天然或人工生產(chǎn)的一水氧化鋁和三水氧化鋁,因比表面積低、孔容小、活性低,不能用來(lái)做干燥劑、吸附劑、催化劑和催化劑載體。將一水氧化鋁或三水氧化鋁加工成擬薄水鋁石。擬薄水鋁石具有高比表面積、大孔容、大孔徑、高活性,適合于作干燥劑、吸附劑及石油化工、化肥及尾氣等領(lǐng)域的催化劑和催化劑載體等
中國(guó)已知的鋁土礦儲(chǔ)量約為23億t ,居世界第五位。與其他加工鋁土礦的國(guó)家不同,中國(guó)鋁土礦礦石98 %以上有硬水鋁石存在的特點(diǎn),含有約80 %的硬水鋁石。中國(guó)鋁土礦中的脈石礦物主要是高嶺石、葉蠟石和伊利石,其余是少量的鈦和鐵雜質(zhì)。這些脈石礦物經(jīng)常以細(xì)粒浸染的包體形式存在。中國(guó)硬水鋁石礦石一個(gè)不理想的特點(diǎn)是低鋁硅比,典型的范圍為4~6 。
眾所周知,Al?O?與SiO?質(zhì)量比大于10 的高品級(jí)鋁土礦能直接用拜耳法處理,而對(duì)于Al?O?與SiO?質(zhì)量比低于8 的低品級(jí)硬水鋁石鋁土礦,可使用燒結(jié)法或燒結(jié)與拜耳法聯(lián)合的方法。燒結(jié)法能耗很大,環(huán)境不友好,氧化鋁生產(chǎn)成本高。因此,迫切需要采用低費(fèi)用的物理分選工藝以提高中國(guó)硬水鋁石礦石的Al?O?與SiO?的質(zhì)量比,以便能直接使用拜耳法工藝處理。
由于中國(guó)豐富的硬水鋁石鋁土礦資源在經(jīng)濟(jì)上的重要性,因此對(duì)開(kāi)發(fā)浮選- 拜耳法進(jìn)行了深入研究。作為一種基于表面潤(rùn)濕性的分離技術(shù),浮選有較高的通用性,尤其適于細(xì)粒分選,因此被選擇作為硬水鋁石礦石潛在的物理富集方法。早期研究的努力開(kāi)發(fā)出了一些直接浮選硬水鋁石而脫除硅酸鹽礦物的新螯合捕收劑。例如使用一種稱(chēng)為RL的新型陰離子捕收劑浮出硬水鋁石,回收率超過(guò)90 % ,而鋁硅酸鹽礦物被無(wú)機(jī)抑制劑抑制,從而使浮選精礦中鋁硅比大于11。
硬水鋁石廣泛分布于鋁土礦和紅土及某些巖石中。硬水鋁石可用作耐火材料,也可用來(lái)提煉鋁。鋁的氧化物礦物。白色或淡灰色,堅(jiān)硬,具玻璃光澤。在剛玉砂中與剛玉伴生,并廣泛分布于紅土、鋁土礦及鋁質(zhì)黏土中。大量產(chǎn)于匈牙利、南非、法國(guó)、美國(guó)阿肯色州和密蘇里州。硬水鋁石與軟水鋁石成同質(zhì)二象(即化學(xué)成分相同,但晶體結(jié)構(gòu)不同)。它不含氫氧基,但含有與氧原子呈二次配位的氫陽(yáng)離子
包括硬水鋁石(Al?O?·H?O) 、高嶺石(Al4〔Si4O10〕(OH)8) 、葉蠟石(Al2〔Si4O10〕(OH) 2 ) 和伊利石( K1 - x (H2O) xAl2〔AlSi3O10〕(OH) 2 - x ( H2O)x)的所有主要組分均含有鋁,這就為選擇性浮選提供了機(jī)會(huì)。然而,有價(jià)礦物硬水鋁石沒(méi)有太高的鋁含量,也沒(méi)有與脈石黏土礦物差別太大的晶體結(jié)構(gòu)。
在礦物學(xué)方面,硬水鋁石是一種雙鏈結(jié)構(gòu),而所有的黏土礦物則都是層狀結(jié)構(gòu)。硬水鋁石由六方緊密堆積的氧層與充填了2/3八面體間隙位置的鋁原子組成。每個(gè)所占據(jù)的八面體與鄰近的鋁八面體共享四個(gè)邊,并在C 軸方向形成雙鏈,這些單元通過(guò)共享的氧原子連在一起,鋁原子以形成八面體帶的方式占據(jù)層之間的八面體配位位置。黏土礦物中,高嶺石是二層結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽,這兩個(gè)層是通過(guò)公共的氧原子共價(jià)結(jié)合在一起,形成一個(gè)層狀結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元,八面體氫氧化鋁的羥基離子和四面體硅酸鹽的氧原子之間的氫鏈?zhǔn)箖蓪又貜?fù)單元聚于一起。
選擇多磷酸鹽作為有潛力的抑制劑是基于在硫化礦和氧化礦浮選中磷酸鹽作為有效的分散劑和抑制劑的已知經(jīng)驗(yàn)。光譜研究表明,磷酸根陰離子與暴露的表面金屬離子的配合作用是金屬硫化物和氧化物浮選中聚磷酸鹽的主要抑制和分散機(jī)理。在硬水鋁石和高嶺石浮選的抑制研究中,發(fā)現(xiàn)用DDA作捕收劑浮選硬水鋁石時(shí),六偏磷酸鈉( (NaPO3) 6 ,簡(jiǎn)稱(chēng)SHMP) 是有效的抑制劑。在不同的SHMP濃度下DDA浮選硬水鋁石和高嶺石的回收率與pH的關(guān)系,在所試驗(yàn)的全部pH范圍內(nèi),連續(xù)提高SHMP的加入量便抑制了硬水鋁石的回收。
應(yīng)用上述研究所得到的基礎(chǔ)知識(shí),使用中國(guó)河南省的硬水鋁石試樣進(jìn)行了反浮選分離試驗(yàn)。給礦試樣進(jìn)行了分析,從一個(gè)鋁硅比5.7 的給礦,反浮選產(chǎn)出精礦, 氧化鋁回收率為86 % ,鋁硅比為10.6 ,這種精礦適于作為拜耳法的原料。
在中國(guó)全國(guó)基礎(chǔ)研究和開(kāi)發(fā)計(jì)劃的資金支持下,中國(guó)中南大學(xué)胡教授領(lǐng)導(dǎo)下的研究組成功地研究了硬水鋁石礦石的反浮選工藝,分選指標(biāo)達(dá)到了用陰離子捕收劑直接浮選硬水鋁石的同等水平。