專利名稱：：一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的方法涉及一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法。技術(shù)背景我國鋁土礦資源豐富，但隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和鋁金屬需求量的曰益增加，鋁資源仍然有限，且優(yōu)質(zhì)鋁礦不多，鋁硅比逐漸降低，鋁土礦品位日益滿足不了國內(nèi)大多鋁廠采用的較經(jīng)濟(jì)的拜耳法生產(chǎn)工藝對鋁硅比大于8的要求。因此我國開始對一水硬鋁石型鋁土礦采用物理法、化學(xué)法、微生物法的鋁土礦選礦方法進(jìn)行預(yù)脫硅、脫硫等處理，提高其品位，形成了鋁土礦選礦拜耳法生產(chǎn)氧化鋁新工藝，有些方法已進(jìn)行了新工藝的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但選礦拜耳法同時(shí)也帶來了-一個(gè)新的難題與常規(guī)拜耳法只有赤泥一種廢棄物相比，選礦拜耳法又多了一種廢棄物一鋁土礦選礦尾礦。此尾礦中含有大量的高嶺石、伊利石等粘土礦物，因此鋁土礦選礦尾礦具有與粘土礦物類似的理化性質(zhì)極細(xì)的粒度組成，極差的沉降和壓縮性能，極緩慢的固結(jié)速率，并具有較強(qiáng)的復(fù)水性能、膨脹性能。這些性能導(dǎo)致鋁土礦選礦尾礦的堆積角較小，堆存面積大，占用了大量的土地資源；鋁土礦選礦尾礦在尾礦庫長期濕式堆存后，其孔隙中仍滯留大量的水，形態(tài)極為粘稠、質(zhì)軟，難以干燥固結(jié)，無法形成硬化堆積，嚴(yán)重影響尾礦庫安全；尾礦中殘留的選礦藥劑使地下水受到嚴(yán)重污染；隨著鋁土礦選礦拜耳法產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的持續(xù)運(yùn)行，尾礦堆存庫容不斷加大，尾礦庫壩體不斷加高，其經(jīng)營費(fèi)用增高、安全隱患加大、環(huán)境污染加劇。所以，鋁土礦選礦尾礦必須進(jìn)行綜合利用，減少堆存量。鋁土礦選礦尾礦中除含少量的未分離的一水硬鋁石外，主要為高嶺土。高嶺土礦物(Al4(Si4Ol(,)(0H))分子式中含A1A39.5%，S瓜46,5%,H2014%，因礦物本身含鋁和硅，這部分鋁無法用物理選礦方法回收，不可避免地造成部分鋁的損失，使鋁硅分選難以達(dá)到很高的指標(biāo)。故此，鋁土礦選礦尾礦也應(yīng)進(jìn)行綜合利用。鋁土礦選礦尾礦中A1A含量一般大于50X，可以作為水泥生產(chǎn)的配料，用于生產(chǎn)高鋁水泥；高鐵尾礦可用于生產(chǎn)建筑陶瓷；同時(shí)尾礦用于建筑材料，成型后抗壓強(qiáng)度可高達(dá)1.47X107pa，可用于普通建筑用粘土磚的開發(fā)與應(yīng)用；近年來機(jī)制免燒磚及裝配式輕型磚的開發(fā)與應(yīng)用，也為鋁土礦及其它礦山選礦尾礦提供了更為廣闊的綜合利用前景。但是這些應(yīng)用用量較少，解決不了尾礦綜合利用的大問題。鋁土礦選礦尾礦主要含有A1A、Si02及少量的鐵、鈦、鈣、鎂等，適合于生產(chǎn)耐火材料，但由于鐵含量高，耐火度只有1250。C左右，只可達(dá)到三級品的要求。目前，已有的鋁土礦選礦尾礦的除鐵方法有物理法、化學(xué)法及生物法。物理法除鐵大多采用浮選一磁選聯(lián)合法，脫鐵效果較差，對礦物晶格中的鐵無效；化學(xué)法除鐵以鹽酸法及氯化法最多，脫鐵效果好，但對環(huán)境污染嚴(yán)重；單純用生物法除鐵反應(yīng)速度慢，時(shí)間長，脫鐵率不高；化學(xué)法和生物法脫鐵還未很好地解決浸出液中鐵的分離和浸出液循環(huán)的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服上述技術(shù)難題，提供一種有效減少尾礦堆存量、二次污染少、不會(huì)破壞尾礦晶體結(jié)構(gòu)、鐵分離較易、浸出液可循環(huán)的鋁土礦選礦尾礦綜合利用的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于首先將鋁土礦選礦尾礦礦漿通過強(qiáng)磁選分離出部分鐵質(zhì)礦物，然后采用從礦山篩選出的具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌培養(yǎng)液浸出磁選后的尾礦，再將浸出液在光照條件下析出草酸亞鐵沉淀，過濾出沉淀，濾液循環(huán)至浸出段。