幾內亞鋁土礦石溶出性能研究

廖 鵬

（國家電投集團山西鋁業有限公司，山西 忻州 034100）

1 幾內亞礦石概述

近年來，因國內鋁土礦石的貧化及枯竭，越來越多的氧化鋁企業使用進口礦生產。據統計，2019 年進口鋁土礦10050 萬噸，占國內鋁土礦消費量的55%[1]；2020年全國共進口鋁土礦11154萬噸，同比2019年增長10.85%，其中幾內亞鋁土礦 8240萬噸，同比2019年增長24%。

幾內亞不同地區的鋁土礦石差異較大，其中中西部和南部的鋁土礦化學成分及礦物組成見表1、表2。

表1 幾內亞不同產地鋁土礦化學成分（單位：%）

表2 幾內亞不同產地鋁土礦礦物組成（單位：%）

鋁土礦的溶出性能與礦物組成有關，一般來說，三水鋁石型鋁土礦典型溶出溫度為140-145℃，一水軟鋁石型鋁土礦溶出溫度生產上一般采用240℃～2450℃，一水硬鋁石型鋁土礦通常在250℃～270℃[2]，而鋁針鐵礦在低于240℃的溫度條件下,石灰可以促進鋁土礦中鋁針鐵礦的溶解與轉化，且隨著石灰添加量的增加,這兩種作用逐漸加強[3]。因此為得到較高的氧化鋁溶出率，需根據鋁土礦中物相來確定生產工藝參數。

2 幾內亞礦石溶出性能研究

一般來說，按國內一水硬鋁石型鋁土礦250℃以上的溫度溶出時稱為高溫法溶出；按三水鋁石型鋁土礦140℃左右的溫度溶出時稱為低溫法溶出。對某些幾內亞鋁土礦分別進行不同參數的高、低溫溶出實驗。

2.1 幾內亞鋁土礦低溫法溶出實驗

2.1.1 試驗原料

（1）鋁土礦：實驗所用鋁土礦有3種，分別為A#、B#、C#，均為幾內亞鋁土礦。

表3 實驗用幾內亞鋁土礦化學成分（單位：%）

（2）循環母液：實驗用循環母液為某企業實際生產所用循環母液，成分見表4。

表4 實驗用循環母液化學成分（單位：g/l）

2.1.2 試驗設備和方法

采用油浴進行礦石溶出，溶出鋼彈容積為150mL，加熱介質為硅油，控溫精度為±1℃，鋼彈轉速為25rpm。

鋼彈內裝入循環母液和按溶出配料計算加入固體鋁土礦或石灰，攪拌均勻，加蓋擰緊，在一定的溶出條件下進行溶出試驗。鋼彈裝好5min后開始計時，到達溶出時間后取出并快速冷卻；取溶漿液并過濾，濾液留作檢測，濾渣用熱水抽濾洗滌。濾液用化學法分析成分，濾渣中氧化鋁、二氧化硅采用X-熒光光譜分析儀進行檢測，氧化鈉采用原子吸收光譜法檢測，氧化鐵采用容量法進行化學檢測。

2.1.3 不同礦漿細度的溶出實驗

使用A#幾內亞鋁土礦，在溶出溫度142℃、溶出時間80min、溶出液αk為1.4的條件下，原礦漿125μm分別為50%～60%、60%～70%、70%～80%進行溶出實驗。實驗結果見表5。

表5 A#礦石不同細度下的溶出率、礦耗及硅量指數

實驗結果表明，原礦漿細度對溶出效果有一定影響，三種細度條件下，-125μm=60%～70%溶出率、硅量指數均高于其他兩種細度的溶出結果，說明實驗所用幾內亞鋁土礦溶出時，原礦漿細度應處于中間狀態，不能過粗或過細。

2.1.4 不同溶出溫度、ak及溶出時間的溶出實驗

（1）實驗參數：對于不同氧化鋁含量的礦石，按2.1.3礦漿細度試驗結果，按最優礦漿細度（-125μm=60%～70%），分別選取若干溶出溫度、溶出時間、配料ak參數，進行正交實驗。

