一种铝土矿有机质脱除方法及装置
阅读说明：本技术 一种铝土矿有机质脱除方法及装置 (Bauxite organic matter removal method and device ) 是由 王晧 刘春莲 段小刚 张蕾蕾 于 2020-11-06 设计创作，主要内容包括：一种铝土矿有机质脱除方法及装置,有机质脱除装置包括：研磨振动筛分装置、铝土矿仓、上料装置、电晕放电系统、有机质处理腔、出料装置、处理后铝土矿仓、控制装置；研磨振动筛分装置连接铝土矿仓,铝土矿仓连接上料装置,上料装置连接有机质处理腔,电晕放电系统连接有机质处理腔,有机质处理腔连接出料装置,出料装置连接处理后铝土矿仓；处理后铝土矿仓连接拜耳法氧化铝生产工序；有机质脱除方法,包括是先将铝土矿研磨成40～100目颗粒并送入有机质处理腔中；启动电晕放电系统,使有机质处理腔内发生持续碰撞轰击并发生复合反应,从而实现消除掉铝土矿中有机物。本发明低成本且一次性脱除有机质。(A method and a device for removing organic matters from bauxite are disclosed, the device for removing organic matters comprises: the device comprises a grinding vibration screening device, a bauxite bin, a feeding device, a corona discharge system, an organic matter treatment cavity, a discharging device, a treated bauxite bin and a control device; the grinding vibration screening device is connected with a bauxite bin, the bauxite bin is connected with a feeding device, the feeding device is connected with an organic matter treatment cavity, the corona discharge system is connected with the organic matter treatment cavity, the organic matter treatment cavity is connected with a discharging device, and the discharging device is connected with the treated bauxite bin; the treated bauxite bin is connected with a Bayer process alumina production process; the organic matter removing method comprises the steps of grinding bauxite into particles of 40-100 meshes and sending the particles into an organic matter treatment cavity; and starting a corona discharge system to enable the organic matter treatment cavity to generate continuous collision bombardment and generate a composite reaction, thereby eliminating the organic matters in the bauxite. The invention has low cost and can remove organic matters at one time.)
技术领域
本发明涉及冶金新技术领域，具体涉及铝土矿有机质脱除的方法及装置。
背景技术
铝土矿中有机质一般是天然树皮、草根等自然条件下的木质素和纤维素以及木质素和纤维素分解后形成的腐殖质、黄腐酸、草酸、甲酸、沥青质等。国外进口的铝土矿中有机质含量一般在0.2%~0.6%wt之间，这些有机质对拜耳法生产氧化铝造成很大的困难。
