我省的铝土矿资源中,中低品位矿石(铝硅比值,1.8~7)占很大比例,其中的低品位矿石(铝硅比值,1.8~4)更是一直无法利用。为解决这一难题,国内的许多科技工作者都在进行不懈的努力。
由中南大学钟掘教授领衔主持的“铝资源高效利用与高性能铝材制备的理论与技术”获2007年度国家科技进步一等奖,突破了中低品位铝矿资源采炼效率较低的技术障碍,大大提高了我国铝土矿资源保障年限。这个项目主要针对我国铝资源短缺、铝业先进材料无法满足国家重大战略需求、金属铝发展存在高耗能高污染等三大难题进行研究,目前共获得67项发明专利、7项成套技术和16种高性能铝合金材料与构件。项目发明的选矿拜耳法,可经济利用占我国铝土矿储量80%的中低品位铝土矿,缓解了当前铝资源无法满足工业发展需求的矛盾。而抗氧化低电阻碳素阳极制备等技术,使冶炼过程节能减排达10%以上,年节电量超过100亿kW·h。(中南大学,钟掘,我国铝业发展的重大技术创新,《中国铝业》,2007年第07期,总第103期;中南大学新闻网,《中南大学科研成果破解国内铝业三大难题》,2008年03月31日)
中国铝业股份有限公司顾松青、尹中林、李新华、刘祥民、武国宝等发明了一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法,2007年7月12日已申请专利,专利号:200710118667。涉及一种采用拜耳法处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法。其特征在于在采用的拜耳法工艺过程中,溶出过程是在中低品位铝土矿加入脱铝渣代替石灰作为添加剂,进行拜耳法溶出;溶出后赤泥经反向洗涤后与循环碱液混合,添加石灰进行溶出反应后,浆液分离出赤泥外排,得到的溶液部分反向洗涤拜耳法溶出赤泥后送拜耳法系统补碱,部分添加石灰反应后得到脱铝渣和拜耳法赤泥湿法处理的循环碱液,脱铝渣水合铝酸钙替代石灰添加到拜耳法溶出。本发明的方法为全湿法处理、流程简单、能耗低、碱耗低、氧化铝回收率高,适宜处理我国中低品位为主的铝土矿,资源利用率高,外排的赤泥量小,赤泥易于综合利用。
2004年中国有色金属工业协会在郑州组织召开了由中国铝业股份有限公司郑州研究院、山西分公司、中州分公司以及中南大学共同完成的“山西低品位铝土矿阶段磨矿——强化捕收浮选新技术”项目的鉴定会。与会专家听取了课题组的报告,审查了项目组提供的鉴定资料。专家认为,项目以山西低品位铝土矿为研究对象,系统地开展了实验室及工业试验研究,达到了预期目标,具有以下创新点:首次完成了山西低品位一水硬铝石型铝土矿的正浮选脱硅工业试验,形成了“铝土矿阶段磨矿——强化捕收及粗粒快速精选新技术”。工业试验运行稳定,在原矿铝硅比值4.4~5.1时,获得了精矿产率72.73%~77.78%、铝硅比值9.70~10.53、氧化铝回收率81.07%~85.42%的工艺指标。采用阶段磨矿,提高选择性碎解作用,使低品位铝土矿更好地实现单体解离,并可改善磨矿产物的粒级分布特性,降低硅酸盐矿物的泥化,有利于提高浮选指标和改善产品的沉降过滤性能;开发的混合型高效捕收剂对一水硬铝石有较强的捕收作用,提高铝硅矿物浮选分离的选择性和目的矿物的回收率;粗粒快速精选工艺显著优化了精矿粒度分布,提高了浮选指标,缩短了流程,降低了消耗;通过尾矿沉降和干法堆存技术研究,选择合适的絮凝剂和脱水剂,为铝土矿选矿生产和尾矿沉降、干法堆存提供了技术依据。该工艺解决了选矿回水利用的技术瓶颈,实现回水全部利用。专家认为,该项目为山西铝硅比值4~5的低品位一水硬铝石型铝土矿采用拜耳法溶出生产氧化铝提供了经济可行的选矿技术,整体技术达到国际领先水平。项目成果为山西低品位铝土矿的选矿生产奠定了基础,具有广泛的推广应用价值。(中国建材网,《山西低品位铝土矿阶段磨矿——强化捕收浮选新技术项目通过鉴定》,2006-8-15;氧化铝生产新工艺,《中国铝业》,2007年第07期,总第103期)。
