高硫铝土矿悬浮态焙烧脱硫_陈延信

第51卷第10期2020年10月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.10Oct.2020高硫铝土矿微波焙烧脱除黄铁矿硫金会心1,2，吴复忠1,2，李军旗1，陈朝轶1，刘虹伶1，杨黔1(1.贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳，550025；2.贵州省冶金工程与过程节能重点实验室，贵州贵阳，550025)摘要：针对高硫铝土矿传统焙烧脱硫方式中温度高、时间长、脱硫率低等问题，采用微波焙烧方式对以黄铁矿硫为主的高硫铝土矿进行脱硫实验。

研究结果表明：微波焙烧脱硫具有低温、短时高效的特点，在600℃焙烧15min，可将铝土矿中硫的质量分数从2.01%降低到0.32%，脱硫率达到85%左右；微波场中，黄铁矿脱硫以4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2的反应为主，同时，在低温和氧气不充足的条件下会伴随2FeS2+5O2→2FeO+4SO2及4FeO→Fe3O4+Fe中间反应发生；黄铁矿的极性分子在偶极子取向极化的作用下，电磁能转化为热能，促使Fe—S键断裂，硫离子被大量分离，并不断向矿物表面扩散，与空气结合生成SO2气体而脱除；由于黄铁矿颗粒内部快速积聚的热量不能迅速散掉，颗粒内部和外部形成明显的局部温差，从而产生热应力，使得颗粒形成不同程度的裂隙，甚至发生热破裂现象，有效促使黄铁矿的单体解离和增加其有效反应面积，为黄铁矿脱硫反应的快速进行提供了有利条件。

关键词：高硫铝土矿；微波焙烧；黄铁矿；脱硫机理中图分类号：TF821文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）10-2707-12Desulfurization of pyrite in high-sulfur bauxite with microwaveroasting processJIN Huixin1,2,WU Fuzhong1,2,LI Junqi1,CHEN Chaoyi1,LIU Hongling1,YANG Qian1(1.College of Materials and Metallurgy,Guizhou University,Guiyang550025,China;2.Key Laboratory of Metallurgical Engineering and Process Energy Saving of Guizhou Province,Guiyang550025,China)Abstract:Considering that desulfurization from high-sulfur bauxite by traditional roasting process has obvious issues,such as high temperature,long time and low desulfurization rate,the microwave roasting process was carried out to remove sulfur of pyrite from high-sulfur bauxite.The results show that desulfurization by microwave roasting has the characteristics of low temperature,short time and high efficiency.Under the condition of microwave roasting at600℃for15min,the sulfur mass fraction in bauxite decreases from2.01%to0.32%, and the desulfurization rate can reach about85%.In the microwave field,the main reaction of pyrite DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.10.003收稿日期：2020−03−30；修回日期：2020−06−30基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(U1960201,51874108)；贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2017]2806) (Projects(U1960201,51874108)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(Qiankehe[2017]2806) supported by Science and Technology Plan of Guizhou Province)通信作者：金会心，博士，教授，从事轻金属冶金研究；E-mail：******************第51卷中南大学学报(自然科学版)desulfurization is4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2,and the intermediate reactions of2FeS2+5O2→2FeO+4SO2and4FeO→Fe3O4+Fe may occur under the condition of low temperature and insufficient oxygen.Under the action ofdipole oriented polarization,the polar molecules of pyrite convert electromagnetic energy into heat energy,which makes the Fe—S bond break,sulfur ions separated in large quantities,and continue to diffuse to the surface of minerals,combined with air to generate SO2gas for elimination.At the same time,due to the rapid accumulation of heat inside the pyrite particles can not be dissipated quickly,obvious local temperature difference is formed inside and outside the particles,resulting in thermal stress to make the particles crack in different degrees,and even causes thermal fracture in different degrees.In this way,the monomer dissociation of pyrite is effectively promoted and the effective reaction area is increased,which provides favorable conditions for the rapid desulfurization of pyrite.Key words:high-sulfur bauxite;microwave roasting;pyrite;desulfurization mechanism高硫铝土矿的开发利用是降低我国对外铝土矿资源的高依存度、保障我国氧化铝工业可持续发展的重要途径。

