 1.77亿 t的铝土矿是重要的有色金属矿 石。铝土 矿常用来 炼铝 (就数 量而言)。所开采铝土矿的 9O ~95 被加工成氧化铝。这些氧化铝 的绝大部分用于生产金属铝 ,仅有约 1O%氧化铝用于其他特定 目的,例如用作染料和洗涤剂 的添加剂 。其余 5 ~1O 的铝土矿用作磨料、耐火材料和陶瓷生产或水泥添加剂

1 铝 土矿矿床 的地域分布

通过定义不同的空间术语来简单描述铝土矿矿床的地域分布。 基本单元为铝土矿矿床,它主要由铝土矿或起源相似的岩石组成 ,例如黏土状铝土矿、高硅铝土矿等 ,它们在起源及空间上构成一个整体单元,由一个或有时是多个孤立的矿体组成。 一个铝土矿矿区由一组多个单独的铝土矿矿床组成,这些矿床具有相似的地质特征。矿区表 面可延伸几百到几千平方公里的面积。 一个铝土矿矿区是一个很大的地域单元 ,它 由几个铝土矿矿区组成,通常以宏观构造单元划分 。

2 用 于 炼铝 的铝 土矿 如前所述,铝土矿是重要 的炼铝原料 。铝金 属的工业生产仍是一个两段过程,这个过程的原理在一百多年前就已经被采用 :

1)在氧化铝厂(即精炼厂)利用拜耳法 由铝土矿 原料生产中间产品—— 氧化铝。

2)在电解厂中用电化学方法将熔融氧化铝还原为金属铝(用霍尔一赫鲁尔特熔融电解法)。

2.1 生产氧化铝

拜耳 法源 于化 学 家 卡尔 一约 瑟夫 ·拜 耳 于 1887年和 1892年申请的专利发明,是一种选择性 很高的提取化工过程 。在这个过程中,铝土矿中的 氢氧化铝被苛性钠碱液在 高温高压下溶 出,而其 他 碱性组分仍留在固体残余物中。 溶出温度的选择重要 ,在该温度下铝土矿 中的氢氧化铝被溶解出来 。三水铝石的溶出温度为 11O~14O℃,而一水软铝石需要的溶 出温度 为 180 ~28O℃、一水 硬 铝 石 需 要 的溶 出温 度 为 250~ 280℃。含有硅和铁的组分 (称为赤泥)留在固体残 余物中,在澄清浓缩机 中通过重力作用与被铝酸盐 饱和的碱液分离 ,获得碱液溢流和浓缩的矿浆底流。下一步是将饱和溶液冷却到 55~70℃,通过在 搅拌罐中添加循环使用的氢氧化铝从饱和溶液中结晶出氢氧化铝 。随后将氢氧化铝过滤,接着在 1200 ~1300℃温度下在回转窑或流态化床炉中煅烧。

2.2 生产初级金属铝

初级金属铝是根据霍尔一赫鲁尔特方法通过熔融电解生产的,此方法于1886年由赫鲁尔特在法国和霍尔在美国同时,但又相互独立申请专利 。熔融电解在 95O~970℃下进行 。电解槽中所用的直流槽电压为 4 V,阳极电流密度 0.6~1 A/cm。。在此 条件下氧化铝在熔融 液中被分解 为液态铝和气态 氧。由于金属铝的密度高于电解熔融液,金属铝在熔融液的下方聚集成层(金属浴)。每隔一定时间从 金属浴中取出金属铝,并在液体状态下送往半成品加工工序。

2.3 初级金属铝生产的物料流

上述生产初级金属铝的多段过程涉及一系列直 接的和诱生的物料 生严 1吨 初 级金 属 错 所 涉 及 的 置 接 的和 诱 生 的 物 料 流 从体积上来看 ,重要的输人流是铝土矿原料。 所需铝土矿原料用量在很大幅度变化 ,与原矿品位 的波动有关 。后续 的过程中所需的物料量和能量与 铝土矿的质量无关 ,而与煅烧和电解时所用的不 同 方法有关。加工链的效率基本上取决于所用铝土矿的工艺 矿物学特性。主要的影响因素为:

1)可回收的 Al O。含量;

2)可反应的二氧化硅的量 ;

3)TiO2含量 ;

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