摘要：本文对硫及其硫酸盐对氧化铝生产的影响，着重阐述了采用优化浮选脱硫技术和拜耳法溶出浆液氧化脱铁技术相结合的生产控制模式，可保障产品氧化铝中的杂质铁含量达到一级冶金氧化铝质量标准要求，旨在为高硫铝土矿资源的开发应用提供指导方向。
关键词：高硫铝土矿；浮选脱硫；冶金级氧化铝
随着金属铝的市场需求率逐年增加发展迅速，铝已经成为当前世界上产量和消费量最高的有色金属。因其良好的物理化学特性使其在工业生产中发挥着重要的作用，铝及其合金制品被应用到生产及生活的各个环节中，铝土矿作为最好的生产铝的原材料，其需求量也是逐年增加的。
一、高硫铝土矿选矿脱硫研究
当前我国的铝矿资源的研究重要集中于对铝土矿资源中硅的去除，提高铝土矿资源的铝硅比，在此方面已经得到较好的成果。我国对高硫铝土矿中硫杂质的去除研究起步较晚，在高硫铝土矿选矿脱硫处理方面的研究更是少之又少，高硫铝土矿资源中硫杂质的去除是当前铝土矿产业发展中的一个重点也是难点。近年来随着铝生产工艺的进步，铝土矿资源的开发利用得到更多的重视，为提高高硫铝土矿资源的利用率，促进我国铝土矿产业的可持续发展，不断加强对高硫铝土矿脱硫方法的研究成为当前铝土矿产业研究的主流方向。采用化学方法去除高硫铝土矿生产氧化铝工艺中的硫杂质存在较多的缺点，为提高脱硫的效果，降低经济成本支出，可以考虑采用物理方法进行选矿脱硫。所谓的高硫铝土矿选矿脱硫技术指的是利用选矿工艺筛选出高硫铝土矿中含硫杂质较多的矿石，达到降低铝土矿中硫杂质含量的目的，从高硫铝土矿中筛选出低硫矿石原料，进而再在低硫矿石原料中筛选出硫精矿，达到铝土矿资源的最高利用率。高硫铝土矿的选矿可以采用浮选法，浮选法的基本原理是通过物理吸附使矿粒能够与浮选药剂相结合，两者的结合体通过粘附在空气气泡表面上浮，粘附力越大上浮能力越强，浮选的过程就进行的越快，浮选效果也更好。我国的学者在用浮选法对高硫铝土矿进行脱硫处理的研究中发现，相对于别的脱硫方法而言，浮选法不会对空气产生污染，可省去尾气处理装置的资本投入，经浮选处理好可得到品质较好的硫精矿，提高矿石的综合利用率。但是当前的浮选法也存在一定的局限性，要想实现高硫铝土矿的工业应用需要满足一下条件：当前高硫铝土矿的脱硫处理工艺仅能对硫品级低于0.3%的高硫铝土矿进行处理；要进行高硫铝土矿的工业生产，铝土矿中的铝硅比需要符合工业生产的要求；减少脱硫、脱硅过程中一水硬铝石的损失。浮选法的缺点主要表现在捕收剂种类、用量、浮选时间等参数对浮选效果的影响。
二、硫对氧化铝生产过程的影响
硫的含量过高对氧化铝生产过程带来极大危害，甚至使整个生产过程无法进行。在生产过程中，硫化物及硫酸盐积累到一定浓度后，会造成如下诸多不良影响。
1.铝土矿中硫含量超标，使Al 2 O 3溶出率下降，降低氧化铝的产量。
2.腐蚀设备并影响氧化铝产品的质量。由于溶液中S 2－含量提高后起到分散剂的作用，使铁以胶体状态进入溶液，造成蒸发和分解工序中钢制设备的腐蚀，增加溶液中铁的含量。
3.在溶出机组闪蒸过程和蒸发过程中，随着碱浓度的升高，Na 2 SO 4结晶析出，严重影响生产，频繁的清洗和检修将降低整个生产系统的运转率。
4.降低溶出、蒸发等工序加热设备的传热系数。随着母液浓度升高，硫酸盐及其复盐在母液的浓度达到饱和而结晶析出，导致换热设备表面结垢，使其传热系数降低。
5.增加蒸发器蒸水的汽耗。随着系统排盐量的增加，强制循环蒸发器的蒸水量亦增加，蒸发器蒸水的汽耗增大。
三、高硫铝土矿生产治金级氧化铝的技术研究及工业实践