简论高硫铝土矿中硫的赋存状态及除硫摘要：利用X射线衍射分析和化学分析对高硫铝土矿中硫相的定量分析进行了研究。

讨论了不同形态硫的脱除方法。

含硫铝土矿在不同地区主要以硫化硫(黄铁矿)或硫酸盐硫的形式存在。

通过X射线衍射分析和化学定量分析，他的硫相工作可以准确地研究含硫铝土矿。

铝的主要硫形态含硫铝土矿的测定，可以为铝土矿脱硫方法的选择提供理论指导。

氧化焙烧工艺是脱除高硫铝土矿中硫化物硫的有效方法。

焙烧矿消化液中被侵蚀的矿量高于1.7 g/L，而焙烧矿消化液中被侵蚀的矿量低于0.18 g/L，用碳酸盐溶液洗涤铝土矿可有效脱除硫酸盐硫，矿石中总硫含量降至0.2%以下，可满足生产对硫含量的要求。

关键词：硫铝土矿；赋存状态；脱硫一、概述中国铝土矿资源丰富，储量已达2.3×109t。

高含硫一水硬铝石型铝土矿含量达1.5×108t，矿石主要由铝组成，具有中高比例、中低比例的硅、高比例的硫和中高铝硅比。

大部分矿石是高品位氧化铝，但脱硫后只能用含硫量高的铝土矿。

因此，开发一种经济实用的脱硫方法对工业界来说是非常重要的。

此外，在氧化铝生产过程中，矿石中的硫不仅会造成Na2O的损失，还会导致钢中腐蚀性物质和铁浓度的增加。

增加S2浓度后的解决方案。

例如，当铝矾土的硫含量超过0.8%时，氧化铝的质量会因为Fe的存在而受到损害，蒸发过程中的设备和钢铁分解过程中的设备都会受到腐蚀。

它甚至可以减少氧化铝的消化。

近年来，铝土矿脱硫吸引了氧化铝工业的快速发展。

从铝土矿中提取氧化铝有两种基本方法，即烧结法和拜尔法。

这种烧结工艺的缺点是效率低(低至33%或更低)。

由于成本低，拜耳法是从铝土矿中提取氧化铝最常用的方法。

在拜耳法和脱硫的研究领域，铝土矿主要是脱除钠中的硫铝酸盐溶液或拜耳溶液。

研究发现，脱硫主要是通过添加脱硫剂，即氧化锌或氧化钡来实现的，但这两种方法的基本原理是不同的。

但为了提高脱硫剂的针对性选择，首先要了解硫的相态。

高硫铝土矿在焙烧过程中的主要反应一、引言高硫铝土矿是一种重要的矿产资源，其含有丰富的硫和铝元素。

在工业生产中，高硫铝土矿经常需要经过焙烧过程，以提取出其中的有用金属元素。

然而，高硫铝土矿在焙烧过程中会发生一系列复杂的化学反应，这些反应直接影响着焙烧过程的效果和产物的质量。

深入了解高硫铝土矿在焙烧过程中的主要反应对于优化工艺、提高产能和降低成本具有重要意义。

二、高硫铝土矿的组成和性质高硫铝土矿主要由含有硫、铝等元素的矿物组成，其具体成分包括xxx、xxx、xxx等。

这些矿物中含有大量的硫元素，同时还有一定量的铝元素。

在工业中，高硫铝土矿通常用于生产硫酸铝和其他铝制品，因此其焙烧过程的效果直接关系到产品的质量和市场竞争力。

三、高硫铝土矿在焙烧过程中的主要反应在高温下，高硫铝土矿会发生一系列复杂的化学反应，主要包括以下几个方面：1. 硫元素的氧化反应高硫铝土矿中含有大量的硫元素，其在焙烧过程中会先后发生氧化反应，生成二氧化硫和三氧化硫等气体。

