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我國高鋁礬土屬水鋁石—高嶺石型,有人稱為高鋁粘土,又稱鋁土礦。其特點是含Al2O3和SiO2高,含Fe2O3低,不太適合工業氧化鋁生產,比較適合耐火材料。自1953年唐鋼耐火車間利用本地高鋁礬土生產出Al2O3含量87.34%高鋁磚之后,1954年重鋼耐火車間利用貴陽高鋁礬土生產出Al2O3含量大于85%的高鋁磚之后,高鋁質耐火材料得到快速發展。
如今我國已是耐火材料生產大國,耐火材料產量占全球的65%以上(2011年產量2949萬噸,近年稍有降低),其中高鋁耐火材料占65%以上,每年要用1500萬噸高鋁礬土,經過60多年的開采利用,高鋁礬土資源已趨匱乏。
耐火材料對高鋁礬土有嚴格的質量要求,隨著高溫技術的發展,1982年后,特級、一級高鋁礬土熟料供不應求,二級礬土熟料滯銷,三級品利用率也很低。因此對當前大量的中低品位Al2O3含量較低的高鋁礬土,必須考慮選礦提純。
高鋁礬土提純方法評述
天然高鋁礬土除含Al2O3外,還有SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、N2O等雜質,不同地區的礬土礦雜質數量往往不同,選礦的目的就是除去其中的雜質,提高Al2O3含量,主要的選礦方法如下:
1.提取氧化鋁:從高鋁礬土或其他含鋁天然原料提取氧化鋁的方法較多。目前我國普遍采用選礦—拜耳法生產工業氧化鋁,國內生產金屬鋁的各大鋁業公司基本都生產工業氧化鋁,耐火用氧化鋁大部分從鋁業公司購買,或者從國外進口。
2.用氟化鋁除去高鋁礬土中的SiO2、TiO2、Fe2O3,制取板狀棕剛玉:將鋁礬土粉碎至小于0.175mm,與一定比例的AlF3充分混合,然后壓塊煅燒,產生的SiF4、TiF4、FeF3為白色氣態物,全部揮發,Al2O3含量增大。有人用陽泉礬土試驗,煅燒1300℃,保溫30min,可脫除SiO295%、TiO299%、Fe2O313%,煅燒到1780℃可形成板狀剛玉。這種方法的生產成本較高,揮發物難以回收,污染環境。
用氯化揮發法除鈦,鐵是可行的,小型試驗原礦TiO2由3%降到0.62%~0.65%,Fe2O3由0.87%降到0.29%~0.31%,收得率在95%以上,成本增加不大,企業有利可圖。但需注意揮發物回收,保護環境。
3.洗選:可采用附有振動篩的擦洗機、滾筒篩、緩慢轉動的攪拌機等洗去礦石表面的附著物。此法是最簡單的選礦方法,利用含硅礦物易碎、泥化的特點,除去細粒級物質,提高鋁硅比。
4.浮選法:我國自上世紀70年代開始對浮選脫硅進行諸多研究,是目前研究較多也較為有效的方法之一。根據上浮礦物是否為目的礦物,可分為正浮選和反浮選。原礦磨細到200目占95%,以Na2CO3為調整劑,六偏磷酸鈉為抑制劑,氧化石蠟皂和塔尓油作捕收劑取得較好效果,礦石鋁硅比由5提高到8以上,正浮選分離或富集水鋁石。然后將浮選的精礦進一步磨細,通過325目篩進行反浮選,除去含鐵與含鈦礦物。