我省的鋁土礦資源中,中低品位礦石(鋁矽比值,1.8~7)占很大比例,其中的低品位礦石(鋁矽比值,1.8~4)更是壹直無法利用。為解決這壹難題,國內的許多科技工作者都在進行不懈的努力。
由中南大學鐘掘教授領銜主持的“鋁資源高效利用與高性能鋁材制備的理論與技術”獲2007年度國家科技進步壹等獎,突破了中低品位鋁礦資源采煉效率較低的技術障礙,大大提高了我國鋁土礦資源保障年限。這個項目主要針對我國鋁資源短缺、鋁業先進材料無法滿足國家重大戰略需求、金屬鋁發展存在高耗能高汙染等三大難題進行研究,目前***獲得67項發明專利、7項成套技術和16種高性能鋁合金材料與構件。項目發明的選礦拜耳法,可經濟利用占我國鋁土礦儲量80%的中低品位鋁土礦,緩解了當前鋁資源無法滿足工業發展需求的矛盾。而抗氧化低電阻碳素陽極制備等技術,使冶煉過程節能減排達10%以上,年節電量超過100億kW·h。(中南大學,鐘掘,我國鋁業發展的重大技術創新,《中國鋁業》,2007年第07期,總第103期;中南大學新聞網,《中南大學科研成果破解國內鋁業三大難題》,2008年03月31日)
中國鋁業股份有限公司顧松青、尹中林、李新華、劉祥民、武國寶等發明了壹種中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法,2007年7月12日已申請專利,專利號:200710118667。涉及壹種采用拜耳法處理中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法。其特征在於在采用的拜耳法工藝過程中,溶出過程是在中低品位鋁土礦加入脫鋁渣代替石灰作為添加劑,進行拜耳法溶出;溶出後赤泥經反向洗滌後與循環堿液混合,添加石灰進行溶出反應後,漿液分離出赤泥外排,得到的溶液部分反向洗滌拜耳法溶出赤泥後送拜耳法系統補堿,部分添加石灰反應後得到脫鋁渣和拜耳法赤泥濕法處理的循環堿液,脫鋁渣水合鋁酸鈣替代石灰添加到拜耳法溶出。本發明的方法為全濕法處理、流程簡單、能耗低、堿耗低、氧化鋁回收率高,適宜處理我國中低品位為主的鋁土礦,資源利用率高,外排的赤泥量小,赤泥易於綜合利用。
2004年中國有色金屬工業協會在鄭州組織召開了由中國鋁業股份有限公司鄭州研究院、山西分公司、中州分公司以及中南大學***同完成的“山西低品位鋁土礦階段磨礦——強化捕收浮選新技術”項目的鑒定會。與會專家聽取了課題組的報告,審查了項目組提供的鑒定資料。專家認為,項目以山西低品位鋁土礦為研究對象,系統地開展了實驗室及工業試驗研究,達到了預期目標,具有以下創新點:首次完成了山西低品位壹水硬鋁石型鋁土礦的正浮選脫矽工業試驗,形成了“鋁土礦階段磨礦——強化捕收及粗粒快速精選新技術”。工業試驗運行穩定,在原礦鋁矽比值4.4~5.1時,獲得了精礦產率72.73%~77.78%、鋁矽比值9.70~10.53、氧化鋁回收率81.07%~85.42%的工藝指標。采用階段磨礦,提高選擇性碎解作用,使低品位鋁土礦更好地實現單體解離,並可改善磨礦產物的粒級分布特性,降低矽酸鹽礦物的泥化,有利於提高浮選指標和改善產品的沈降過濾性能;開發的混合型高效捕收劑對壹水硬鋁石有較強的捕收作用,提高鋁矽礦物浮選分離的選擇性和目的礦物的回收率;粗粒快速精選工藝顯著優化了精礦粒度分布,提高了浮選指標,縮短了流程,降低了消耗;通過尾礦沈降和幹法堆存技術研究,選擇合適的絮凝劑和脫水劑,為鋁土礦選礦生產和尾礦沈降、幹法堆存提供了技術依據。該工藝解決了選礦回水利用的技術瓶頸,實現回水全部利用。專家認為,該項目為山西鋁矽比值4~5的低品位壹水硬鋁石型鋁土礦采用拜耳法溶出生產氧化鋁提供了經濟可行的選礦技術,整體技術達到國際領先水平。項目成果為山西低品位鋁土礦的選礦生產奠定了基礎,具有廣泛的推廣應用價值。(中國建材網,《山西低品位鋁土礦階段磨礦——強化捕收浮選新技術項目通過鑒定》,2006-8-15;氧化鋁生產新工藝,《中國鋁業》,2007年第07期,總第103期)。