这些气体不仅对环境造成污染，而且还会影响焙烧过程中其他反应的进行和产物的质量。

在实际生产中，需要通过控制焙烧温度、氧气浓度等参数来控制硫元素的氧化反应。

2. 铝元素的转化反应高硫铝土矿中的铝元素主要以氧化铝的形式存在，而氧化铝本身在焙烧过程中也会发生一系列的转化反应。

其中，最重要的是氧化铝和硅酸盐矿物的反应，生成铝硅酸盐和游离的氧化铝。

这些铝硅酸盐矿物不仅影响着焙烧过程的进行，还可以作为重要的原料用于生产水泥和玻璃等产品。

3. 矿石结构的变化在高温下，高硫铝土矿中的矿物结构会发生一定程度的变化，主要包括中间相的转化、矿物颗粒的成长和溶解-析出反应等。

这些变化直接影响着矿石的性质和后续选矿过程的进行，进而影响到焙烧过程的效果和产物的质量。

四、个人观点和总结在高硫铝土矿的焙烧过程中，其主要反应涉及到硫元素的氧化、铝元素的转化和矿石结构的变化等方面。

深入研究这些反应机理，不仅有助于优化焙烧工艺，提高产品质量，还能够减少对环境的污染。

贵州某高硫铝土矿浮选脱硫试验许斌【摘要】贵州某铝土矿硫含量5.45％,Al2O3品位57.34％,嵌布粒度细,主要有用矿物为一水硬铝石.为给氧化铝生产提供合格的铝土矿精矿,采用浮选脱硫工艺进行脱硫试验.结果表明,原矿磨至-0.075 mm 85％,以SNS为抑制剂、硫酸铜为活化剂、丁基黄药为捕收剂,在矿浆pH =8.5的条件下,经过1粗3精2扫闭路流程浮选脱硫,可获得铝土矿精矿硫含量0.32％、脱硫率94.89％的良好指标,满足拜耳法生产氧化铝对原料硫含量的要求,尾矿也可作为生产硫酸的原料,综合效益较好.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】4页(P94-96,102)【关键词】高硫铝土矿;浮选脱硫;脱硫率【作者】许斌【作者单位】中铝中州矿业有限公司【正文语种】中文溶出过程是拜耳法生产氧化铝的重要环节，该过程中高硫铝土矿中的硫元素以等有害离子形式进入溶出系统，在溶出过程中污染铝酸钠溶液，发生反应，造成Na2O的损失。

铝酸钠溶液中S2-离子含量越多对拜耳法生产的影响也就越严重，主要体现在硫离子会腐蚀生产系统主要设备，设备需要经常检修、更换，在增加生产成本的同时还会增加铝酸钠溶液中铁的含量，影响拜耳法溶出率。

因此高硫铝土矿不能直接作为原料在拜耳法工艺中应用，需经过脱硫工艺将矿石中的硫降至合格标准后才能进行生产[1-3]。

随着我国经济的迅猛发展，对矿产资源的需求量也逐渐增加，矿产资源尤其是铝土矿资源的贫化也越来越严重。

当前高铝低硅的铝土矿资源量已不能满足氧化铝工业生产的需要，高硫铝土矿资源则日益受到人们的关注。

如何实现高硫铝土矿高效脱硫、避免因硫含量过高影响拜耳法生产，为氧化铝生产提供稳定的高铝硅比、低硫的铝土矿精矿，对我国铝工业及经济建设和发展具有重要意义。

当前国内对高硫铝土矿脱硫研究较多，其中原矿硫含量主要集中在1%～3%，对于硫含量高于3%的高硫铝土矿研究则较少。

第47卷第9期中南大学学报(自然科学版) V ol.47No.9 2016年9月Journal of Central South University (Science and Technology)Sep. 2016 DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2016.09.004高硫铝土矿悬浮态焙烧及焙烧矿的溶出性能赵博，陈延信，酒少武，韩丁，杨潘(西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西西安，710055)摘要：为了验证高硫铝土矿悬浮态焙烧工艺及装置的可靠性和长期稳定性，为工业生产线的设计提供必要的工艺和设备结构参数，在基础研究和中试条件试验的基础上，以黔北地区全硫(S T)质量分数1.93%的一水硬铝石型高硫铝土矿为原料，进行750 kg/h规模的连续性验证试验。

