硫酸铵焙烧铝土矿提取氧化铝及氧化铁
铝土矿提取氧化铝的两大工艺流程
铝土矿提取氧化铝的两大工艺流程英文回答：There are two major process flows for extracting alumina from bauxite, which is known as the Bayer process and the Hall-Heroult process.The Bayer process is the most commonly used method for extracting alumina from bauxite. It involves several steps, including digestion, clarification, precipitation, and calcination. In the digestion step, crushed bauxite ore is mixed with a hot solution of sodium hydroxide, which dissolves the alumina content of the ore. The resulting mixture, called bauxite slurry, is then pumped into large tanks called digesters, where it is heated and stirred for several hours. During this process, impurities in the ore settle to the bottom, and the clear liquid containing dissolved alumina is separated from the solids.After digestion, the bauxite slurry undergoesclarification to remove any remaining impurities. This is done by adding a flocculant, which causes the impurities to clump together and settle at the bottom of the tanks. The clear liquid, known as clarified liquor, is then further processed.In the precipitation step, the clarified liquor is cooled and seeded with alumina trihydrate crystals. This causes the dissolved alumina to crystallize out of the liquid. The resulting mixture of crystals and liquid,called alumina hydrate, is then separated through a series of filters. The alumina hydrate is washed to remove any remaining impurities and is then dried.The final step in the Bayer process is calcination, where the dried alumina hydrate is heated to a high temperature to remove the chemically-bound water. This results in the production of pure alumina, which can be used for various applications, including the production of aluminum.The Hall-Heroult process, on the other hand, is used toextract aluminum metal from alumina. It involves the electrolysis of alumina dissolved in molten cryolite. The process takes place in a large cell called an electrolytic cell. The cell consists of a carbon-lined steel pot, which acts as the cathode, and a carbon anode. A high electrical current is passed through the cell, causing the alumina to break down into aluminum metal and oxygen. The aluminum metal collects at the cathode and is periodically removed, while the oxygen is released as a gas.中文回答：铝土矿提取氧化铝的两大工艺流程分别是贝氏法和霍尔-埃罗特法。
硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论[1]
![硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/3cd8650b02020740bf1e9b01.png)
收稿日期:2009-02-09硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论李来时,刘瑛瑛(沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:利用热力学的方法结合热重失重分析讨论了硫酸铵和粉煤灰混合焙烧及硫酸铝铵分解的反应过程,并通过实验加以验证。
在最佳条件下,粉煤灰中氧化铝提取率可达96%。
关键词:氧化铝;热力学;硫酸铵;粉煤灰中图分类号:TF821,X705 文献标识码:A 文章编号:100221752(2009)0921223Thermodynamics of extracting alumina from fly ashby ammonium sulfate calcination processL I Lai -shi and L IU Y ing -ying(S henyang A l umi ni um and M agnesi um Engi neeri ng and Research Instit ue ,S henyang 110001,Chi na )Abstract :The process of calcination using fly ash and ammonium sulfate as raw materials and the process of ammonium aluminum sulfate hydroxide de 2compound were analyzed with thermodynamics and thermal analysis methods.And the results of calculation were make sure through experiments.The extraction efficiency of Al 2O 3can reach 96percent under the optimum conditions.K ey w ords :alumina ;thermodynamics ;ammonium sulphate ;fly ash 粉煤灰是电厂排放的废弃物,全国到2000年已达12000万t 〔1〕,给环境造成了巨大的污染,因此开展粉煤灰的综合利用具有长远的战略意义。
硫酸铵-高铁铝土矿焙烧法提取铝、铁
第 ４期 ２ ０ １ ３年 ８月
矿 产 保 护 与 利 用
ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＴ１ ０Ｎ ＡＮＤ ＵＴＩ ＬＩ Ｚ Ａ ｎＯＮ ＯＦ ＭＩ ＮＥＲ ＡＬ ＲＥＳ ＯＵＲＣＥＳ
Ｎ ｏ． ４ Ａｕ ｇ ． ２ ０１ ３
硫 酸铵 一高铁 铝 土矿 焙 烧 法 提 取 铝 、 铁
Ｘｌ Ｎ Ｈａ ｉ—ｘｉ ａ ，Ｗ Ｕ Ｙ ａ ｈ Ｌ Ｉ Ｕ Ｓ ｈ ａ ｏ—ｍｉ ｎ ｇ ＺＨＡＩ Ｙ ｕ—ｃ ｈ ｕ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ８ １ ９， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
３ ０ ０℃ 恒 温 ５ ０ ｍｉ ｎ后 ４ ５ ０ ｃ Ｃ 恒 温 焙烧 ３ ０ ｍｉ ｎ ， 铝、 铁提取率分别可达 ９ ０ ． ２ ０ ％和 ８ ７ ． ６ ０ ％。
关
键
词： 高铁铝土矿 ； 物相组成 ； 硫酸铵 ； 焙 烧工艺
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｆ ８ ２ １ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ： １ ０ ０ １ —０ ０ ７ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ３ ７— ０ ４
ｓ ｕ ｌ ｆ ａ ｔ ｅ ｗａ ｓ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｐ ｈａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｚ ｒ ｅ ｄ
硫酸铵-高铁铝土矿焙烧法提取铝、铁
