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铝土矿是一种以氧化铝水合物为主要成分的复杂铝硅盐矿物,其主要化学成分为:Al2O3、 SiO2、 Fe2O3、TiO2、还有少量的CaO、MgO、硫化物,微量的鎵、钒、磷、铬等元素的化合物。它是目前氧化铝生产中最主要的原料。 铝土矿中铁矿物和铝矿物嵌布粒度细、相互胶结,矿物的单体解离性能差,若以单一铁矿或铝土矿开发利用,成本高,技术上实行难。本文在对原料组成、性质进行分析、检测的基础上,采用铝土矿—硫酸铵焙烧法、铝土矿—硫酸焙烧法综合回收铝、铁、硅。通过试验,确定了适合的工艺条件,打通了工艺流程。主要内容如下: 1、考察了铝土矿-硫酸铵焙烧过程中焙烧温度、时间、硫酸铵与铝土矿不同配料比(质量比)对氧化铝和氧化铁提取率的影响。在单因素实验基础上,设计了正交实验,得到最佳工艺条件为:焙烧温度400℃,恒温时间0.5h,硫酸铵与铝土矿配料比(质量比)为5.7∶1,氧化铝的提取率可达到98%以上,氧化铁提取率可达93%以上用稀H2SO4吸收煅烧铝土矿产生的NH3制备(NH4)2SO4,返回焙烧。 2、考察了铝土矿-硫酸焙烧过程中焙烧温度、恒温时间、硫酸与铝土矿配料比(质量比)对氧化铝和氧化铁提取率的影响。在单因素实验基础上,设计了正交实验,得到最佳工艺条件为:焙烧温度为350℃,恒温时间为2h,硫酸与铝土矿不同配料比(质量比)为3.75∶1,氧化铝的提取率可达到98%以上,氧化铁提取率可达80%以上。用稀H2SO4吸收煅烧铝土矿产生的SO3制备H2SO4返回焙烧。 3、经焙烧、溶出实验,实现了铝、铁和硅的分离。将焙烧溶出渣洗涤烘干得到微硅粉产品。溶出后的渣的主要成分为二氧化硅,其含量大于90%。 4、向溶出液中,加入碳酸氢铵沉铁、沉铝,得到适合的工艺条件为:终点pH值6.5、反应温度80℃、反应时间1.5h。铁的沉淀率可达99%以上,铝的沉淀率可达到97%以上。 5、向还原的溶出液中,加入碳酸氢铵沉铝,得到适合的工艺条件为:终点pH值4.5、反应温度90℃、反应时间1.5h。铝的沉淀率可达98%以上。 6、氧化铁在700℃高温煅烧2h,得到氧化铁产品,其含量96.32%。 7、NaAlO2溶液,加入碳酸氢铵,沉淀氢氧化铝,得到适合的工艺条件为:终点pH值为10、反应温度50℃、反应时间0.5h。铝的沉淀率可达98%以上。 8、NaAlO2溶液中,通入CO2,沉淀氢氧化铝,得到最佳的工艺条件为:终点pH值10、反应温度80℃、反应时间0.5h。此时铝的提取率可达98%以上。 9、将制得的氢氧化铝烘干后在1200℃的温度下煅烧2h,得到氧化铝产品,其含量为96.2%。