近年在广西凤山县探获储量超过2亿吨铝伴生硫铁矿资源,经过有效分选,可以获得硫铁精矿和铝精矿,后者规模高达4000万吨,氧化铝含量高达67%左右,并伴生有钛及钪、铌等稀土元素,具有很高的综合回收价值。然而,目前对非铝土矿中铝资源的开发利用研究较少,对于这种规模庞大的铝精矿资源尚没有现成的回收工艺技术。本文以该铝精矿为研究对象,采用拜耳法回收其中氧化铝,同时在溶出渣中富集钛,对促进我国非铝土矿资源开发,缓解我国铝资源短缺的局面具有重要的研究意义。采用拜耳法回收铝精矿中的氧化铝,主要包括铝精矿的溶出和铝酸钠溶液分解两大工序,最终产物为氢氧化铝。要点如下:(1)经成分分析,该铝精矿具有高铝、高硅、低铁(氧化铁含量低至1.14)的特点,铝硅比为5.59,钛、钪等稀土元素含量相对较高,具有很高的综合回收价值。XRD数据显示,精矿中铝元素几乎完全以一水硬铝石存在。其结构致密,属难溶矿石。粒度分析显示,该矿平均粒度仅为56.49μm,因此无需破碎、磨矿,可直接溶出。经过热力学分析,溶出过程中铝精矿主要物相与苛性碱的反应顺序为高岭石>锐钛矿>一水硬铝石。在常温下,氧化铝即可与碱液反应,生成可溶的铝酸钠,同时钛元素以稳定的3Ti02 Na2O存在。(2)通过溶出正交试验和单因素试验,系统地研究了溶出温度、溶出时间、液固比、配料分子比和搅拌速度对铝酸钠分解率的影响。在低温下铝精矿很难溶出,当温度超过264℃时,氧化铝的溶出率有明显提高。正交试验结果显示,最优的溶出条件为:溶出温度为280℃、溶出时间为75min、配料分子比为2.05、液固比为4:1,此时铝相对溶出率达到99.89%。为便于从溶铝渣中回收钛、钪等元素,溶出试验均未添加石灰。铝精矿溶出动力学表明,在低温段铝精矿的溶出属于界面化学反应控制的缩核未反应芯模型;在高温段铝精矿的溶出属于固膜扩散控制的缩核未反应芯模型,活化能Ea=70.64kJ/mol。通过对溶铝渣的SEM-XRD分析,结果表明溶铝渣颗粒呈絮状,并随溶出温度升高颗粒逐渐变小。溶铝渣物相主要为方钠石、水合铝硅酸钠和一水硬铝石,其中一水硬铝石特征峰随溶出温度的提高、溶出时间的延长逐渐减弱。溶铝渣的能谱分析元素含量的测试结果与溶铝渣成分测试结果相吻合,在最佳条件下溶铝渣中Ti02质量百分含量超过9%,约为溶出前的两倍。(3)通过铝酸钠分解正交试验和单因素试验,系统地研究了原液分子比、分解时间、分解初温、晶种条件和搅拌速度对铝酸钠分解率的影响。当晶种系数超过0.5时,分解率明显上升,正交试验结果显示,铝酸钠分解最佳条件为:原液分子比1.6、分解初温62℃、晶种系数1.5、分解时间60小时,采用活化晶种,分解率为55.65%。通过对分解产物分析,分解产物为主要成分为Gibbsite型Al(OH)3,纯度为97.67%。