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｈａｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ． ｓｕｌｆａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ．ａｎｄ
ｃｏｕｌｄ
ｗｉｔｈ ａｍｍｏｎｉｕｍ
ＮＨ４Ａｌ（Ｓ０４）２
ｔｉｏｎｓ
ｏｎ
ａｎｄ
ＮＨ４Ｆｅ（Ｓ０４）２
ｒａｔｅ
ａｒｅ
ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔａｎｔｓ．ｒｎｌｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉ—
Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｉｒｏｎ ｆｒｏｍ砸ｇｈ－ｉｒｏｎ Ｂａｕｘｉｔｅ ｂｙ Ｒｏａｓｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ Ｕｓｉｎｇ
ｘＩＮ Ｈ出一ｘｉａ。ＷＵ Ｙａｎ．ＬＩＵ Ｓｈａｏ—ｍｉｎｇ．ＺＨＡｌ Ｙ幢一ｃｈｕｎ
Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｓｕｌｆａｔｅ
（Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １ ０８１
ｏＣ各
图５硫酸铵与铝土矿混合物焙烧所得熟料ＸＲＤ谱
恒温５０ ｍｉｎ，再升温至４５０ ｏＣ恒温３０ ｍｉｎ，同时考察
了焙烧温度在５００ ｏＣ、５５０℃时铝、铁提取率。试验 选取硫酸铵质量为铝土矿质量的３．５倍，结果如图
３．２．２恒温时间对铝、铁提取率的影响
硫酸铵加入量为铝土矿质量的３．５倍，考察
万方数据
系反应，铝反应的最终产物为ＮＨ。Ａ１（Ｓ０４）：，铁反应的最终产物为ＮＨ４Ｆｅ（ＳＯ。）：，试验考查了不同条件对 铝、铁提取率的影响，结果表明：采用两段法焙烧可有效提高铝、铁提取率，硫酸铵与铝土矿质量比为３．５，
３００℃恒温５０ ｒａｉｎ后４５０℃恒温焙烧３０ ｒａｉｎ，铝、铁提取率分别可达９０．２０％和８７．６０％。 关键词：高铁铝土矿；物相组成；硫酸铵；焙烧工艺 中图分类号：ＴＦ８２１文献标识码：Ｂ文章编号：１００１一００７６（２０１３）０４—００３７—０４
高中化学复习知识点：含氧化铝的混合物的提纯
D、根据上述分析，铝、钴产物可以再利用，故D说法正确。
4．D
【解析】
【详解】
A．由溶液乙通入过量的Y生成氢氧化铝沉淀、碳酸氢钠可知，溶液乙中含有偏铝酸根、气体Y为二氧化碳，故试剂X为氢氧化钠溶液，不可能为盐酸，故A错误；
(4)按条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：________________________________。除去产品中该杂质的方法是：_____________。
参考答案
1．D
【解析】
【分析】
铝土矿中Al2O3、SiO2和NaOH反应，反应方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，Fe2O3和NaOH不反应，滤液I中含有NaOH、NaAlO2、Na2SiO3，滤渣为Fe2O3；向滤液I中加入CaO，发生反应CaO+H2O=Ca（OH）2，Ca（OH）2和Na2SiO3发生复分解反应生成沉淀，反应方程式为Ca（OH）2+Na2SiO3=2NaOH+CaSiO3↓，然后过滤，则得到的沉淀是CaSiO3，滤液II中含有NaOH、NaAlO2，向滤液II中通入气体A，A反应生成沉淀B，B煅烧生成氧化铝，则B为Al（OH）3，A和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝，则A为CO2，滤液A中含有碳酸钠或碳酸氢钠。
9．从铝热法冶炼金属铬的废渣(含Al2O3和Cr2O3等)中回收铬和铝的工艺流程如下：
下列说法错误的是
A．合理处理废渣有利于保护环境和资源再利用
从铝土矿中提取氧化铝20121218
碱处理
Fe2O3、 铝硅酸钠
CO2 NaAlO2
NaHCO3 Al(OH)3
NaOH溶
解
CO2酸化
过滤
过滤
灼烧
铝土矿
NaAlO2(aq)
Al(OH)3
Al2O3
思考与评价
你认为这两种方法哪一种更适合工业 生产，说出你的理由。
HCl Al2O3
AlCl3
NaOH
NaOH
Al(OH)3
CO2
NaAlO2
从铝土矿制备铝的工艺流程：
选择原料
控制反应条件
铝 土 矿
ＮaＯＨ 溶液
过滤
NaAlO2 溶液
通入 CO2
过滤
Al(OH)3 灼烧 沉淀
氧 化 铝
制备物质的一般流程：
分析目标产品 选择原料
确定反应原理 设计反应路径 设计反应装置 控制反应条件
分离提纯产品
【迁移训练1】是一种重要的金属，在生产、生活中具 有许多重要的用途,下图是从铝土矿中(主要成分是Al2O3， 还有少量的Fe2O3、SiO2) 制备铝的工艺流程：
和环保问题。