拜耳法生产氧化铝的工艺特点是母液循环和高温高压高碱溶出，因此，铝土矿中有机质腐殖酸类50%以上被溶解到母液中并逐渐累积。母液中溶解的较大分子量的有机质会逐渐分解或氧化为小分子有机物，如腐殖酸、富里酸、木质素、纤维素、蛋白质变为小分子有机质草酸和乙酸等。这些小分子有机质会消耗苛性碱循环母液，导致铝酸钠溶液粘度升高，界面张力减小，碱耗用量增加，溶出速度降低，在搅拌及运输过程中容易起泡。不溶有机质则包覆铝土矿表面，阻碍铝土矿与母液的充分接触，降低氢氧化铝溶出率。在分解工序，分解原液中有机质浓度只要达到“临界值”毫克级，有机质就会占据铝酸根离子的活性点位，削弱晶种作用。有机质的存在还会导致所生产氢氧化铝白度降低，粒度降低，无法生产砂状氧化铝。
铝土矿中有机质对生产影响巨大，科研人员们在控制拜耳法生产中有机质含量方法的研究付出诸多努力。铝土矿焙烧法、洗涤法、沉淀法、离子交换、苛化法、分解母液焙烧法、溶液氧化法等都进入了研究视野，但工业应用中效果都不理想。本发明旨在不影响铝土矿溶出条件的情况下，利用大气微等离子体电晕放电方法离解铝土矿中有机质，从源头上消除有机质，从根本上解决铝土矿中有机质对拜耳法生产氧化铝的影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供低成本且一次性脱除铝土矿有机质的方法。
一种铝土矿有机质脱除方法，包括以下步骤：
1、将铝土矿研磨筛分成40~100目颗粒并放入铝土矿仓中备用；
2、将筛分后的铝土矿送入有机质处理腔中；有机质处理腔包括腔体，腔体内设置履带式铝土矿处理床或搅拌器；履带式铝土矿处理床使铝土矿在反应时随履带移动，反应结束后随履带进入出料装置；搅拌器在等离子体反应发生的同时对铝土矿进行搅拌，保证反应快速、均匀并方便铝土矿出料；
3、启动电晕放电系统，将电磁能通过多相位电极输入有机质处理腔中，使有机质处理腔内空气发生电离产生微等离子体，微等离子体中电子和高能粒子与铝土矿粉发生持续碰撞轰击，由于有机质中C-H键键离解能较低而被离解出氢及活性基团，这些电子、氢、高能粒子及活性基团继续发生激发、电离、复合及三体复合反应，实现铝土矿中有机质无差别离解或氧化，从而实现消除掉铝土矿中有机物，不影响铝土矿中其他组分。
4、处理结束后铝土矿温度为100～150℃，铝土矿中有机质离解氧化成CO2、CO、H2O以及N2；
5、处理完成后铝土矿通过出料装置进入处理后铝土矿仓，转送到拜耳法氧化铝生产工序。
6、整个流程用PLC或AI人工智能进行控制，保证各个工序连续有序并保证配合适当。
在常温常压下，调整电源电压、频率和功率及相位差，有机质处理腔中会产生均匀电晕放电大气微等离子体，这些电子和高能粒子相互碰撞，激发，产生更多的高能电子e－*、激发态粒子等种类繁多的亚稳态活性粒子及活性基团，经活化、离解、电子捕收和离子化，发生如下反应：
O2→O2 ＋+ e－*
N2→N2 ＋+ e－*
N2 →N+N＋+ e－
O2→O+O＋ + e－
N+ e－*→N*+ e－
O+ e－ → O－
O++N*→ O+ N+
这些高能电子、离子、激发态粒子O－、N＋、O2 ＋、N2 ＋、O－、N*、O*、、O2 －与铝土矿颗粒中持续碰撞轰击的结果，键分解能较低的C-H快速离解成电子和活性基团，综合作用的结果有机质分子被无差别地离解并氧化，最终成为CO2、CO、N2和水。由于电子及粒子能量传递，铝土矿颗粒温度在处理过程中有所升高，反应结束后铝土矿温度为100 ~ 150℃；处理结束后的铝土矿颗粒送入处理后铝土矿仓转送到拜耳法生产流程。
本发明利用了大气微等离子体电晕放电产生的电子、离子、激发态粒子的碰撞激发轰击效应，将铝土矿中无差别有机质离解氧化，有效地解决铝土矿中有机质难题。
一种铝土矿有机质脱除装置，包括：研磨振动筛分装置、铝土矿仓、上料装置、电晕放电系统、有机质处理腔、出料装置、处理后铝土矿仓、控制装置；
控制装置控制研磨振动筛分装置、上料装置、电晕放电系统、有机质处理腔、出料装置；
研磨振动筛分装置连接铝土矿仓、铝土矿仓连接上料装置、上料装置连接有机质处理腔、电晕放电系统连接有机质处理腔、铝土矿处理装置连接出料装置、出料装置连接处理后铝土矿仓、处理后铝土矿仓连接拜耳法氧化铝生产工序；
所述研磨筛分装置利用漩涡方式或直线方式或跳汰方式或回转方式或摇摆方式或对辊方式对所述铝土矿进行研磨筛分，振动研磨筛分时振动频率为6~700次/分钟，振幅2~50mm，处理结束后铝土矿颗粒40~100目；研磨筛分后铝土矿放入处理后铝土矿仓中；
所述上料装置利用超浓相输送装置上料或者真空上料，将铝土矿输送到大气微等离子体铝土矿处理装置中；
所述超浓相上料是将铝土矿床层流态化操作转变成一种“气固两相”流体。这样，铝土矿仓内铝土矿的势能就通过这种“气固两相”流体向流动方向传递，并形成压力梯度，在各平衡料柱中形成不同高度的铝土矿料柱，不同高度的铝土矿料柱推动铝土矿向料柱低的方向前进。超浓相输送装置输送能力为10~300t/h ；流速＜ 0.28m/s ；压力范围：2000~8000Pa。
所述真空上料利用负压吸送，真空度控制在5~90kPa, 每小时运送量1~300吨，功率0.25~90kW；