研究结果表明：悬浮炉内轴向温度650~460 ℃，粉料在炉内有效停留时间约3 s，所得焙烧矿中硫化物型硫的平均质量分数为0.05%，S T质量分数小于0.3%。

在溶出温度260 ℃、溶出时间60 min、石灰添加量9%、苛性碱质量浓度236 g/L、溶出液Na和Al分子比1.50的条件下，焙烧矿相对溶出率接近99.5%，相对于原矿，溶出效果得到提高。

关键词：高硫铝土矿；高固气比；悬浮态焙烧；连续性试验；溶出率中图分类号：TF803.1 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2016)09−2929−07Suspended roasting of high sulfur bauxite andleaching performance of roasted oreZHAO Bo, CHEN Yanxin, JIU Shaowu, HAN Ding, YANG Pan(School of Materials and Mineral Resources, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, China)Abstract: In order to verify the reliability and long-term stability of roasting process and device of high sulfur bauxite, to provide the device structure and process parameters for the design of industrial production line, the 750 kg/h consecutive experiment was conducted by high sulfur bauxite raw ore(1.93% sulfur) from the north Guizhou province based on basic research and pilot test. The results show that when axial furnace temperature is between 650 ℃ to 470 ℃, and the effective powder resident time is about 3 s, the average sulfide sulfur content of roasted ore is decreased to 0.05%, and total sulfur content is decreased to less than 0.3%. Digestion rate of roasted ore is also tested. Among the parameters in test ranges, the digestion temperature is 260 ℃; the digestion time is 60 min; the lime content is 9%; the caustic concentration is 236 g/L and the stripping liquid molecular ratio is 1.50; the relatively leaching ratio closes to 99.5%.Compared with raw ore, the leaching capacity of roasted ore is greatly improved.Key words: high sulfur bauxite; high solid-gas ratio; suspension roasting; consecutive experiment; leaching ratio我国已探明铝土矿储量中高硫型铝土矿约占资源储量的11%，合5.6亿t[1]。

Vol. 40 No. 3(Sum. 177)June2021第40卷第3期（总第177期）2021牟6月湿法冶金 .Hydrometa l urgyofChina高硫高硅铝土矿的焙烧脱硫一碱浸脱硅高 威1，张 强1234,李 莎1（1.商丘工学院机械工程学院河南商丘476000；2.贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳550025；3.贵州省冶金工程与过程节能重点试验室，贵州贵阳550025；4.共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术国家重点试验室，云南昆明650503）摘要：研究了中低品位高硫高硅铝土矿焙烧脱硫一碱浸脱硅工艺，考察了焙烧前、后铝土矿的物相变化，以及 碱浸时间、碱浸温度、液固体积质量比和碱液质量浓度对脱硅效果的影响）结果表明：在碱浸温度95 f 、碱质量浓度110 g/L 、碱浸时间60 min 、液固体积质量比10/1条件下，脱硅率为45.89%，氧化铝损失率为3.89%）适宜条件下，脱硅后铝溶出率达97.21%，较未脱硅焙烧工艺的铝溶出率提高4.89%）关键词：铝土矿；高硫；高硅;脱硅；碱浸中图分类号：TF803.25；TF111.14 文献标识码:A DOI ： 10. 13355/j. cnki. sfyj. 2021. 03. 006随着高品位铝土矿资源的日渐枯竭，低品位 铝土矿的开发利用越来越受到重视。

低品位铝土 矿有高铁铝土矿和高硫高硅铝土矿两种［13］）高 硫高硅铝土矿储量丰富，但硫含量较高，无法直接用于生产氧化铝。

高硫高硅铝土矿中的硅会对生 产造成不利影响：溶出过程中生成钠硅渣，造成大 量AlOs 和NaO 损失，铝溶出率较低［45］；钠硅 渣在生产设备和运输管道上结疤，使设备传热系数降低，增大能耗［67］；钠硅渣进入氢氧化铝中，影响产品质量8。

