毛礬石

毛礬石是由硫酸鹽溶液作用於含鋁礦物而形成的一種硫酸鹽礦物。它是含水的硫酸鋁〔Al2(SO4)3·17H2O〕。毛礬石位於新疆哈密老毛湖地區，地質條件惡劣，嚴重缺水，礦石產地不能進行生產。毛礬石多用途產品的開發，對當地資源的開發具有一定的意義。

基本介紹

• 中文名：毛礬石
• 外文名：alunogen
• 顏色：白、黃、紅
• 產地：含黃鐵礦的煤層、頁岩
• 學科：冶金工程
• 領域：採礦

簡介

毛礬石常在含黃鐵礦的煤層、頁岩或板岩中呈風化或裂隙充填物產出，並在硫化物礦床的鐵帽中和火山噴發礦床中產出。

毛礬石有白、黃、紅等顏色，具有玻璃光澤或絲絹光澤，呈纖維狀塊體或殼狀。由於它們像鹽華，比較老的文獻中，毛礬石和其他毛髮狀硫酸鹽礦物被稱為發鹽（Haarsalz）。

毛礬石的發現及套用

工業硫酸鋁主要用於造紙、淨水、印染等部門，對雜質含量也有一定要求。如作為淨水劑，要求鉛、砷含量應符合衛生標準；用於造紙行業，尤其是製造高檔紙，則要求鐵含量較低。

國內生產硫酸鋁的原料主要有鋁礬土、明礬石等，生產過程主要採用煅燒酸浸法和加壓酸浸法，能耗高、設備腐蝕嚴重。新疆哈密地區伊吾縣淖毛湖地區氣候乾燥，自然條件惡劣，在探明鐵礦同時，發現了伴生天然硫酸鋁礦- 毛礬石礦礦點。此點有礬礦體8個，賦存於黃鐵礦礦床氧化帶頂部的中心部位，為次生淋濾型礦床。由於處於氧化帶中（除明礬石外，其它均屬於次生礦物） ，所以礬類礦物賦存狀態極為複雜，復鹽礬類礦物達14 種以上，主要為毛礬石礦、紅鐵礬- 毛礬石礦、銅礬- 毛礬石礦等。礦石呈黃灰- 淡黃褐色，由蝕變礦物及次生石英岩構成基體，以毛礬石為主的礬類礦物以各種形式嵌在基體之中，礦石較堅硬。

經土法開採試生產，3t 礦石可生產1t 硫酸鋁產品，主含量Al₂O₃7.5%～15.45% ， SO₃23.30%～42.34% ，基本符合質量標準。

對毛礬石礦可直接用水浸取硫酸鋁，生產工藝簡單，生產成本低。但由於其組成形式多，導致浸取液成分複雜，給精製過程帶來困難。

毛礬石礦的組成

對毛礬石礦樣進行分析。分析結果見表1 。物相分析結果表明，礦石中可溶性Al₂O₃ 為5.42% ，可溶性鐵為5.27% ，其餘為難溶性Al₂O₃和Fe 。

表1

毛礬石製成工業硫酸鋁生產工藝流程

硫酸鋁是普通的無機鹽產品，生產工藝成熟。毛礬石中的有效成分是可溶性硫酸鋁，可用水直接浸取。但礦石中可溶性鐵高達5.27% ，所以浸出液中含有大量的鐵離子。由於鐵和鋁的化學性質相近，用一般的方法不易分離。除鐵是本試驗的鍵和難點。經過試驗，採用加入沉降劑的方法達到除鐵目的。最終生產出的工業硫酸鋁可達到一等品。工藝流程見圖1 。

圖1

礦石粉碎磨礦至90%過60目篩，在常溫下按比例用水攪拌浸取1～2h 後，沉澱澄清時，取出上層清液，分離出礦泥，礦泥用清水逆流洗滌三次。清液除銅，置換出的銅粉可收集。在除銅液中加入沉降劑除鐵，保溫沉降。分離出沉澱，沉澱可用於洗滌礦泥。除鐵液經過蒸發濃縮至115～117℃左右出料，冷卻結晶，粉碎即得硫酸鋁。

毛礬石浸取液除銅

毛礬石中銅的含量為0. 08% ，由於浸取液呈酸性，銅大部分進入到浸取液中，為0.5g/L 左右。銅的存在，會使固體產品呈黃綠色，影響產品含量和外觀。可用鋁粉作置換反應，同時還可增加溶液中鋁的含量。鋁粉要經過預處理。

毛礬石除鐵研究

毛礬石中可溶性Fe 含量達5.27% ，由浸取液得到的固體硫酸鋁中鐵含量達不到標準要求，必須通過進一步除鐵才能得到合格的硫酸鋁。本試驗對幾種常見的除鐵方法，如重結晶法、調節pH 法、胺萃取法、硫化鋇沉澱法等進行了試驗均不理想。所以採用加入沉澱劑的方法，形成鐵的沉澱物，從而使鐵除去。為保證除鐵過程的順利進行，需在保溫條件下進行，加入定量的絮凝劑，沉降物可進入到浸取工序，清液進入下一工序。將未除鐵液濃縮製取固體硫酸鋁，所製取的固體硫酸鋁中鐵含量比化工行業硫酸鋁標準（HG2225 - 91）中的合格品0. 40 %高很多。

浸取液中分別加入不同克數的沉降劑，分析清液中的Al₂O₃ 、Fe 的含量，以及相應固體中所含Al₂O₃ 、Fe 的含量，在除銅液中加入4g/L 沉澱劑，即可得到合格品的硫酸鋁。清液中的鐵含量< 1.91g/L 時，即可得固體合格品。利用鐵含量的高低，可作為控制固體產品鐵含量的一個指標。

總結

毛礬石是國內少見的含天然硫酸鋁的礦石。生產過程用水常壓、常溫浸取，降低能耗，減少設備腐蝕，降低生產成本。通過控制浸取條件，並對浸取液進行除銅和加入沉澱劑，得到符合HG2227-91 標準要求的工業硫酸鋁。由於硫酸鋁是普通的無機鹽產品，附加值低。除鐵工藝會增加成本，建議可用毛礬石礦生產水處理劑硫酸鋁和其它的聚鋁鐵絮凝劑。製得的水處理劑硫酸鋁不用處理，重金屬含量符合標準要求。