所述电晕放电系统包括放电电源、多相位电极及接地电极；放电电源产生高频高压电流，功率为50W~300kW, 频率10Hz~6GHz, 电压1.0 KV ~70KV，多相位电极和接地电极之间产生电晕放电大气微等离子体；多相电极和接地电极之间距离0.1~200mm，并保证所产生大气微等离子体与铝土矿颗粒充分接触；
所述有机质处理腔承接电晕放电系统所产生电晕放电等离子体及上料装置送来的铝土矿，并保证将处理后铝土矿输送出去。有机质处理腔内设搅拌器或者履带式铝土矿处理床；有机质处理腔腔体尺寸（300~30000）mm×（200~20000）mm×（200~400000）mm，腔体是球形或者柱形或者矩形；腔体壁材质采用不锈钢或碳素钢或合金钢，保证腔体内产生均匀电晕放电大气微等离子体，腔体设进料端和出料端；处理完成后铝土矿直接从出料端的出料口进入出料装置；腔体外设外壳；有机质处理腔内设搅拌器或者履带式铝土矿处理床；
所述搅拌器保证铝土矿处理过程中等离子体反应快速均匀，并在铝土矿处理结束后将铝土矿推送到出料口，搅拌器旋转速度1~1000 r/min；
所述履带式铝土矿处理床处理过程连续进行，从进料口进入的铝土矿随履带移动过程中进行反应处理，当铝土矿到达出料口时，处理结束并进入出料装置，履带移动速度0.1~20m/min；铝土矿处理时间为1~600min; 出料时铝土矿温度100~150℃；
所述出料装置用斗式出料器或者螺旋输送机出料，斗式出料器或螺旋输送机设有保护罩；
进一步，所述研磨筛分装置采用新乡市雷诺机械有限公司的雷诺520直线振动筛或LN系列圆形振动筛、LNY600-2600系列摇摆筛；或石城高旋轴瓦有限责任公司生产的PLPZ系列复合式破碎机；破碎机功率0.25~ 200kW，筛下铝土矿粒度为40~100目；
进一步，所述超浓相上料料装置采用PECHINEY超浓相输送装置。输送能力为10~300 T/h ；铝土矿溜槽内流速＜ 0.28m/s ；压力范围：2000-8000Pa。
进一步，所述真空进料器是利用真空将铝土矿吸送到有机质处理腔中，如新乡市雷诺机械有限公司的 ZKS系列电动型真空上料机，功率0.25~30kW;
进一步，所述电晕放电系统包括放电电源、多相位电极和接地电极；多相位电极与放电电源用导线连接，放电电源提供高频高压电流，功率为50W~300kW, 频率10Hz~6GHz,电压1.0 kV ~70kV；多相位电极由镍铬丝或者不锈钢丝制成，直径在0.5~5mm之间，长度在30~300mm之间，相位数控制在2~300个之间，并和接地电极保持一定距离其间空气发生电离；多相位电极和接地电极之间距离为1.0mm~300mm之间；多相位电极和接地电极之间空间形成大气微等离子体电晕放电;接地电极可以是腔体壁或者搅拌器扇叶或者履带式铝土矿处理床；
进一步，所述有机质处理腔用以保证在腔体中形成均匀电晕放电大气微等离子体，腔体尺寸（300~30000）mm×（200~20000）mm×（200~400000）mm，腔体壁材质采用不锈钢或碳素钢或合金钢，腔体设有进料端和出料端；处理完成后铝土矿直接从出料端的出料口进入出料装置；腔体外设外壳；有机质处理腔内设搅拌器或者履带式铝土矿处理床；电晕放电系统的多相位电极分布在有机质处理腔腔体上，腔体壁材质采用不锈钢或碳素钢或合金钢；有机质处理腔壁或者搅拌器或者履带式铝土矿处理床接地成为大气微等离子体放电装置的接地电极，保证有机质处理腔内部成为大气微等离子体电晕放电区域；有机质处理腔内紧临多相位电极设等离子体均匀分布板，保证有机质处理腔腔体内产生均匀放电大气微等离子体，微等离子体均匀分布板为氧化铝板或莫来石板，厚度3~30mm，与多相位电极之间间隙为3~30mm；有机质处理腔进料端为铝土矿入口，出料端为处理后铝土矿出口；处理后铝土矿直接从铝土矿出口进入出料装置；有机质处理腔外设壳体用来保护多相位电极，壳体材质可采用不锈钢或碳素钢或合金钢，与铝土矿腔体距离设为200~800mm之间；放电电源或者集成在有机质处理腔体和壳体之间或者分开布置；等离子体处理铝土矿时间为5~600min; 出料时铝土矿温度100~150℃；
优选地，有机质处理腔内设搅拌器，可采用东瑞机械的JBJ系列搅拌机或者DXJ系列搅拌机或DJ系列搅拌机或RF系列搅拌机或KF系列搅拌机或CV系列搅拌机或BLD系列搅拌机，功率1.1~30KW，搅拌器连接接地电极；
优选地，有机质处理腔内设履带式铝土矿处理床的宽度（500~2000）mm，长度（2000~380000）mm；履带由不锈钢衬高铝耐火材料制成或特氟龙制成；履带移动速度0.1~20m/min，履带式处理床接地；
进一步，处理后铝土矿经出料装置进入处理后铝土矿仓；出料装置采用斗式输送机或螺旋输送机输出铝土矿，斗式输送机或螺旋输送机设保护罩；斗式输送机采用如中矿重装的DS系列斗式输送机；螺旋输送机采用如中矿重装的GX系列输送机；