目前，高硫高硅铝土矿的处理未能有效解决 脱硫脱硅的同时兼顾铝溶出效果的问题。

脱硫方法主要有浮选、生物浸出、湿法、电解、氧化与高温 焙烧「910-。

高硫铝土矿焙烧脱硫试验研究刘喜军;陈延信;赵博;李骏【摘要】An experiment of roasting desulfurization of high-sulfur bauxite by using a kind of suspension type roasting reactor was conducted for investigating its roasting desulfurization characteristics,as well as discussing effects of the roasting time and temperature on all-sulfur desulfurization rate and sulfide desulfurization rate.It is found that the proposed suspension type roasting rector can bring in a high-efficient desulfurization effect,with desulfurization rate at around 80％.Also,the roasting time can be shortened by increasing the roasting temperature at early stage.As a result,the roasting process at a temperature of 650 ℃ for 120 s yielded a roasted bauxite containing less than 0.45％ sulfur,with the desulfurization rate at 80.56％,which can satisfy the demand in alumina oxide production.%为研究高硫铝土矿焙烧脱硫特性,采用拟悬浮态焙烧装置对高硫铝土矿进行了焙烧脱硫试验,探讨了焙烧时间和焙烧温度对全硫脱硫率和硫化物脱硫率的影响.结果表明,拟悬浮态焙烧可以实现快速脱硫,脱硫率可达80％左右,通过提高早期焙烧温度可以缩短焙烧时间.焙烧温度650℃、焙烧时间120 s,焙烧铝土矿中S含量低于0.45％,脱硫率80.56％,可以满足我国氧化铝的生产要求.【期刊名称】《矿冶工程》【年(卷),期】2017(037)002【总页数】4页(P112-115)【关键词】高硫铝土矿;拟悬浮态焙烧;脱硫率【作者】刘喜军;陈延信;赵博;李骏【作者单位】西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TF046铝土矿是生产氧化铝、耐火材料等基础材料的重要矿石资源，主要分布于山西、贵州、河南等地，其中贵州、河南以及重庆等地的铝土矿中含有较高的硫［1－3］。

高硫铝土矿悬浮态焙烧脱硫陈延信;赵博;酒少武;吴锋;韩丁【摘要】采用自主开发的高固气比悬浮焙烧-陕速冷却装置对贵州地区硫质量分数为1.35％的高硫铝土矿进行850kg/h规模的焙烧脱硫实验.探讨悬浮态焙烧对脱硫过程和焙烧矿的影响规律.对硫物相和XRD谱进行分析.研究结果表明:悬浮态低温焙烧可实现高硫铝土矿的快速脱硫,升高焙烧温度有利于提高脱硫率;硫化物型硫的残留量降至0.08％(质量分数)之后,脱硫过程趋于完成;FeS2脱硫反应伴随着金属氧化物吸收SO2的反应,细颗粒对SO2具有更强的吸收能力;高硫铝土矿粉料在悬浮炉内的有效停留时间约2s,焙烧炉内温度控制在610～640℃,焙烧矿中硫化物型硫质量分数可以降低到0.16％以下.低温闪速焙烧-冷却使得偏高领土呈高度无序的非晶相结构,相对于原料中的—水硬铝石,焙烧矿中的α-Al2O3晶体得到细化,有利于Al2O3的溶出.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(047)008【总页数】7页(P2577-2583)【关键词】高硫铝土矿;悬浮态焙烧;脱硫率;硫物相【作者】陈延信;赵博;酒少武;吴锋;韩丁【作者单位】西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安,710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安,710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安,710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安,710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安,710055【正文语种】中文【中图分类】TF803.1我国铝土矿储量中高硫型铝土矿约占资源储量的11%，约5.6亿t[1]。

高硫铝土矿是指硫质量分数大于0.7%的铝土矿，其中硫主要以黄铁矿(FeS2)形式存在。

黄铁矿在铝酸钠溶液中会转化成为SO32−，S2O32−和S22−等形态，不仅造成Na2O的损失，而且溶液中的S22−质量分数提高后会使钢材受到腐蚀，增加溶液中铁的质量分数，使得Al2O3溶出率和品位因为铁的污染而下降，降低氧化铝的产能和产品质量；生成的硫酸盐在适宜条件下与碳酸钠形成复盐析出，造成蒸发和分解工序的结疤，降低了反应器的传热系数[2−5]。