表6 低溫法溶出實驗參數

（2）實驗結果：幾內亞鋁土礦低溫法溶出實驗結果如下：

A#幾內亞鋁土礦低溫法溶出實驗結果見表7。

表7 A#幾內亞鋁土礦低溫法溶出實驗結果

B#幾內亞鋁土礦低溫法溶出實驗結果見表8。

表8 B#幾內亞鋁土礦低溫法溶出實驗結果

C#幾內亞鋁土礦低溫法溶出實驗結果見表9。

表9 C#幾內亞鋁土礦低溫法溶出實驗結果

（3）實驗分析：當αk、溶出時間相同時，隨著溫度的升高到142℃時，實際溶出率整體逐漸升高；當溫度升高到145℃時，升高溫度對溶出效果的影響不明顯，但硅量指數逐漸升高。因此，溶出溫度選擇145℃為宜。

當溶出時間、溶出溫度相同時，隨著αk的逐漸升高到1.4時，實際溶出率整體呈上升趨勢，當αk升高到1.42時升高αk對溶出效果的影響不明顯，但硅量指數整體呈上升趨勢。因此，αk建議選擇1.42為宜。

當溶出溫度、αk相同時，隨著溶出時間的延長，硅量指數逐漸升高，實際溶出率雖整體逐漸降低，但下降幅度較小，礦耗基本不變。因此，溶出溫度選擇80min為宜。

（4）實驗結論：對比三種不同品位礦石，平均礦耗均在2.9t/t以上，礦耗較高。對比溶出率來看，礦石AO越高溶出效果越好，B#礦石溶出率相對較高，最高可達86.73%。

綜上所述，某幾內亞鋁土礦實驗室溶出最優參數為：細度為-125μm=60%～70%、溶出溫度145℃、溶出液αk1.42、溶出時間80min時，溶出效果最好，實際溶出率最高可達到86.73%。

2.2 幾內亞鋁土礦高溫法溶出實驗

2.2.1 實驗所用原料及方法

實驗用鋁土礦為B#幾內亞鋁土礦；循環母液取自生產系統，苛堿濃度為242g/l；石灰也取自生產系統，全鈣及有效鈣分別為88.89%、83.59%。

實驗方法與設備和低溫法溶出實驗相同。

2.2.2 實驗參數

按2.1.3礦漿細度試驗結果，按最優礦漿細度（-125μm=60%-70%）、配料ak為1.4、溶出時間為60min，溫度分別為240℃、250℃、260℃、270℃，配灰分別為0、1%、3%進行溶出實驗，對比不同溫度、配灰條件下的溶出效果。

表10 高溫法溶出實驗參數

2.2.3 實驗數據及分析

表11 B#幾內亞鋁土礦高溫法實驗數據

當配灰量相同時，隨著溫度的升高，溶出率整體呈上升趨勢，溶液硅逐漸升高，硅量指數下降。因此，高溫法溶出溫度宜為250℃以上。

當溶出溫度相同時，隨著配灰量的增加，溶出率整體呈上升趨勢，溶液硅逐漸降低，硅量指數升高，但升高幅度不明顯。因此，高溫法溶出配灰宜為2%。

2.2.4 實驗結論

綜上所述，B#幾內亞鋁土礦高溫溶出最佳溶出溫度250℃以上、配灰為2%、αk為1.4、溶出時間為60min，實際溶出率最高可達到94.83%。

3 結語

與低溫法溶出相比，同種幾內亞鋁土礦（B#），高溫法最高的溶出率（94.83%）較低溫法最高溶出率（85.31%）高9.52%。對某些氧化鋁含量較低、鋁針鐵礦含量高的幾內亞鋁土礦，雖然高溫法生產較低溫法汽耗、石灰耗高，但溶出率提升明顯，且高溫法及配灰可以一定程度改善沉降效果，但高溫法較低溫法最大的壞處是高溫法有機物轉化率高，所以企業在使用幾內亞鋁土礦生產時，需根據礦石本身的化學及礦物組成及企業的運輸距離、有機物排除裝置等實際情況謹慎選擇生產工藝。