进一步，控制装置用PLC控制或专家装置控制，保证处理过程中各个程序的准确控制和协调统一，每个环节的启闭由控制装置程序统一协调。PLC控制采用欧姆龙NX7控制器系列或NX1控制器系列或NX1P控制器系列或NJ控制器系列或工业PC平台NY系列或NX系列I/O单元；专家控制装置是利用专家控制装置，如艾默生Ovation专家控制装置。
附图说明
图1 为本发明实施例中的一种铝土矿有机质处理装置示意图；
图2为本发明实施例1中的另一种铝土矿有机质处理装置示意图：
图3为本发明实施例2中的另一种大气微等离子体电晕放电发生装置示意图；
图4为图3的左视图；
图5为本发明实施例中的另一种大气微等离子体电晕放电发生装置示意图；
图6为图5的剖面俯视图；
图7是实施例一的铝土矿原矿XRD分析图；
图8是实施例一铝土矿经大气微等离子体电晕放电处理后的XRD分析图；
图9是实施例二铝土矿原矿的XRD分析图；
图10是实施例二铝土矿经大气微等离子体电晕放电处理后铝土矿的XRD分析图。
图中：1、控制装置，2、研磨筛分装置，3、铝土矿仓，4、上料装置，5、电晕放电系统，6、有机质处理腔，7、出料装置，8、处理后铝土矿仓，9、铝土矿挡板，10、壳体，11、铝土矿入口，12、铝土矿高度控制板，13、放电电源，14、多相位电极，15、均匀分布板，16、履带式反应床，17、出料挡板，18、出料口，19、储槽，20、接地电极，21、搅拌器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1、图2所示，本发明提供的铝土矿有机质脱除方法，包括以下步骤：
1、将铝土矿研磨筛分成40~100目颗粒并放入铝土矿仓中备用；
2、将所述铝土矿送入有机质处理腔中；
3、启动电晕放电装置，将电磁能通过多相位电极输入有机质处理腔中，使有机质处理腔内空气发生电离产生微等离子体，微等离子体中电子和高能粒子与铝土矿粉发生持续碰撞轰击，由于有机质中C-H键键离解能较低而被离解出氢及活性基团，这些电子、氢、高能粒子及活性基团继续发生激发、电离、复合及三体复合反应，实现铝土矿中有机质无差别离解或氧化，从而实现消除掉铝土矿中有机物，不影响铝土矿中其他组分。处理结束后铝土矿温度为100～150℃；
3-1、有机质处理腔内设履履带式铝土矿处理床，铝土矿在反应时随履带移动，反应结束后随履带进入出料装置；
3-2、有机质处理腔中设搅拌器，在等离子体反应发生的同时对铝土矿进行搅拌，保证反应快速、均匀并方便铝土矿出料；
4、处理结束后，铝土矿中有机质离解氧化成CO2、CO、H2O以及N2；
5、处理完成后铝土矿通过出料装置进入处理后铝土矿仓，转送到拜耳法氧化铝生产工序。
6、整个流程用PLC或AI人工智能进行控制，保证各个工序连续有序并保证配合适当。
在常温常压下，调整电源电压、频率和功率及相位差，有机质处理腔中会产生均匀电晕放电大气微等离子体，这些电子和高能粒子相互碰撞，激发，产生更多的高能电子e－*、激发态粒子等种类繁多的亚稳态活性粒子及活性基团，经活化、离解、电子捕收和离子化，发生如下反应：
O2 →O2 ＋+ e－*
N2 →N2 ＋+ e－*
N2 →N + N＋+ e－
O2 →O + O＋ + e－
N + e －*→N*+ e－
O + e－ → O－
O++ N* → O + N+
这些高能电子、离子、激发态粒子O－、N＋、O2 ＋、N2 ＋、O－、N*、O*、、O2 －与铝土矿颗粒中持续碰撞轰击的结果，键分解能较低的C-H快速离解成电子和活性基团，综合作用的结果有机质分子被无差别地离解并氧化，最终成为CO2、CO、N2和水。由于电子及粒子能量传递，铝土矿颗粒温度在处理过程中有所升高，反应结束后铝土矿温度为100 ~ 150℃；处理结束后的铝土矿颗粒送入处理后铝土矿仓转送到拜耳法生产流程。
本发明利用了大气微等离子体电晕放电产生的电子、离子、激发态粒子的碰撞激发轰击效应，将铝土矿中无差别有机质离解氧化，有效地解决铝土矿中有机质难题。
实施例一：图1所示，一种铝土矿有机质脱除装置，包括：控制装置1、研磨筛分装置2、铝土矿仓3、上料装置4、电晕放电系统5、有机质处理腔6、出料装置7、处理后铝土矿仓8。
控制装置1分别研磨筛分装置2、铝土矿仓3、上料装置4、电晕放电系统5、有机质处理腔6、出料装置7、处理后铝土矿仓8。
研磨筛分装置2连接铝土矿仓3，铝土矿仓3连接上料装置4，上料装置4连接有机质处理腔6，电晕放电装置5连接有机质处理腔6、有机质处理腔6连接出料装置7、出料装置7连接处理后铝土矿仓8、矿进入处理后铝土矿仓8的处理后铝土被送到拜耳法氧化铝生产工序进行氧化铝生产。