(4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用__B__ (填编 号)。
A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 理由是 _铝__与_浓__硫__酸__在__常__温__下_发__生__钝__化__，__加__热_溶__解__ __会__产_生__有__毒__气__体__S_O_2_，__原__料__利__用_率__低__；__稀__硝__酸__能_溶__解__铝__但__ __会__产_生__N__O_气__体__，__污__染_空__气__，__硝__酸__利__用_率__低__；__而__铝__与__稀_硫___ __酸__反_应__速__率__较__快__，__产_生__的__H__2对__空__气__无__污__染______________
硫酸铵焙烧法综合利用低品位氧化锌矿报告
硫酸铵焙烧法综合利用低品位氧化锌矿报告硫酸铵焙烧法是一种综合利用低品位氧化锌矿的方法。
这种方法适用于氧化锌矿种的数值较低，一般小于20%的矿石。
下面我们将详细讨论硫酸铵焙烧法的具体原理、工艺流程以及优缺点等方面。
硫酸铵焙烧法的原理硫酸铵焙烧法是通过将氧化锌矿和硫酸铵经过高温氧化反应，使得铵盐中的硫酸离子变为SO2，在高温下将氧化锌矿还原为金属锌，从而实现综合利用氧化锌矿的目标。
具体流程如下：硫酸铵焙烧法的工艺流程①硫酸铵的加入将氧化锌矿、硫酸铵和适量水混合，得到湿指低的矿浆。
然后将矿浆放入高温（600°C左右）熔炉内，开始焙烧。
在高温下，硫酸铵分解成 NH3 和 SO2 两种气体，SO2 会与矿石的氧进行化学反应。
②焙烧和还原在焙烧和还原的过程中，SO2和氧化锌发生反应，生成ZnSO4和ZnO。
等到炉内温度升到1000°C左右，开始还原反应，ZnO被还原成金属锌。
对于细小的ZnO颗粒，需要加入适量基性料，来增加ZnO的粘结能力，这样才能保证氧化锌全部还原。
③防止粘附在矿石还原时，金属锌很容易在熔渣中粘在铁冶炼用的炉墙上，这样会引起工业安全事故。
因此，在采用硫酸铵焙烧法时，需要注意控制炉内粒度的大小，以避免锌锰矿和硅锰矿等杂质被熔融，附着在炉壁上。
硫酸铵焙烧法的优点硫酸铵焙烧法作为一种低品位氧化锌矿综合利用的方法，具有以下优点：①可以将一些有价值的金属元素从废渣中提取出来，这些元素包括铅、银、锡等。
在焙烧过程中，硫酸铵发生分解反应，SO2生成后又与废渣的氧化铅反应，生成硫酸铅，从而达到提取废渣中铅等有价值元素的目的。
②可以防止锌锭的流失。
在硫酸铵焙烧法的过程中，锌锭不容易被其他金属元素和杂质污染，从而确保了锌锭的纯度。
③可以将二氧化硫和氨气从废气中脱除，控制环境污染。
硫酸铵焙烧法的缺点硫酸铵焙烧法也存在一些缺点：①焙烧过程中生成的硫酸盐在水沥滤时易形成硬块，难以处理。
②焙烧过程中需要耗费大量的燃料来加热熔炉，导致该方法的能耗较高。
从铝土矿中提取铝及铝的氧化物氢氧化物
小知识
镁、铝的氧化物和氯化物熔、沸点比较
MgO 熔点/℃ 2852
MgCl2 Al2O3 714 2054
AlCl3 190
沸点/℃ 3600 1412 2980 183
作业
教材P69-70 第6、7、9、10题
Al2O3
Al3++H2O
☼ 两性氧化物 ———— 既可以与酸反应又可以 与碱反应均生成了盐和水的氧化
物，叫两性氧化物。
氧化铝的应用
较高的熔点和较高的沸点， 用于制造耐火材料。
1、常用来做耐火材料 2、刚玉：硬度仅次于金刚石 3、宝石： 红宝石——铬元素， 蓝宝石——铁、钛等元素。
刚玉，宝石的主要成分
与碱反应： Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+ H2O 酸性氧化物 Al2O3 +2OH- = 2AlO2- + H2O
与酸反应： Al2O3+3H2SO4==Al2(SO4)3+3H2O 碱性氧化物 Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O
Al2O3的性质
两性氧化物
H2O+AlO2-
Al(OH)3的性质
两性氢氧化物
2Al(OH)3 + 3H2SO4== Al2(SO4)3+ 6H2O Al(OH)3+ 3H+ == Al3+ + 3H2O Al(OH)3+ NaOH == NaAlO2+ 2H2O Al(OH)3+ OH— == AlO2— + 2H2O
☼ 两性氢氧化物 —— 既可以与酸反应又可以与碱
√（5）3NaAlO2+AlCl3 +6H2O = 4Al(OH)3↓+ 3NaCl
硫酸铵焙烧粉煤灰提氧化铝
硫酸铵焙烧粉煤灰提氧化铝I. 绪论A. 研究的背景和意义B. 研究的目的和重要性C. 已有相关研究综述II. 硫酸铵焙烧粉煤灰的反应机理A. 硫酸铵的热分解反应B. 该反应与粉煤灰的反应机理C. 实验条件对反应产物的影响III. 实验方法A. 实验材料及仪器B. 实验步骤C. 实验数据处理方法IV. 结果与分析A. 实验结果描述B. 硬质铝矾土的产量和物相分析C. 烟气处理V. 结论与展望A. 本研究工作的结论B. 可能存在的问题与解决方案C. 下一步研究的方向和建议注：硫酸铵焙烧粉煤灰提氧化铝的实验过程，主要是通过将粉煤灰和硫酸铵按一定比例混合后在高温下进行焙烧反应，从而提取出硬质铝矾土来。