采用本發(fā)明的方法，可以去除鋁土礦選礦尾礦中的雜質(zhì)鐵，除鐵后的浸后渣鐵含量0.3%0.6%，鋁元素的浸出率不足0.8%,不會(huì)破壞尾礦中鋁礦物的晶體結(jié)構(gòu)。鐵精礦用于生產(chǎn)建筑陶瓷，浸后渣可以作為優(yōu)質(zhì)耐火材料的原料，析出的草酸亞鐵可以做顏料，草酸亞鐵在合適的條件下煅燒可以得到納米級鐵紅，濾液可循環(huán)。本發(fā)明的一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于鋁土礦選礦尾礦漿磁選時(shí)，采用磁選的場強(qiáng)為0.5T1.5T，磁棒介質(zhì)為01腿06腿，鋁土礦尾礦礦漿體積濃度為50g/l300g/l，一次粗選兩次掃選。本發(fā)明的一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于采用具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌培養(yǎng)液(菌種保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號為CGMCCNO.1539)浸出磁選后的尾礦時(shí)，是在65°C100°C下，攪拌浸出磁選后尾礦中的鐵質(zhì)礦物，礦漿體積濃度為40g/l350g/l;加入培養(yǎng)液使其重量濃度為5%14%，浸出次數(shù)14段；浸出時(shí)間為0.5h4h，固液分離，洗滌濾餅干燥后做耐火材料。本發(fā)明的一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于浸出磁選后的尾礦微生物浸礦劑的制備是在已滅菌過的查氏培養(yǎng)基中接種黑曲霉菌株的菌絲體或孢子；培養(yǎng)至pH降到0.52.5時(shí)；將培養(yǎng)液作為浸礦劑的。本發(fā)明的一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于除去浸后渣的浸出液是在溫度為5°C40°C、光照強(qiáng)度為0.2Lux10萬Lux的條件下，光照0.5h48h析出沉淀草酸亞鐵，過濾沉淀后濾液合并洗液和洗滌浸后渣濾餅的洗液返回到浸出段循環(huán)浸出。與本發(fā)明相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)高梯度磁選是分離微細(xì)粒嵌布的弱磁性鋁土礦選礦尾礦的有效手段。背景場強(qiáng)選用0.5T1.5T，磁棒介質(zhì)為①lmm0)6mm時(shí)，可使尾礦中的鐵含量由原來的7.99%降到5.17%;鐵精礦鐵含量達(dá)到建筑陶瓷等級要求，可作為建筑陶瓷用原料。研究還發(fā)現(xiàn)黑曲霉菌培養(yǎng)液比單純的生物酸或單純的有機(jī)酸對鋁土礦尾礦中的鐵更具親和力。在浸出過程中菌絲體與其代謝物生物酸發(fā)生協(xié)同作用，在氧化鐵礦物分解過程中，生物酸既作質(zhì)子的給予體又作絡(luò)合反應(yīng)中的配體給予體。在此酸性條件下，生物酸電離的H+和礦物表面陽離子發(fā)生交換反應(yīng)，促進(jìn)礦物中Fe-O鍵的水解反應(yīng)。而黑曲霉菌代謝產(chǎn)生的生物酸主要含有草酸，其電離出的草酸根配體與溶液中的鐵離子絡(luò)合，間接地促進(jìn)礦物溶解。草酸根配體又與礦物表面的Fe離子形成表面配合物來降低水解反應(yīng)的活化能，從而提高礦物的水解速率，導(dǎo)致礦物結(jié)構(gòu)中鐵的釋放，而菌絲體可吸附在礦物表面汲取營養(yǎng)進(jìn)一步代謝出生物酸。研究還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磁選和浸出步驟后尾礦中的鐵含量降至0.35%(即0.5%FeA)以下，浸后渣經(jīng)國家耐火材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心測試其耐火度，效果最好的可達(dá)到174(TC，達(dá)到一級品耐火標(biāo)準(zhǔn)。研究還發(fā)現(xiàn)浸出液在合適的溫度適當(dāng)?shù)墓庹障律刹菟醽嗚F沉淀，是一種淡黃色的粉水，可川T涂料、染料、陶瓷、光學(xué)玻璃、以及玻璃器具的著色等，還可作為生產(chǎn)其它化工產(chǎn)品的原料。該法生產(chǎn)的草酸亞鐵與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝相比，具有粒徑小、顏色更加鮮艷的特點(diǎn)。