图3，图4所示，大气微等离子体电晕放电处理铝土矿有机质装置，包括：铝土矿挡板9、壳体10、进料口11、铝土矿高度控制板12、放电电源13、多相位电极14、均匀分布板15、履带式反应床16、出料挡板17、出料口18、储槽19、接地电极20。
实施例二：图2所示，铝土矿有机质脱除装置，包括：控制装置1、研磨筛分装置2、铝土矿仓3、上料装置4、电晕放电系统5、有机质处理腔6、出料装置7、处理后铝土矿仓8。
控制装置1分别研磨筛分装置2、铝土矿仓3、上料装置4、电晕放电系统5、有机质处理腔6、出料装置7、处理后铝土矿仓8。
研磨筛分装置2连接铝土矿仓3，铝土矿仓3连接上料装置4，上料装置4连接有机质处理腔6，电晕放电系统5连接有机质处理腔6，有机质处理腔6连接出料装置7，出料装置7连接处理后铝土矿仓8，进入处理后铝土矿仓8的处理后铝土矿被送到拜耳法氧化铝生产工序进行氧化铝生产。
如图5，图6所示，另一种大气微等离子体电晕放电处理铝土矿有机质装置，包括：壳体10、进料口11、放电电源13、多相位电极14、均匀分布板15、出料口18、接地电极20、搅拌器21。
图3，图4所示：所述壳体10用来保护大气微等离子体电晕放电处理铝土矿有机质装置，由不锈钢或者合金钢或者碳素钢制成；
所述进料口11承接所述上料装置4送来的铝土矿并将其送入所述有机质处理腔6中所设的履带式处理床16上；
所述进料挡板9保证铝土矿在履带上并随履带运动而移动，由耐火材料板制成；
所述铝土矿高度控制板12控制履带上铝土矿高度，由耐火材料板制成；
所述多相位电极14分布在有机质处理腔6的腔体周围，相位数在2~300之间，多相位电极由镍铬丝或不锈钢丝制成，直径φ1~5mm之间，长度5~100mm之间；履带式反应床16连接接地电极20；
所述有机质处理腔6保证在腔体中形成均匀电晕放电大气微等离子体，腔体内设等离子体均匀分布板15和履带式反应床16，腔体尺寸（600~30000）mm×（600~20000）mm×（600~400000）mm，腔体壁材质采用不锈钢或合金钢或碳素钢；
所述放电电源13提供高频高压电流，功率为50W~300kW, 频率10Hz~6GHz, 电压1.0 KV ~70KV；
所示履带式铝反应床16按一定速度移动，其上铝土矿在行进过程中发生大气微等离子体电晕放电反应，铝土矿处理结束后经出料口18进入贮槽19，在出料口设出料挡板17保证出料方向；履带式铝反应床16的宽度（500~2000）mm，长度（2000~380000）mm；履带由不锈钢或者特氟龙制成；履带移动速度0.1~20m/min; 铝土矿处理时间为1~600min; 出料时铝土矿温度100~150℃；
图5，图6所示：所述壳体10用来保护大气微等离子体电晕放电处理铝土矿有机质装置，由不锈钢或者合金钢或者碳素钢制成；
所述进料口11承接所述上料装置4送来的铝土矿并将其送入有机质处理腔6中；
所述多相位电极14分布在有机质处理腔6的腔体周围，相位数在2~300之间，多相位电极由镍铬丝或不锈钢丝制成，直径φ1~5mm之间，长度3~100mm之间；
所述有机质处理腔6保证在腔体中形成均匀电晕放电大气微等离子体，腔体内设微等离子体均匀分布板15和搅拌器21，多相位电极16相位数在2~300之间；腔体尺寸（200~10000）mm×（200~10000）mm×（200~10000）mm，腔体壁材质采用不锈钢或碳素钢或合金钢，搅拌器16连接接地电极20，腔体壁材质采用不锈钢或合金钢或碳素钢；
所述放电电源13提供高频高压电流，功率为50W~300kW, 频率10Hz~6GHz, 电压1.0 KV ~70KV；
铝土矿在有机质处理腔6中和电晕放电大气微等离子体碰撞并发生反应，处理过程中搅拌器21旋转搅拌铝土矿颗粒保证等离子体反应快速均匀；处理结束后搅拌器21将铝土矿通过出料口18推入出料装置7；
所述搅拌器21旋转速度1~1000 r/min，铝土矿处理时间为1~600min; 出料时铝土矿温度100~150℃；搅拌器21功率1.1~30KW，转速1~1000r/min；
所述出料装置6采用斗式输送机或螺旋输送机输出铝土矿，斗式输送机或螺旋输送机设保护罩；斗式输送机采用如中矿重装的DS系列斗式输送机，处理量30~500t/h,移动速度0.15~0.30m/s,功率1.5~75kW；螺旋输送机采用如中矿重装的GX系列或LS系列螺旋输送机，小时处理量9~150t/h, 转速13~112r/min,功率1.1~55kW ；经出料装置处理后铝土矿进入处理后铝土矿仓；经出料装置，处理后铝土矿进入处理后铝土矿仓；
所述控制装置1用PLC控制或专家系统控制，保证处理过程中各个程序的准确控制和协调统一，每个环节的启闭由控制装置程序统一协调。PLC控制采用欧姆龙NX7控制器系列或NX1控制器系列或NX1P控制器系列或NJ控制器系列或工业PC平台NY系列或NX系列 I/O单元；专家控制系统是利用如艾默生Ovation专家控制系统进行控制。