某氧化铝项目在试车和试生产过程中，由于拜耳法系统用铝土矿类型的不同及新流程新管道的投用，造成种分分解产品氢氧化铝中的铁含量出现起伏，起初并未引起高度关注。近年3月中旬，当拜耳法溶出进料矿石转换为单一的浮选脱硫铝精矿后，分解产品氢氧化铝中的铁含量由下降趋势突然呈现上升势头时，流程中铁含量的变化顿时成为关注的焦点，公司内部立即成立“提高氧化铝产品质量攻关组”。3月底，逐步判定铝精矿含硫高是导致分解产品氢氧化铝含铁高的主要原因，随即开展广泛的资料查寻和试验研究工作，并将实验室试验和工业试验同步进行。4月中旬，实现了铝酸钠溶液低铁含量的工业生产稳定运行，拜耳法精液的铁含量降至0．029／l以下。在攻关过程中，主要采取了“优化浮选脱硫指标和拜耳法溶出浆液氧化脱铁相结合”的生产控制模式，同时将前期生产的不合格氢氧化铝重返流程进行再次处理，保证了产品氧化铝的质量指标稳步达到一级品标准。
1.优化浮选脱硫指标。该氧化铝项目初步设计提供的铝土矿硫含量平均为1．2％，采用浮选脱硫工艺得到的铝精矿硫含量可降至0．35％以下，而实际生产所用的原矿含硫量平均达到2．5％左右，最高达到4．O％以上。试车期间，浮选脱硫后的铝精矿含硫量基本控制在0．4％一0．8％之间，得到的拜耳法铝酸钠溶液铁含量达到0．03g／l以上，且随着铝精矿含硫量的升高，拜耳法精液含铁量也随之升高(见表1)。
由于原矿含硫量偏高，导致浮选脱硫指标无法稳定达到原设计的目标值。为此，针对原矿含硫量波动范围较大的实际情况，生产技术人员进行了多条件的浮选脱硫试验，形成了不同硫含量原矿对应的浮选药剂制度，保证铝精矿含硫量稳定降至0．40％以下，为工业生产提供了可靠的调控依据。同时对工业浮选工艺进行了优化，包括药剂配制、药剂添加方式等；对操作过程实施了细节把关和控制，包括药剂添加量、泡沫刮出量、消泡水量、浮选水质等。通过优化浮选工艺和强化生产过程控制，浮选脱硫后的铝精矿含硫量可稳定降至0．40％以下，为氧化铝生产系统降低铝酸钠含铁量创造了良好条件。
2.拜耳法溶出浆液氧化脱铁.铝土矿进行拜耳法溶出时，矿石中的二价硫与铁作用，生成溶解度较大的羟基硫代铁酸钠，造成溶出液含铁量升高。溶液中的低价硫可通过空气或氧气氧化成硫酸盐，释放出铁类化合物进入赤泥，生成的可溶性硫酸盐经蒸发排盐作业排出，从而有效降低拜耳铝酸钠溶液含铁量和消除流程中的硫酸盐积累。工业生产采取高压溶出料浆空气氧化脱铁措施后，拜耳精液含铁量可控制在0．02g／l的目标范围内，有效改善了产品氧化铝的质量。
从表2所列的工业生产数据来看，采用溶出料浆空气氧化法可将拜耳精液中的铁含量从0．03g/l以上降至0．02g/l以下，最大程度保证了产品质量达到冶金级氧化铝一级品标准。
3.产品氧化铝质量指标。为了确保产品氧化铝质量的稳定达标，生产上采取了中间过程指标监控。主要从铝精矿的硫含量、拜耳法粗液含铁量以及精液含铁量一条线抓起，最终以控制精液含铁量来保障产品氧化铝杂质铁含量的稳定达标。
产品所含其他杂质如SiO：、Na：O含量在攻关前后均处于一级品标准范围内，而杂质Fe：O，含量经过技术攻关后才得到明显改善，从而保证了产品质量指标能够稳定达到冶金一级品氧化铝的标准要求。
在目前的工艺技术条件下，采用高硫铝土矿浮选脱硫和拜耳法溶出浆液氧化脱铁相结合的生产控制模式，可稳定得到一级冶金氧化铝质量标准要求的产品，开创了高硫铝土矿工业生产冶金级氧化铝的先河。
参考文献:
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[2]李浩.高硫铝土矿综合利用的研究及应用[A].第四届豫晋两省有色金属工业发展论坛[C].2017.
论文作者:王鹏, 董志涛,
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/24
标签：铝土矿论文; 氧化铝论文; 浮选论文; 含量论文; 精矿论文; 拜耳论文; 杂质论文; 《科学与技术》2019年第11期论文;