TG-DTA分析結(jié)果農(nóng)明，草酸亞鐵沉淀物分解是由脫水和分解兩部分組成的，樣品在170t:時(shí)開始失水，當(dāng)溫度為20()r左右時(shí)，樣品含冇的結(jié)晶水處于完全失貫狀態(tài)，其失重率為20.0%(理論值21.2%)，這表明樣品屬丁二水化合物。特別是其粒徑在lum左右，是生產(chǎn)電池正極材料磷酸鐵鋰的優(yōu)質(zhì)原料，也可應(yīng)用于高檔陶瓷的生產(chǎn)。草酸亞鐵沉淀在合適的條件下焙燒可以生成納米級鐵紅。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)本發(fā)明的方法是采用磁選一微生物一光化學(xué)聯(lián)合法處理鋁土礦選礦尾礦及其浸出液的，二次污染少、不會(huì)破壞尾礦晶體結(jié)構(gòu)；尾礦浸后渣可做一級耐火材料，鐵易回收，浸出液可循環(huán)，磁選鐵精礦可以做建筑陶瓷原料。故此，利用本方法可大批量地處理鋁土礦選礦尾礦，變廢為寶，有效地減少尾礦的堆存量和尾礦庫面積，由此可減少鋁土礦尾礦堆存帶來的安全隱患，減少鋁土礦尾礦堆存造成的環(huán)境污染，節(jié)省鋁土礦選礦堆存的土地資源，社會(huì)效益和環(huán)境效益客觀。(2)本發(fā)明方法采用光化學(xué)方法處理浸出液，不僅有效地分離出雜質(zhì)鐵，生產(chǎn)出副產(chǎn)品草酸亞鐵，而且浸出液可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)。[]圖1為本發(fā)明的方法的工藝流程圖。具體實(shí)施方式一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，首先將鋁土礦選礦尾礦礦漿通過強(qiáng)磁選分離出部分鐵質(zhì)礦物，然后采用從礦山篩選出的具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌(菌種保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號為CGMCCNO.1539)培養(yǎng)液浸出磁選后的尾礦，再將浸出液在光照條件下析出草酸亞鐵沉淀，過濾出沉淀，濾液循環(huán)至浸出。鋁土礦選礦尾礦漿磁選時(shí)，采用磁選的場強(qiáng)為0.5T1.5T，磁棒介質(zhì)為①l醒0)6mm，鋁土礦尾礦礦漿體積濃度為50g/l300g/l，一次粗選兩次掃選。采用具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌培養(yǎng)液浸出磁選后的尾礦時(shí)，是在65°CIO(TC下，加入培養(yǎng)液使其重量濃度為5%14%，攪拌浸出體積濃度為40g/l350g/1的磁選后尾礦漿中的鐵；浸出次數(shù)14段；浸出時(shí)間為0.5h4h，固液分離，洗滌濾餅千燥后做耐火材料。浸出磁選后的尾礦微生物浸礦劑的制備是在已滅菌過的查氏培養(yǎng)基中接種黑曲霉菌株的菌絲體或孢子；培養(yǎng)至pH降到0.52.5時(shí)；將培養(yǎng)液作為浸礦劑的。除去浸后渣的浸出液是在溫度為5'C4(TC、光照強(qiáng)度為0.2Lux10萬Lux的條件下，光照0.5h48h析出沉淀草酸亞鐵，過濾沉淀后濾液合并洗液和洗滌浸后渣濾餅的洗液返回到浸出段循環(huán)浸出。實(shí)施例1首先采用磁選的背景場強(qiáng)為l.OT和1.16T，磁棒介質(zhì)為cD2mm和cDlmm，鋁土礦尾礦礦漿體積濃度為100g/1，一次粗選兩次掃選，降鐵效果如表l;磁選后的尾礦加入質(zhì)量濃度為6%的黑曲霉培養(yǎng)液，在80。C、200r/min攪拌條件下，礦漿體積濃度100g/l，浸出反應(yīng)3h，固液分離后，烘干浸后渣進(jìn)行組分分析和耐火度分析，除鐵效果及其耐火度如表2;浸出液在溫度為3(TC、光強(qiáng)為5000Lux處理后，光照lh，析出的沉淀草酸亞鐵雜質(zhì)元素分析見表3。表l.<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2首先采用磁選的背景場強(qiáng)為l.OT和1.16T，磁棒介質(zhì)為02mm和01匪，鋁土礦尾礦礦漿體積濃度為100g/l，一次粗選兩次掃選。磁選后的尾礦加入質(zhì)量濃度為10%的黑曲霉培養(yǎng)液，在85。C、250r/min攪拌條件下，礦漿體積濃度為80g/l，浸出反應(yīng)3.5h，固液分離后，烘干浸后渣進(jìn)行組分分析和耐火度分析，除鐵效果及其耐火度如表1;浸出液在溫度為4(TC、光強(qiáng)為8000Lux處理后，光照8h，析出的沉淀草酸亞鐵雜質(zhì)元素分析見表2。表l.