从铝土矿中提取铝

《材料工程基础》 讲授人：王华昆
铝土矿选矿脱硅
在用碱法生产氧化铝的过程中，硅是铝土矿中最有害的杂质， 溶出时产生铝硅酸钠(生产上称为钠硅渣)引起铝的损失，增加碱 耗，同时使得生产工艺复杂，导致生产成本提高。资料表明：用 拜耳法生产氧化铝，矿石中的SiO2每增加1％，每吨矿石多消耗 NaOH 6．6kg、Al2O3 8.5kg；用烧结法生产氧化铝，矿石中SiO2 每增加1％，则多消耗石灰石3．5kg。由于矿石硅高、铝硅比低， 必须采用熟料烧结。在烧结法生产中，熟料烧结的能耗最大，占 总能耗的54．35％以上；在混联法生产中，熟料烧结的能耗仍然 占首位，达26．45％。可见硅高、铝硅比低是造成我国氧化铝工 业生产成本高的主要原因。因此，必须设法降低矿石中的SiO2含 量，提高铝土矿的品位，使它们变成生产氧化铝的优质原料，达 到降低能耗、节省成本的目的。
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铝土矿选矿脱硅
铝土矿脱硅的主要方法
化 学 选 矿 法
生 物 选 矿 法
物 理 选 矿 法
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铝土矿选矿脱硅

化学选矿法主要是在一定的温度下，通 过化学反应分解矿石中的含硅矿物(主要 是高岭石)，然后用苛性钠溶液对焙烧产 物进行溶出处理，其中SiO2优先溶出， 进入液相，铝矿物仍留在固体中，然后 通过固液分离等方法便可达到脱硅的目 的。
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铝土矿选矿脱硅
生物选矿法是用微生物来分解硅酸盐、铝硅酸盐矿物， 如细菌可以将一个高岭土分子破坏为氧化铝和二氧化 硅，从而使二氧化硅转化为可溶物，而氧化铝不溶， 得以分离。这种方法对于处理胶状极细粒铝土矿较为 适合，它能保证得到较高的工艺指标，并消除对环境 的污染，而且成本低，是具有良好前景的选矿脱硅方 法。其缺点就是脱硅速度慢、周期长、条件要求苛刻， 目前难于在工业生产中应用
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铝矿石
三水铝石 低铝，低硅，高铁
一水硬铝石 高铝，高硅，低铁
一水软铝石
பைடு நூலகம்
《材料工程基础》 讲授人：王华昆
铝土矿利用现状
以前由于我国铝土矿绝大部分属于高铝、高硅、细粒 嵌布一水硬铝石型，铝硅比(A／S)在10以上的铝土矿 不到总储量的10％，大部分铝土矿铝硅比在4～8，而 且洗选困难，因此不能经济地采用国外普遍采用的常 规拜耳法生产氧化铝(从经济的观点出发，拜耳法一般 要求入料铝硅比大于10)。氧化铝工业主要采用碱石灰 烧结法和混联联合法生产氧化铝，但是，这两种生产 方法与国外处理高品位铝土矿的常规拜耳法比较，存 在生产能耗高、工艺流程长、建设投资大、制造成本 高等缺点。
一、铝土矿的选矿 二、氧化铝的生产 三、电解铝
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铝土矿资源分布特点
铝土矿也称铝矾土，是生产氧化铝的主要原料。按矿石 中有用矿物成分种类可将铝土矿划分为：三水铝石型、 一水软铝石型和一水硬铝石型三种基本类型。我国铝矿 资源丰富。储量居世界第四位。主要矿石类型为一水硬 铝石，约占总储量的99％，而三水铝石仅占总储量的1％。 铝矿分布集中，其中96％的储量分布在山西、贵州、河 南、广西、山东及四川、云南等七省区的255个矿区中。 铝土矿的平均品位为： Al2O3 61．99％， SiO2 10．40 ％。我国一水硬铝石型铝土矿具有高铝、高硅、低铁的 特征，矿石的铝硅比(矿石中Al2O3，与SiO2的质量比， 简称A／S)较低，A／S为4~6的较多，约占总贮量的60％， A／S为2~4的占10％，A／S大于10的矿石较少，因而导 致我国氧化铝生产工艺复杂，生产成本高，产品质量差。
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铝土矿选矿脱硅
3.选择性絮凝
选择性絮凝是将铝土矿磨到一定细度以后，利用含铝 矿物和含硅矿物性质的差异，采用合适的絮凝剂，使 矿浆中的各种矿物发生选择性絮凝，然后将絮凝物分 离。该方法主要适用于嵌布粒度很细的一水软铝石型 矿石，成功与否的关键在于找到合适的分散剂和絮凝 剂。有报道将嵌布粒度很细一水软铝石型矿石磨细至5μm约30%~40%，依聚本稀酰胺作为絮凝剂，用苏打 苛性钠作为pH调整剂，以六偏磷酸钠作为分散剂，矿 浆中铝矿物发生絮凝，絮凝物沉淀与悬浮物分离，原 矿铝硅比2.75，经选择性絮凝后，精铝硅比提高到5.0， 回收率为50.40%。
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铝土矿选矿脱硅
2选择性破磨矿
我国铝土矿主要是一水硬铝石，属链状结构，原子间 主要以离子键相连，其硬度较大，莫氏硬度一般为 6～7；含硅脉石矿物主要是高岭石、伊利石、叶蜡石 等黏土矿物，均为层状结构，层间为氢键、弱离子键、 分子键，其硬度较低，莫氏硬度一般为1～3。因此， 这两类矿物在相同外力场中粉碎时，粒度减小速率不 同，这是铝土矿石中铝、硅矿物选择性破磨的基础。 在铝土矿的选择性破磨过程中，诸多因素都会影响其 选择性，如铝土矿矿石工艺矿物学性质、破磨设备、 磨矿介质等。
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铝土矿选矿脱硅
4.反浮选脱硅工艺 铝土矿中一般硅矿物的含量远低于铝 矿物的含量。反浮选脱硅工艺是依据浮 少抑多原则，使硅矿物捕收剂以静电力 或氢键作用吸附于硅矿物表面，并通过 自身碳链问的分子间作用来强化矿粒表 面的疏水性，使硅矿物选择性地富集在 气泡上浮于液相表面，从而实现与铝矿 物分离的一种脱硅工艺。
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铝土矿选矿脱硅
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铝土矿选矿脱硅
1洗矿和筛分 洗矿和筛分流程是利用某些铝矿物一 高岭石型的铝土矿中高岭石具有易泥化 的特点，将矿石破碎后通过圆筒洗矿机、 槽式洗矿机、振筛机和水力旋流器等设 备，通过洗矿和筛分可将其除掉，从而 提高原矿的铝硅比。一般适用于铝矿物 嵌布粒度较粗、矿石含泥量较高、含铝 较低的三水铝石矿和个别一水硬铝石矿。
《材料工程基础》 讲授人：王华昆
铝土矿利用现状
自50年代以来，我国有关单位开展的铝矿选矿试验， 即以利用我国的一水硬铝石资源为目的，矿石经选矿 脱硅后用于氧化铝生产，实现“选一冶联合”。改变 我国氧化铝工业因受矿石性质和品位因素的制约，利 用一水硬铝石生产氧化铝只能以能耗高、投资大、流 程复杂的混联法和烧结法工艺为主的现状。