中南大学李小斌教授团队在氧化铝生产技术领域取得重大突破

中南大学冶金与环境学院李小斌教授团队颠覆了传统一水硬铝石矿拜耳法石灰溶出技术,发明了一种非石灰溶出技术,并在国家电投集团山西铝业有限公司工业试验运行成功,取得显著经济社会环保效益。近日,由中国有色金属工业协会组织进行了科学技术成果评价,中国工程院院士黄小卫教授等与会专家一致认为“该技术整体达到国际领先水平,建议加快推广应用”。

目前我国氧化铝产量约占全球总产量的53%,年产氧化铝近8000万吨,其中约50%采用高温拜耳法溶出技术处理国内一水硬铝石矿生产。而一水硬铝石矿在高温拜耳法溶出过程中钛矿物严重阻滞铝矿物的溶出,自1933年前苏联冶金专家提出添加石灰的解决方案以来,一直未曾改变,现行工业上通常添加干矿量10—12%的石灰。添加石灰虽然在很大程度上消除了钛矿物的不利影响,但造成氧化铝回收率降低、赤泥产出率增加、赤泥组成复杂、溶液反苛化严重等不利影响。李小斌教授在国际上首次提出了一水硬铝石矿非石灰拜耳法溶出的理念,团队历经10余年的深入研究,明确了钛矿物阻滞作用的固膜机理和调控原理,最终形成了一水硬铝石矿非石灰高温拜耳法溶出技术体系:1、以矿石量0.1%的自行合成有机添加剂替代大量石灰,定向调控高温溶出过程钛矿物与其它杂质矿物间的多元多相反应,使包裹铝矿物的钛酸钠致密膜转变为疏松的纤维状含钛化合物,从而消除钛矿物的阻滞作用,确保氧化铝的高效溶出,氧化铝相对溶出率提高5个百分点;2、基于脱硅产物结构形态与脱硅效能间的关系及其脱硅机理的研究,通过溶出赤泥脱碱经济回收氧化钠,吨氧化铝苛性碱的化学损失降低25%以上;3、通过浓电解质体系中赤泥组成矿物界面的定向电位调控,氧化铝溶出过程同步实现赤泥中铁矿物与其它矿物的高效解离,避免石灰溶出体系时赤泥组成矿物间的细粒交织嵌布,为从高铁铝土矿溶出赤泥中综合回收铁矿物、大幅度减少赤泥排放提供了关键技术支撑。

据该项目工业试验中南大学负责人周秋生教授介绍,该拜耳法非石灰溶出技术体系也可延伸用于我国大量高硫一水硬铝石矿直接处理、进口高铁低硅三水铝石矿生产氧化铝赤泥近零排放等全新技术的开发。

李小斌 博士,1962年生,中南大学二级教授,享受国务院政府特殊津贴专家。主要研究方向为碱法冶金、冶金过程界面作用、结晶过程、资源利用与环境保护。他和他的团队在氧化铝生产过程强化、产品质量改善、阻垢、除杂,废渣全资源化铬盐清洁化生产、钴冶金低温除铁等10余项研究成果得到工业应用。此外,还提出了以物相转变与矿相重构的定向调控为核心的冶金过程对称性原理,由此成功开发了基于反应物料循环的钨、钼、钴、铬、钒等金属清洁提取系列新技术。目前主要从事铝酸钠溶液晶种分解强化、铝土矿溶出与铁矿物高效分离、高硫铝土矿及高硅铝土矿经济利用、冶金过程原位转型等方面的研究。在International Journal of Refractory Metals and Hard Materials(IJRMHM), Hydrometallurgy, Minerals Engineering, Rare Metals, Journal of Cleaner Production, JOM,Transactions of Nonferrous Metals Society of China等国内外权威/知名刊物上公开发表学术论文100多篇,获国家授权发明专利近50项。

曾获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步一等奖1项、国家发明专利金奖1项、省部级科技奖4项、中国铝业公司首届科技合作奖。