<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例3首先采用磁選的背景場強(qiáng)為l.OT和1.16T，磁棒介質(zhì)為02ram和①lmm，鋁土礦尾礦礦漿體積濃度為100g/l，一次粗選兩次掃選。磁選后的尾礦加入質(zhì)量濃度為14%的黑曲霉培養(yǎng)液，在85°C、300r/min攪拌條件下，礦漿體積濃度60g/l，浸出反應(yīng)6h，固液分離后，烘干浸后渣進(jìn)行組分分析和耐火度分析，除鐵效果及其耐火度如表1;浸出液在溫度為5(TC、光強(qiáng)為10000Lux處理后，光照15h，析出的沉淀草酸亞鐵雜質(zhì)元素分析見表2。表1.<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2.<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于首先將鋁土礦選礦尾礦礦漿通過強(qiáng)磁選分離出部分鐵質(zhì)礦物，然后采用從礦山篩選出的具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌培養(yǎng)液浸出磁選后的尾礦，再將浸出液在光照條件下析出草酸亞鐵沉淀，過濾出沉淀，濾液循環(huán)至浸出段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于鋁土礦選礦尾礦漿經(jīng)磁選時(shí)，采用磁選的場強(qiáng)為0.5T1.5T，磁棒介質(zhì)為Olmm①6mm，鋁土礦尾礦礦漿體積濃度為50g/l300g/1，一次粗選兩次掃選。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于采用具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌培養(yǎng)液(菌種保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號為CGMCCNO.1539)浸出磁選后的尾礦時(shí)，是在65'C8(TC下，加入培養(yǎng)液的質(zhì)量濃度為5。％14%，攪拌浸出體積濃度40g/l350g/l的磁選后尾礦漿中的鐵;浸出次數(shù)14段；浸出時(shí)間為0.5h4h，固液分離，洗滌濾餅干燥后做耐火材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1和平所述的一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于浸出磁選后的尾礦微生物浸礦劑的制備是在己滅菌過的查氏培養(yǎng)基中接種黑曲霉菌株的菌絲體或孢子；培養(yǎng)至pH降到0.52.5時(shí)；將培養(yǎng)液作為浸礦劑的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法，其特征在于除去浸后渣的浸出液是在溫度為5°C40°C、光照強(qiáng)度為0.2Lux10萬Lux的條件下，光照0.5h48h,析出沉淀草酸亞鐵，過濾沉淀后濾液合并洗液和洗滌浸后渣濾餅的洗液返回到浸出段循環(huán)浸出。全文摘要本發(fā)明的方法涉及一種鋁土礦選礦尾礦綜合利用方法。其特征在于首先將鋁土礦選礦尾礦礦漿通過強(qiáng)磁選分離出部分鐵質(zhì)礦物，然后采用從礦山篩選出的具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌培養(yǎng)液浸出磁選后的尾礦，再將浸出液在光照條件下析出草酸亞鐵沉淀，過濾出沉淀，濾液循環(huán)至浸出段。本發(fā)明是采用磁選-微生物-光化學(xué)聯(lián)合法處理鋁土礦選礦尾礦及其浸出液的，二次污染少、不會(huì)破壞尾礦晶體結(jié)構(gòu)；尾礦浸后渣可做一級耐火材料，鐵易回收，浸出液可循環(huán)，磁選鐵精礦可以做建筑陶瓷原料。采用光化學(xué)方法處理浸出液，不僅有效地分離出雜質(zhì)鐵，生產(chǎn)出副產(chǎn)品草酸亞鐵，而且浸出液可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)。文檔編號C22B1/00GK101126125SQ200710118669公開日2008年2月20日申請日期2007年7月12日優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日發(fā)明者周吉奎,曹慧君,卓趙申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司