毛矾石是由
硫酸盐溶液作用于含
铝矿物而形成的一种硫酸盐
矿物。它是含水的
硫酸铝〔Al2(SO4)3·17H2O〕。毛矾石位于新疆哈密老毛湖地区,地质条件恶劣,严重缺水,矿石产地不能进行生产。毛矾石多用途产品的开发,对当地资源的开发具有一定的意义。
简介
毛矾石常在含
黄铁矿的
煤层、
页岩或
板岩中呈
风化或
裂隙充填物产出,并在
硫化物矿床的
铁帽中和火山喷发矿床中产出。
毛矾石有白、黄、红等颜色,具有
玻璃光泽或
丝绢光泽,呈纤维状块体或壳状。由于它们像
盐华,比较老的文献中,毛矾石和其他毛发状
硫酸盐矿物被称为发盐(Haarsalz)。
毛矾石的发现及应用
工业硫酸铝主要用于造纸、净水、印染等部门,对杂质含量也有一定要求。如作为净水剂,要求铅、砷含量应符合卫生标准;用于造纸行业,尤其是制造高档纸,则要求铁含量较低。
国内生产硫酸铝的原料主要有铝矾土、明矾石等,生产过程主要采用煅烧酸浸法和加压酸浸法,能耗高、设备腐蚀严重。新疆哈密地区伊吾县淖毛湖地区气候干燥,自然条件恶劣,在探明铁矿同时,发现了伴生天然硫酸铝矿- 毛矾石矿矿点。此点有矾矿体8个,赋存于
黄铁矿矿床氧化带顶部的中心部位,为次生淋滤型矿床。由于处于氧化带中(除明矾石外,其它均属于次生矿物) ,所以矾类矿物赋存状态极为复杂,复盐矾类矿物达14 种以上,主要为毛矾石矿、红铁矾- 毛矾石矿、铜矾- 毛矾石矿等。矿石呈黄灰- 淡黄褐色,由蚀变矿物及次生石英岩构成基体,以毛矾石为主的矾类矿物以各种形式嵌在基体之中,矿石较坚硬。
经土法开采试生产,3t 矿石可生产1t 硫酸铝产品,主含量Al2O37.5%~15.45% , SO323.30%~42.34% ,基本符合质量标准。
对毛矾石矿可直接用水浸取硫酸铝,生产工艺简单,生产成本低。但由于其组成形式多,导致浸取液成分复杂,给精制过程带来困难。
毛矾石矿的组成
对毛矾石矿样进行分析。分析结果见表1 。物相分析结果表明,矿石中可溶性Al2O3 为5.42% ,可溶性铁为5.27% ,其余为难溶性Al2O3和Fe 。
毛矾石制成工业硫酸铝生产工艺流程
硫酸铝是普通的无机盐产品,生产工艺成熟。毛矾石中的有效成分是可溶性硫酸铝,可用水直接浸取。但矿石中可溶性铁高达5.27% ,所以浸出液中含有大量的铁离子。由于铁和铝的化学性质相近,用一般的方法不易分离。除铁是本试验的键和难点。经过试验,采用加入沉降剂的方法达到除铁目的。最终生产出的工业硫酸铝可达到一等品。工艺流程见图1 。
矿石粉碎磨矿至90%过60目筛,在常温下按比例用水搅拌浸取1~2h 后,沉淀澄清时,取出上层清液,分离出矿泥,矿泥用清水逆流洗涤三次。清液除铜,置换出的铜粉可收集。在除铜液中加入沉降剂除铁,保温沉降。分离出沉淀,沉淀可用于洗涤矿泥。除铁液经过蒸发浓缩至115~117℃左右出料,冷却结晶,粉碎即得硫酸铝。
毛矾石浸取液除铜
毛矾石中铜的含量为0. 08% ,由于浸取液呈酸性,铜大部分进入到浸取液中,为0.5g/L 左右。铜的存在,会使固体产品呈黄绿色,影响产品含量和外观。可用铝粉作置换反应,同时还可增加溶液中铝的含量。铝粉要经过预处理。
毛矾石除铁研究
毛矾石中可溶性Fe 含量达5.27% ,由浸取液得到的固体硫酸铝中铁含量达不到标准要求,必须通过进一步除铁才能得到合格的硫酸铝。本试验对几种常见的除铁方法,如重结晶法、调节pH 法、胺萃取法、硫化钡沉淀法等进行了试验均不理想。所以采用加入沉淀剂的方法,形成铁的沉淀物,从而使铁除去。为保证除铁过程的顺利进行,需在保温条件下进行,加入定量的絮凝剂,沉降物可进入到浸取工序,清液进入下一工序。将未除铁液浓缩制取固体硫酸铝,所制取的固体硫酸铝中铁含量比化工行业硫酸铝标准(HG2225 - 91)中的合格品0. 40 %高很多。
浸取液中分别加入不同克数的沉降剂,分析清液中的Al2O3 、Fe 的含量,以及相应固体中所含Al2O3 、Fe 的含量,在除铜液中加入4g/L 沉淀剂,即可得到合格品的硫酸铝。清液中的铁含量< 1.91g/L 时,即可得固体合格品。利用铁含量的高低,可作为控制固体产品铁含量的一个指标。
总结
毛矾石是国内少见的含天然硫酸铝的矿石。生产过程用水常压、常温浸取,降低能耗,减少设备腐蚀,降低生产成本。通过控制浸取条件,并对浸取液进行除铜和加入沉淀剂,得到符合HG2227-91 标准要求的工业硫酸铝。由于硫酸铝是普通的无机盐产品,附加值低。除铁工艺会增加成本,建议可用毛矾石矿生产水处理剂硫酸铝和其它的聚铝铁絮凝剂。制得的水处理剂硫酸铝不用处理,重金属含量符合标准要求。