实施例一
通过控制装置1利用PLC控制按顺序启动研磨筛分装置2、铝土矿仓3、上料装置4、电晕放电系统5、有机质处理腔6、出料装置7、处理后铝土矿仓8。控制装置1控制整个大气微等离子体电晕放电处理铝土矿有机质装置的前后协调以及生产的顺畅运行。
通过控制装置1启动研磨筛分装置2，将其研磨筛分成40~70目后送入铝土矿仓3，研磨筛分装置台时产量20t/h，出料时铝土矿粒度为40~100目并送入铝土矿仓3；
上料装置4将铝土矿仓3中的铝土矿经进料口11送入有机质处理腔6内的履带式铝反应床16上，铝土矿挡板9、铝土矿高度控制板12保证铝土矿床层沿履带移动方向高度一致, 履带上铝土矿床层高度210mm,宽度控制在4000mm, 履带长度24米，铝土矿床层移动速度0.4m/min，履带由不锈钢上衬高铝耐火材料制成；
启动大气微等离子电晕放电装置5，多相位电极14与接地电极20之间通过大气微等离子体均匀分布板15在有机质处理腔6中形成等离子体电晕放电区域。放电电源13最大功率控制在30KW, 频率控制在27.12KHz, 电压10KV, 多相位电极14相位100个；
控制装置1控制电晕放电系统5随铝土矿量增加功率按比例增加，待履履带式铝土矿处理床16达到满负荷时，功率加到30KW，随后根据铝土矿温度控制调整放电电源功率；铝土矿处理过程中在履带长度上每隔3米进行温度控制（共计8个），控制装置1控制温度分别为30℃，45℃，60℃，80℃，100℃，120℃，120℃，150℃；铝土矿出料温度为150℃；
处理完成后铝土矿通过从履履带式铝土矿处理床16出料端的出料口18进入贮槽19，出料挡板17保证出料方向；贮槽19连接出料装置7并将铝土矿送到处理后铝土矿仓8待用；
表1为实施例一铝土矿经大气微等离子体电晕放电处理前后化学成分分析。分析结果显示，铝土矿原矿有机质含量为0.278%wt，经大气微等离子体电晕放电处理前后，铝土矿中有机质含量为0.105%wt,下降了62.20%，已经达到了铝土矿有机质使用标准。
表1实施例1所处理铝土矿化学成分对比
图7XRD分析结果显示，铝土矿原矿中各成分主要组成物相为三水铝石、一水软铝石、高岭石、锐钛矿、赤铁矿、锥石以及有机质。
其中：
三水铝石（PDF#70-2038）对应22个峰，分别是18.362°，20.379°，20.628°，26.594°，28.09°，36.486°，36.695°，37.162°，39.393°，41.769°，44.246°，45.519°，47.385°50.627°，52.254°，63.878°，66.277°，66.727°，68.961°，72.759°，77.508°，79.303°;
一水软铝石(PDF#21-1307)对应5个峰，分别是14.585°， 28.281°，38.436°，49.311°、
高岭石PDF#75-1593对应9个峰，分别是19.89°，35.46°，40.36°，41.6°，45.46°，49.43°，49.63°，54.35°，57.87°；
锐钛矿(PDF#21-1272)对应5个峰，分别是25.366°，53.95°，62.179°，62.748°70.369°、
赤铁矿(PDF#33-0664)对应5个峰，分别是40.914°，54.149°，56.21°，62.509°，71.995°；
锥石(PDF#17-0470)对应3个峰，分别是32.897°，58.133°，71.671°；
另外还有大量有机质峰12.405°，21.273°，24.45°，24.88°，24.92°，33.278°,35.307°,47.594°,50.597°,55.467°,58.618°。
图7XRD分析结果显示，铝土矿经处理后主要物相组成为三水铝石、一水软铝石、高岭石、锐钛矿、赤铁矿、碳化羟基铁、锥石。
其中三水铝石（PDF#70-2038）对应19个峰，分别是18.367°，20.602°，26.564°，26.946°，36.434°，37.712°，41.8°，44.193°，49.361°，52.195°，54.433°，63.785°，66.443°，68.852°，69.447°，75.985°，76.147°，77.256°，77.69°；
一水软铝石(PDF#21-1307)对应5个峰，分别是14.585°， 28.281°，38.436°，49.311°；
高岭石（PDF#78-2110）对应11个峰，分别是12.447°，33.077°，41.672°，45.44°，47.307°50.532°，54.689°，57.589°，62.538°，66.184°，66.792°；
锐钛矿（PDF#73-1764）对应4个峰，分别是25.367°，37.908°，54.05°，62.278°；
