进口铝土矿的拜耳法溶出工艺研究

李春焕，曹阿林

（1.百色学院化学与环境工程学院，百色 533000； 2.百色学院材料科学与工程学院，百色 533000；3.广西铝基新材料工程研究中心，百色 533000）

随着我国铝工业的高速发展，对铝土矿的需求急剧增加，造成铝土矿过度开采、无序开采，致使我国铝土矿资源日趋匮乏，资源保有储量及矿石质量的快速下滑，高铝富矿供给矛盾突出[1-3]。

为确保我国氧化铝工业的可持续发展，逐年加大了国外进口铝土矿的使用。2020年我国累计进口铝土矿1.115亿余吨，占我国铝土矿消耗总量的65%左右，主要来自几内亚、澳洲、印尼等国，物流成本高。由于进口铝土矿大部分属三水铝石型，与我国一水硬铝石型铝土矿生产工艺不尽完全相同[4]。

国内某企业在现有拜耳法系统中对国外进口铝土矿生产氧化铝进行了试验研究，本文通过试验生产数据，重点分析进口铝土矿在现有拜耳法系统中的溶出工艺技术参数，总结其规律性，为进口铝土矿的有效使用积累经验。

1 进口铝土矿的成分

如上文中所述，国外进口铝土矿以三水铝石型为主，管道化溶出矿浆固相中氧化铝绝对含量平均在45%左右，低于国内一水硬铝石中氧化铝含量，但是国外进口铝土矿管道化溶出矿浆固相中氧化硅含量平均在3.00%左右，远低于国内一水硬铝石中氧化铝含量。因此，进口铝土矿管道化溶出矿浆固相中铝硅比平均在15左右，远高于拜耳法氧化铝厂工艺设计规范中大于7的要求，如图1所示。

图1 进口铝土矿的氧化硅、氧化铝含量及铝硅比

2 进口铝土矿的溶出工艺参数

2.1 溶出苛性碱浓度

铝土矿的矿物类型对氧化铝的溶出性能影响很大，三水铝石型铝土矿中氧化铝最易被苛性碱溶液溶出，苛性碱浓度一般为120～140g/L，一水软铝石次之，苛性碱浓度一般为180～240g/L，而一水硬铝石的溶出则较难，需要较高浓度的苛性碱方可使其溶出，苛性碱浓度一般为240～280g/L[5]。

由图2可知，此进口铝土矿的溶出苛性碱浓度平均在196g/L左右，最高在203g/L左右，最低在188g/L左右，高于三水铝石型铝土矿溶出苛性碱浓度，与一水软铝石型铝土矿要求的溶出苛性碱浓度相符。主要是因为，此进口铝土矿含有部分一水软铝石型铝土矿，而溶出苛性碱的浓度是由所需高溶出苛性碱铝土矿矿物类型决定的。

图2 进口铝土矿溶出苛性碱浓度（g/L）

2.2 溶出矿浆分子比

在相同苛性碱浓度下，溶出矿浆分子比越低，说明其溶出能力越强。在循环母液分子比恒定的情况下，溶出矿浆分子比越低，在后续晶种分解过程中的分解率越高。图3可知，此进口铝土矿溶出矿浆分子比在1.38～1.41之间，溶出效果较好。

图3 进口铝土矿溶出矿浆分子比

2.3 赤泥铝硅比

铝土矿在溶出过程中，硅矿物与铝酸钠溶液反应生产水合铝硅酸钠沉淀物质，实现铝土矿中硅矿物的分离。理论上生成水和铝硅酸钠中氧化铝与氧化硅的质量比即赤泥铝硅比为1，但实际溶出过程中，铝土矿中氧化铝溶解未完全，导致赤泥的铝硅比大于1。由4可知，不管是此进口铝土矿溶出赤泥铝硅比，还是末次赤泥铝硅比，平均铝硅比均远远大于1，末次赤泥铝硅比最大达到了3.25，溶出赤泥铝硅比最大达到了2.80。说明，此进口铝土矿在此溶出条件下尚有部分氧化铝未发生溶解反应，导致氧化铝流失。

图4 进口铝土矿溶出赤泥与末次赤泥铝硅比（A/S）

图5 进口铝土矿溶出率

图6 进口铝土矿相对溶出率

2.4 溶出率

由5可知，此进口铝土矿的初溶出率最高在88.50%左右，最低在81%左右，相对溶出率平均在92%左右；净溶出率最高在86%左右，最低只有74%左右，相对溶出率在90%左右。总体而言，不管是初溶出率、净溶出率，还是相对溶出率均处于低位。主要是因为铝土矿中氧化铝溶解未完全。

2.5 矿耗

由于此进口铝土矿的氧化铝绝对含量较低，且在溶出过程中氧化铝未完全溶解。因此，导致此进口铝土矿的吨氧化铝矿耗较高，平均在2.57吨左右。

图7 进口铝土矿矿耗

2.6 赤泥产出率

铝土矿的赤泥产出率主要指每处理1吨铝土矿而产生的赤泥量。由图8可知，此进口铝土矿平均赤泥产出率为0.40吨/吨，并随着铝土矿铝硅比的增加而降低。

图8 进口铝土矿赤泥产出率

3 结论

通过对某进口铝土矿拜耳法氧化铝生产过程中溶出苛性碱浓度、溶出矿浆分子比、赤泥铝硅比、溶出率、矿耗及赤泥产出率等工艺参数分析。可知，此进口铝土矿在拜耳法溶出过程中苛性碱浓度一般控制在188～203g/L之间；溶出矿浆分子比在1.38～1.41之间；溶出赤泥铝硅比较高，末次赤泥铝硅比最大达到了3.25，溶出赤泥铝硅比最大达到了2.80；氧化铝的溶出率不高，初相对溶出率平均在92%左右；净相对溶出率在90%左右；平均矿耗在2.57吨左右；平均赤泥产出率为0.40吨/吨。