中國鋁業股份有限公司尹中林、範偉東、劉汝興2007年7月12日申請專利,專利申請號200710118680.7,《壹種從低品位鋁土礦中提取氧化鋁的方法》,涉及壹種從低品位鋁土礦中提取氧化鋁以及綜合利用提取氧化鋁後殘渣的工藝方法。其特征在於其提取過程是將硫酸銨配入低品位鋁土礦進行燒結,所得燒成熟料經溶出後得到含硫酸鋁銨的溶液,該溶液通過結晶的方法得到固體的硫酸鋁銨,再將固體硫酸鋁銨與氨氣發生反應,得到氫氧化鋁和硫酸銨,通過洗滌過濾,得到固體的氫氧化鋁,經焙燒後可得到氧化鋁產品;進入液相的硫酸銨經蒸發後,繼續循環使用。本發明的方法,其過程使用的硫酸銨為弱酸性,對設備的腐蝕性小,且硫酸銨可以循環使用,整體工藝易於工業化應用,所得殘渣量小,有利於提取氧化鋁後殘渣的綜合利用。(中華人民***和國國家知識產權局,2007)。
河南省巖石礦物測試中心自1998年起與烏克蘭國家礦產資源研究院進行接觸,就河南省鋁土礦脫矽等問題進行了友好會談。1999年6月就使用烏方微生物技術脫除河南省中低品位鋁土礦中SiO2試驗研究工作達成意向。2000年9月至12月,確定了雙方在河南省鋁土礦脫矽方面的合作關系,簽訂了《科學技術合作協議書》。河南省巖石礦物測試中心提取了具有代表性的鋁土礦——鄭州鋁廠小關鋁土礦的樣品,經破碎加工縮分後,分別作為實驗用樣和化學分析、礦物分析用樣。該樣品的物質組成研究表明:礦物的顏色呈現出灰色和黑灰色,致密性,呈隱晶質砂屑巖。根據X-衍射和差熱分析結果,其主要礦物組成是壹水硬鋁石、白雲母和葉蠟石。根據化學分析數據估算鋁土礦的礦物組成如下:壹水硬鋁石質量分數為59%,白雲母-綠泥石、高嶺石(白雲母為主)質量分數為20.5%,葉蠟石質量分數為16.0%,方解石質量分數為1.8%,黃鐵礦質量分數為0.2%,鈦礦物(如銳鈦礦)質量分數為2.5%。礦鋁矽比(w(Al2O3)/w(SiO2))為3.51。SiO2有10%存在於葉蠟石中、7.8%存在白雲母中。中烏合作利用生物脫矽技術方法的重點,是對活性微生物的分離培養以及微生物對原礦的適應性。在鋁土礦生物脫矽的過程中,使用光合自養菌——矽酸鹽桿菌,該菌能夠破壞鋁矽酸鹽晶格,並將矽轉化為溶解態。利用從烏克蘭引進的以及自己培養的菌種,對5個人工培養和3個自然培養的矽酸鹽細菌菌株的脫矽能力進行了研究,開發了兩個在硬水鋁石鋁土礦中最有活性的細菌礦株培養物。在初始階段,矽酸鹽細菌的脫矽能力是相當低的。說明鋁土礦礦物組成的復雜性和難於分離性。在隨後的強化性流程中,采用了連續的逐步適應性措施,將細菌用於所研究的原礦中。通過兩年多的試驗,成功地將鋁土礦中最初質量分數為17.8%的SiO2降低到占總量的8.8%;鋁土礦中Al2O3的質量分數由62.5%提高至74.1%。在生物反應物的作用下研究微生物浸矽的可能性方面,用獲得的已知生物反應物來浸析57.4%的SiO2,鋁矽比值達8.1,說明微生物浸矽工藝是相當有效的,鋁矽比值也接近於標準指數。實驗表明,在忽略pH、電位、細菌濃度、營養物質的質量分數理化因素對微生物脫矽工藝的效率產生影響後,借助於矽酸鹽細菌的作用,可將58.3%的SiO2質量分數降至相應的百分率,鋁土礦中鋁矽比值從3.5可提高至8.4,利用微生物脫矽工藝是可行的。實驗研究得到了中國工程院王澱佐副院長的指導和鐘掘院士、劉業翔院士等幾位專家的較高評價,認為這是鋁土礦脫矽的壹種新技術,開創了微生物技術在鋁土礦脫矽中的應用。(中國國際人才交流大會,《中烏合作推動微生物法脫除鋁土礦中二氧化矽項目新進展》,2008-07-09)