赤铁矿（DF#85-0987）对应4个峰，分别是；33.211°，35.728°，39.319°，72.032°；
锥石（PDF#17-0470）对应5个峰，分别是18.505°，24.975°，27.966°，36.66°，50.725°；
碳化羟基铁（PDF#84-0283）对应15个峰，分别是12.203°，12.347°，20.355°，24.737°，24.737°，25.289°，33.5°，33.616°，39.491°，40.113°，44.064°，44.304°，45.544°，45.793°，47.361°；
经过等离子体处理前后铝土矿物XRD分析发现，经等离子体处理后几乎没有变化，高岭石、锐钛矿、赤铁矿发生了晶型改变，有机质峰消失，出现了新的化合物碳化羟基铁。结合表1结果说明经大气微等离子体电晕放电处理后，有机质含量大幅度降低，已经到了无法检测到的水平，新的化合物碳化羟基铁应该是从有机物脱碳后的产物，已经对铝土矿溶出没有影响。
实施例二
通过控制装置1利用PLC控制按顺序启动研磨筛分装置2、铝土矿仓3、上料装置4、电晕放电系统5、有机质处理腔6、出料装置7、处理后铝土矿仓8。控制装置1控制整个大气微等离子体电晕放电处理铝土矿有机质装置的前后协调以及生产的顺畅运行。
通过控制装置1启动研磨筛分装置2，将其研磨筛分成40~70目后送入铝土矿仓3，研磨筛分装置台时产量5t/h，出料时铝土矿粒度为40~100目并送入铝土矿仓3；
上料装置4将铝土矿仓3中的铝土矿经进料口11送入有机质处理腔6内；
启动大气等离子电晕放电装置5，多相位电极14与接地电极20之间通过大气微等离子体均匀分布板15在有机质处理腔6中形成等离子体电晕放电区域。大气等离子电晕放电装置5中放电电源13最大功率控制在20KW, 频率控制在2.45GHz, 电压4KV，多相位电极14相位40个；
上料装置4将铝土矿仓3中的铝土矿经进料口11送入有机质处理腔6内，待到铝土矿加入量达到有机质处理腔的10%vol时启动搅拌器21并同时启动大气等离子电晕放电装置5，多相位电极14与接地电极20之间通过大气微等离子体均匀分布板15在有机质处理腔6中形成大气微等离子体电晕放电，搅拌器21转动速度为10r/min；
电晕放电系统5功率随铝土矿加入量增加按比例增加，待有机质处理腔6内铝土矿达到2/3vol时（5t，铝土矿内腔尺寸φ2500mm×1500mm），功率加到20KW，铝土矿温度由控制装置1控制，最高温度不得超过150℃；处理时间为120min；铝土矿出料温度为140℃；处理结束后控制装置1关闭放电电源13，利用搅拌器21推动铝土矿进入出料装置6进入处理后料仓7待用。
表2为本实施例二的铝土矿原矿及铝土矿经大气微等离子体电晕放电处理后成分对比。结果显示，铝土矿原矿中有机质含量为0.501%wt，经经大气微等离子体电晕放电处理后处理后变为0.150%wt,下降了70.00%，已经达到了铝土矿有机质使用标准。
表2 等离子体前后铝土矿处理化学成分对比
图8 XRD分析结果所示，实施例二铝土矿原矿中主要物相组成为三水铝石、一水软铝石、铝酸三钙、钛酸镍、稼、GaO2H、赤铁矿、尖晶石及有机质高锰酸四苯基膦和对硝基苯酚。
其中三水铝石（PDF#70-2038）占据了39个峰，分别是18.347°，20.582°，21.779°，28.039°，30.303°，31.694°，32.816°，33.132°，36.631°，38.336°，39.321°，40.183°，40.242°，41.127°，41.231°，44.256°，44.753°，45.603°，46.192°，50.076°，52.344°，54.413°，54.57°，55.406°，56.484°，58.07°，58.474°，60.015°，61.788°，62.489°，62.931°，66.423°，66.771°，67.909°，71.556°，77.38°，78.623°，79.13°，79.409°，79.519°；
赤铁矿有两种晶型,其中赤铁矿（PDF#85-0987）有7个峰,分别是24.22°，33.231°，35.748°，40.976°，62.616°，64.209°，79.031°;赤铁矿（PDF#86-0550）（α-Fe2O3）有5个峰，分别是49.503°，57.647°，72°，77.78°，78.813 °；
稼(PDF#31-0540)有一个峰71.838°;
氧氢化钾GaO2H(PDF#06-0180)有11个峰，分别是21.417°，35.204°，36.589°，37.156°，40.659°，51.192°，53.929°，59.921°，63.969°，68.937°，72.613°；