中国铝业股份有限公司尹中林、范伟东、刘汝兴2007年7月12日申请专利,专利申请号200710118680.7,《一种从低品位铝土矿中提取氧化铝的方法》,涉及一种从低品位铝土矿中提取氧化铝以及综合利用提取氧化铝后残渣的工艺方法。其特征在于其提取过程是将硫酸铵配入低品位铝土矿进行烧结,所得烧成熟料经溶出后得到含硫酸铝铵的溶液,该溶液通过结晶的方法得到固体的硫酸铝铵,再将固体硫酸铝铵与氨气发生反应,得到氢氧化铝和硫酸铵,通过洗涤过滤,得到固体的氢氧化铝,经焙烧后可得到氧化铝产品;进入液相的硫酸铵经蒸发后,继续循环使用。本发明的方法,其过程使用的硫酸铵为弱酸性,对设备的腐蚀性小,且硫酸铵可以循环使用,整体工艺易于工业化应用,所得残渣量小,有利于提取氧化铝后残渣的综合利用。(中华人民共和国国家知识产权局,2007)。
河南省岩石矿物测试中心自1998年起与乌克兰国家矿产资源研究院进行接触,就河南省铝土矿脱硅等问题进行了友好会谈。1999年6月就使用乌方微生物技术脱除河南省中低品位铝土矿中SiO2试验研究工作达成意向。2000年9月至12月,确定了双方在河南省铝土矿脱硅方面的合作关系,签订了《科学技术合作协议书》。河南省岩石矿物测试中心提取了具有代表性的铝土矿——郑州铝厂小关铝土矿的样品,经破碎加工缩分后,分别作为实验用样和化学分析、矿物分析用样。该样品的物质组成研究表明:矿物的颜色呈现出灰色和黑灰色,致密性,呈隐晶质砂屑岩。根据X-衍射和差热分析结果,其主要矿物组成是一水硬铝石、白云母和叶蜡石。根据化学分析数据估算铝土矿的矿物组成如下:一水硬铝石质量分数为59%,白云母-绿泥石、高岭石(白云母为主)质量分数为20.5%,叶蜡石质量分数为16.0%,方解石质量分数为1.8%,黄铁矿质量分数为0.2%,钛矿物(如锐钛矿)质量分数为2.5%。矿铝硅比(w(Al2O3)/w(SiO2))为3.51。SiO2有10%存在于叶蜡石中、7.8%存在白云母中。中乌合作利用生物脱硅技术方法的重点,是对活性微生物的分离培养以及微生物对原矿的适应性。在铝土矿生物脱硅的过程中,使用光合自养菌——硅酸盐杆菌,该菌能够破坏铝硅酸盐晶格,并将硅转化为溶解态。利用从乌克兰引进的以及自己培养的菌种,对5个人工培养和3个自然培养的硅酸盐细菌菌株的脱硅能力进行了研究,开发了两个在硬水铝石铝土矿中最有活性的细菌矿株培养物。在初始阶段,硅酸盐细菌的脱硅能力是相当低的。说明铝土矿矿物组成的复杂性和难于分离性。在随后的强化性流程中,采用了连续的逐步适应性措施,将细菌用于所研究的原矿中。通过两年多的试验,成功地将铝土矿中最初质量分数为17.8%的SiO2降低到占总量的8.8%;铝土矿中Al2O3的质量分数由62.5%提高至74.1%。在生物反应物的作用下研究微生物浸硅的可能性方面,用获得的已知生物反应物来浸析57.4%的SiO2,铝硅比值达8.1,说明微生物浸硅工艺是相当有效的,铝硅比值也接近于标准指数。实验表明,在忽略pH、电位、细菌浓度、营养物质的质量分数理化因素对微生物脱硅工艺的效率产生影响后,借助于硅酸盐细菌的作用,可将58.3%的SiO2质量分数降至相应的百分率,铝土矿中铝硅比值从3.5可提高至8.4,利用微生物脱硅工艺是可行的。实验研究得到了中国工程院王淀佐副院长的指导和钟掘院士、刘业翔院士等几位专家的较高评价,认为这是铝土矿脱硅的一种新技术,开创了微生物技术在铝土矿脱硅中的应用。(中国国际人才交流大会,《中乌合作推动微生物法脱除铝土矿中二氧化硅项目新进展》,2008-07-09)