该研究对于锂电池、玻璃等工业的发展具有积极意义。
第一章：绪论A. 研究的背景和意义随着工业的发展，各种废弃物的产生量也在不断增加。
其中，粉煤灰是燃煤电厂产生的一种废弃物，它的处理一直是工业界和学术界关注的重点之一。
研究表明，粉煤灰中含有多种有价值的元素和化合物，如氧化铝、硅酸盐、铁等，在工业上具有广泛的应用前景。
其中，氧化铝的需求量较大，而且其价格也较高，因此提取氧化铝成为了一种具有潜在市场价值的研究方向。
目前，常用的氧化铝提取方法有化学法、物理法、生物法等。
而其中，硫酸铵法是一种较为常见的化学法，其原理是通过将硫酸铵和粉煤灰混合，然后在高温下进行焙烧反应，将粉煤灰中的氧化铝转化为硬质铝矾土，再进行后续的处理和提取。
该方法具有反应温度低、所需原料简单、反应产物纯度高等优点，越来越受到人们的关注。
B. 研究的目的和重要性本研究的目的是探究硫酸铵焙烧法提取氧化铝的可行性，以及影响其反应过程和产物性质的因素。
通过实验验证，深入了解该方法的反应机理，为其在工业应用中的推广提供科学依据。
具体而言，本研究旨在：1. 研究硫酸铵焙烧法提取氧化铝的反应机理；2. 探究焙烧过程中温度、反应时间、硫酸铵与粉煤灰的配比等因素对反应产物性质的影响；3. 对反应产物进行物相分析和烟气处理，评估硫酸铵焙烧法提取氧化铝的可行性。
高铁铝土矿铝铁分离技术现状
高铁铝土矿铝铁分离技术现状张谦;文书明;王伊杰;丰奇成【摘要】我国的铝土矿资源供给虽然不足,但大量的高铁铝土矿资源因为分离技术方面的原因而没有得到有效的开发利用.因此,开展高铁铝土矿资源的铝铁分离研究,提高氧化铝的品位和回收率,降低铁含量,对于综合利用高铁铝土矿具有实际意义.从物理法、包含化学的联合处理法、微生物法等方面综述了高铁铝土矿铝铁分离研究的现状,指出物理法能低耗地实现粗粒、易于单体解离高铁铝土矿石的铝铁分离;化学法可以完成复合型高铁铝土矿的铝铁分离,但不同性质的矿石需要选用与之相适应的工艺方案;微生物法虽然具有低耗、无污染的特点,但国内仍处于研究初期,因此,利用微生物处理高铁铝土矿石有望成为新的研究方向.%The supply of China's bauxite resources is insufficient,and a large number of high-iron bauxite has not been effectively developed and used due to the low separation technique. Therefore,it is of great practical sense to conduct a study on aluminum and iron separation for high-iron bauxite resources in order to improve the grade and recovery of alumina,and to reduce iron content. The current studies on aluminum and iron separation from high iron bauxite are reviewed including the physical method,chemical combined processing method,and microbiological method. Physical method can achieve separation of aluminum and iron from coarse high iron bauxite which is easily to be liberated;Chemical method can be used in aluminum and iron separation of the composite high-iron bauxite,while the choice of the process depends on the nature of the ore. At present, in spite of microbiological methods own the characteristics of low consumption andno pollution, studies on microbiological methods are still at the very beginning at domestic. So it's believed that the microbiological processing of composite high-iron bauxite can become a new research direction.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】6页(P138-143)【关键词】高铁铝土矿;物理法;化学法;生物法【作者】张谦;文书明;王伊杰;丰奇成【作者单位】昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TD95我国已成为世界第二大经济体，快速发展的中国经济已使我国成为矿产资源消耗、进口和生产第一大国。