铝酸三钙(PDF#32-0148)有18个峰，分别是12.875°，21.014°，25.516°，26.627°，30.251°，37.057°，37.85°，39.636°，47.436°，47.834°，48.049°，50.373°，58.19°，58.936°，59.513°，62.184°，64.697°，68.27°；
尖晶石(PDF#47-0254)有11个峰，分别是20.49°，28.76°，32.299°，33.895°，35.925°，41.363°，46.108°，66.238°，67.019°，69.264°，76.205°；
钛酸镍(PDF#33-0960)有5个峰，分别是24.151°，41.899°，56.226°，64.088°，75.127°；
有机质对羟基硝基酚(PDF#50-2237)及高锰酸四苯基膦(PDF#24-1874)峰12.553°，14.706°，17.793°，18.793°，25.3°，27.079°，33.645°，49.765°，54.127°，14.467°，25.308°。
图8 XRD分析结果所示，处理后铝土矿中主要物相组成为三水铝石、赤铁矿、稼、氧氢化镓GaO2H、铝酸三钙、尖晶石、钛酸镍。其中：
三水铝石占据39个峰，18.347°，20.338°，20.582°，26.544°，26.926°，28.039°，28.759°，33.847°，35.189°，35.841°，36.414°，36.631°，37.099°，37.692°，38.336°，40.126°，41.78°，43.391°，43.696°，44.173°，45.896°，46.192°，47.395°，49.228°，50.532°，52.175°，52.674°，54.413°，55.406°，55.847°，57.863°，58.581°，62.931°，63.765°，67.503°，67.909°，68.832°，69.427°，79.13°；
赤铁矿两个晶型，其中赤铁矿（PDF#85-0987）有8个峰，分别是33.231°，35.748°，39.339°，49.594°，64.209°，66.212°，75.707°，79.031°；赤铁矿（PDF#86-0550）（α-Fe2O3）有2个峰，分别是43.547°，57.647°；
稼(PDF#31-0540)有三个峰，分别是40.46°，45.539°，62.54°；
氧氢化镓GaO2H(PDF#06-0180)有10个峰，分别是17.992°，21.417°，33.619°，37.156°，37.156°，45.704°，51.192°，53.929°58.174°，62.384°，65.022°，66.701°，67.799°，68.937°；
铝酸三钙(PDF#32-0148)有18个峰，分别是20.086°，21.014°，23.466°，25.516°，33.228°，35.597°，37.85°，38.852°，39.636°，44.507°，48.049°，50.788°，55.345°，55.776°，59.094°，59.513°，62.017°，69.824°；
尖晶石(PDF#47-0254)有11个峰，分别是17.624°，27.234°，33.895°，38.253°，41.363°，41.705°，53.571°，56.114°，64.647°，67.019°，76.205°；
钛酸镍(PDF#33-0960)有6个峰，分别是24.151°，33.109°，40.874°，49.468°，54.037°，78.871°。
对比实施例二铝土矿利用大气微等离子体电晕放电处理前后XRD物相组成及峰值发现，经大气微等离子体电晕放电处理后，有机物峰消失，其他物相基本没有变化，但赤铁矿两个晶型互有转化，赤铁矿（PDF#85-0987）多了一个峰，赤铁矿（PDF#86-0550）（α-Fe2O3）从5个峰减为2个峰，稼从一个峰变成三个峰，氧氢化镓GaO2H少了一个峰，说明经等离子体处理后，在降低有机物的同时，物相晶型也发生变化，Ga及GaO2H及活性提高。
根据实施例一和实施例二结果发现，利用大气微等离子体电晕放电处理铝土矿，在不破坏铝土矿原有物相组成结构的前提下，可以将铝土矿中有机质含量降低到0.1~0.15%wt,有机物含量降低了60~75%wt。大大降低了铝土矿溶出过程中有机质对溶出性能的影响，是一种直接从源头上解决铝土矿有机质的工艺简单、效果显著的办法。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一些实施例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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