矿山工程中铝土矿提取氧化铝过程分析
采矿工程M ining engineering 矿山工程中铝土矿提取氧化铝过程分析任 福（中铝矿业有限公司，河南，郑州 ４５００４１）摘 要：目的：对矿山工程中铝土矿提取氧化铝过程的影响分析。
方法：先对实验进行基础性的布置，并将实验分为４个不同的小组，每一个小组测试环境以及条件都是不同的。
结果：经过实验测试，最终的煅烧测试组的ＸＲＤ提取比值相对较高。
结论：经过分析可以得知，在高温的状态下，提取的质量和效率也会更高。
关键词：矿山工程；提取过程；样本分析；铝土矿中图分类号：ＴＱ１７４．７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）１７－００４３－２Process analysis of alumina extraction from bauxite in mine engineeringREN Fu（Ｃｈｉｎａｌｃｏ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ， Ｌｔｄ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ， Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ４５００４１， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ： Ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ｆｒｏｍ ｂａｕｘｉｔｅ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｍｅｔｈｏｄｓ： Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｆｉｒｓｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｕｐｓ． Ｅａｃｈ ｇｒｏｕｐ ｈａｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｓｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｒｅｓｕｌｔｓ： Ｔｈｅ ＸＲＤ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｇｒｏｕｐ ｗａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ． Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ： Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｗｅ ｃａｎ ｋｎｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗｉｌｌ ｂｅ ｈｉｇｈｅｒ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Keywords: ｍｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ； Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ； Ｓａｍｐｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ； Ｂａｕｘｉｔｅ我国是矿产品生产和消费的大国，国内各个区域不仅蕴含着多种类的金属矿，同时矿的质量也相对较好。
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硫酸铵焙烧铝土矿提取氧化铝及氧化铁刘佳囡;翟玉春;贾志良【摘要】以三水铝石矿、硫酸铵为原料,采用硫酸铵两段焙烧法提取铝土矿中的铝和铁,通过单因素试验研究了常压条件下硫酸铵焙烧铝土矿过程中低温段、高温段焙烧温度、低温段、高温段焙烧时间、铵矿比对铝土矿中氧化铝和氧化铁的提取率的影响.结果表明,粒度小于74 μm的铝土矿在铵矿比n=4,低温段焙烧温度300℃,焙烧时间60 min,高温段焙烧温度450℃,焙烧时间60 min的条件下,多次验证Al2O3的提取率均在98％以上,Fe2O3的提取率均在88％以上.使铝土矿中的铝、铁、硅得到了有效地分离.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2015(024)003【总页数】5页(P45-49)【关键词】铝土矿;硫酸铵;氧化铝;氧化铁;焙烧条件【作者】刘佳囡;翟玉春;贾志良【作者单位】东北大学材料与冶金学院,沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院,沈阳 110819;东北大学秦皇岛分校,河北秦皇岛066004;东北大学材料与冶金学院,沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TF821铝土矿是一种以氢氧化铝矿物为主的成分复杂的岩石。
其化学性质随其结构的不同差异很大，除了含氧化铝及其水合物外，还含有氧化硅、氧化铁、二氧化钛、少量的钙和镁的碳酸盐以及钠、钾和其他化合物和有机物。
目前，国内外铝土矿的处理工艺包括拜耳法、烧结法、联合法、酸法、酸碱联合法和热法。
拜耳法是K.J.Bayer于1889～1892年提出的，它适用于处理低硅铝土矿，尤其是A/S＞8的优质三水铝石型铝土矿。
其工艺流程简单，产品质量好，经济效益高。
但是，矿石中的主要杂质SiO2以水合铝硅酸钠形式进入赤泥，造成Al2O3和Na2O的损失。
烧结法是将铝土矿配入含有Na2CO3的碳分循环母液、石灰，在高温下烧结得到含固体铝酸钠的熟料，用稀碱溶液溶解熟料得到偏铝酸钠溶液。
经脱硅后的纯净铝酸钠溶液用碳酸化分解法使溶液中的氧化铝以Al(OH)3析出。
此法能耗高、工艺比较复杂、成本高。
并且只适合于处理A/S为3～5的高硅铝土矿。
联合法适用于处理A/S为6～8的中等品位铝土矿。
此方法矿石中氧化铝的回收率较低，碱耗较高，并且流程长、控制复杂。
酸法用于处理分布很广的高硅含铝原料。
但从铝盐溶液中除铁较困难，设备腐蚀严重，酸回收比较复杂，多数酸具有挥发性，造成环境上的污染〔1-16〕。
以上方法都着眼于回收矿石中的铝，其他物质均成为废渣排放，严重污染环境。
因此，综合利用铝土矿，提取氧化铝、氧化铁、二氧化硅和其他有价物质，制备高附加值产品，减少环境污染，具有重要意义。
本试验根据某铝土矿的特点，采用硫酸铵常压焙烧法〔17-19〕提取氧化铝、氧化铁，使矿物中的铝、铁与硅得到了有效地分离。
1 试验1.1 试验原料铝土矿化学组成见表1，XRD见图1所示。
表1 铝土矿化学组成Table 1 Chemical compositions of the bauxite ore /%成分 Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 SO3 K2O MnO2 BaO2其它含量53.91 22.87 20.05 1.50 0.63 0.39 0.19 0.15 0.40图1 铝土矿的XRD图谱Fig.1 XRD pattern of the bauxite ore由表1可知，铝土矿中的氧化铝的含量占总质量的53.91%，氧化硅、氧化铁含量均较高，三者之和占铝土矿总质量的96.83%，具有综合利用价值。
由图1可知，该铝土矿中的铝大多以三水铝石形式存在，它的特征衍射峰尖锐。
部分铝以高岭土的形式存在。
大部分硅以石英形式存在，铁则以针铁矿形式存在。
1.2 试验原理在焙烧条件下，铝土矿中的大部分铝、铁的氧化物与硫酸铵反应，生成可溶性的硫酸铵盐，而二氧化硅不参与反应。
反应后得到的熟料通过浸出、过滤，实现铝、铁与硅的分离，二氧化硅在渣中得到富集。
铝、铁以可溶性盐的形式存留在溶液中，待下一步分离。
试验中以氧化铝及氧化铁的提取率为指标。
1.3 试验过程将铝土矿破碎、研磨至粒度小于74 μm，与粒度小于74 μm的硫酸铵按一定比例混合均匀后置于陶瓷坩埚中，在一定的温度下焙烧(此温度下坩埚不与物料反应)，随炉冷却、取样，将焙烧熟料取出后加入一定量的水浸出，过滤，滤饼用水洗3次后，置于真空干燥箱中烘干备用。
采用EDTA滴定法检测滤液中Al的浓度，重铬酸钾法检测滤液中Fe的浓度，记录实验数据并计算Al2O3和Fe2O3的提取率(以下试验均进行了三次以上的重复)。
硫酸铵焙烧处理铝土矿的工艺流程见图2。
图2 硫酸铵法焙烧工艺流程图Fig.2 Process diagram of roastingwith(NH4)2SO4得到滤饼即为产品微硅粉，所得溶液(含有硫酸铝铵、硫酸铁铵)待后续分离得到产品氧化铝、氧化铁。
2 结果与讨论2.1 铵矿比对Al2O3、Fe2O3提取率的影响在低温段焙烧温度300℃、焙烧时间1 h，高温段焙烧温度450℃、焙烧时间1 h 条件下，考察铵矿比(摩尔比)对Al2O3和Fe2O3提取率的影响，结果如图3所示。
由图3可知，随着铵矿比的增加，Al2O3和Fe2O3提取率随之增加，在铵矿比为4∶1时，达到平台点即配比高于4∶1，Al2O3和 Fe2O3提取率趋于稳定。
结果表明，铵矿比为4∶1时，即可保证反应基本完成。
再提高铵矿比，Al2O3和Fe2O3提取率变化不明显。
故选用铵矿比为4∶1进行试验。
图3 铵矿比与Al2O3和Fe2O3提取率的关系Fig.3 Relation between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and ratio of(NH4)2SO4to ore2.2 低温段焙烧温度对Al2O3、Fe2O3提取率的影响在铵矿比(质量比)4∶1，高温段焙烧温度450℃，高温段、低温段焙烧时间均1 h的条件下，考察低温段焙烧温度对Al2O3和Fe2O3提取率的影响，结果如图4所示。
由图4可知，低温段焙烧温度对Al2O3和Fe2O3提取率的影响较大，随着温度的提高，Al2O3和Fe2O3提取率先上升后下降，在300℃时Al2O3和Fe2O3提取率最大，分别为96.86%和86.89%。
由于反应温度的升高，有利于更多的分子成为活化分子，有利于反应的进行。
但随着反应温度的升高，(NH4)2SO4逐渐分解。
当温度高于330℃，(NH4)2SO4完全分解为NH3、SO2等物质不利于反应的进行。
故低温段焙烧温度选300℃较佳。
硫酸铵分解如下:图4 低温段焙烧温度与Al2O3和Fe2O3的提取率的关系Fig.4 Relation between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and roasting temperature in low temperature range2.3 低温段焙烧时间对Al2O3、Fe2O3提取率的影响在铵矿比(质量比)4:1，低温段焙烧温度300℃，高温段焙烧温度450℃，高温段焙烧时间1 h的条件下:考察低温段焙烧时间对Al2O3、Fe2O3提取率的影响，结果如图5所示。
图5 低温段焙烧时间与Al2O3和Fe2O3的提取率的关系Fig.5 Relationship between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and reaction time in low temperature range由图5可知，随着低温段焙烧时间的延长，Al2O3和Fe2O3提取率逐渐增大，在1 h时到达平台点，即时间到达1 h后Al2O3和Fe2O3提取率趋于稳定，说明低温段焙烧时间1 h即可保证 Al2O3和Fe2O3的提取率，再延长反应时间，能耗增加。
因此，低温段焙烧时间选取1 h为宜。
2.4 高温段焙烧温度对Al2O3、Fe2O3提取率的影响在铵矿比(质量比)4∶1，低温段焙烧温度300℃，高温段、低温段焙烧时间均1 h 的条件下，考察高温段焙烧温度对Al2O3、Fe2O3提取率的影响，结果如图6所示。
由图6可知，高温段焙烧温度对Al2O3和Fe2O3提取率的影响较大，随着温度的升高，Al2O3和Fe2O3提取率先上升后下降，在450℃时Al2O3和Fe2O3提取率最大，故高温段焙烧温度选为450℃较佳。
图6 高温段焙烧温度与Al2O3和Fe2O3的提取率的关系Fig.6 Relation between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and roasting temperature in high temperature range2.5 高温段焙烧时间对Al2O3、Fe2O3提取率的影响在铵矿比(质量比)4∶1，低温段焙烧温度300℃，低温段焙烧时间1 h，高温段焙烧温度450℃的条件下:考察高温段焙烧时间对Al2O3和Fe2O3提取率的影响，结果如图7所示。
由图7可知，随着高温段焙烧时间的延长，Al2O3和Fe2O3提取率逐渐增加。
高温段焙烧时间1 h时提取率趋于稳定。
因此，高温段焙烧时间选取用1 h为宜。
2.6 产品微硅粉的表征经过焙烧、浸出、过滤铝土矿中的大部分铝、铁被提取出来，浸出渣中的主要成分为SiO2。
按上述优化工艺条件将铝土矿焙烧，浸出得到产品微硅粉经多次洗涤、烘干后，对其进行化学成分分析、物相表征。
分析结果见表2、图8所示。
表2 微硅粉的主要化学组成Table 2 Chemical composition of the silica residue/%成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3其他含量93.31 1.85 4.72 0.12图7 高温段焙烧时间与Al2O3和Fe2O3的提取率的关系Fig.7 Relationship between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and reaction time in high temperature range图8 浸出渣的XRD谱图Fig.8 XRD pattern of residue by digestion由表2可以看出，产品微硅粉的主要成分为二氧化硅，其含量为93.31%，但残留了部分未反应的Al2O3和Fe2O3。
由图8可见，浸出渣主要物相为石英态的二氧化硅，衍射峰尖锐。
浸出渣中还含有未反应完全的氧化铁，峰值不明显。
用硫酸铵焙烧法使铝土矿中的铝、铁与硅得到了有效地分离。
3 结论1)在矿物颗粒粒度小于74 μm条件下，硫酸铵常压两段焙烧铝土矿提氧化铝、氧化铁的最佳工艺条件为:铵矿比4∶1、低温段焙烧温度300℃，低温段焙烧时间1 h，高温段焙烧温度450℃，高温段焙烧时间1 h。