一種低品位鋁土礦綜合利用的方法
2023-10-23 00:51:42 1
一種低品位鋁土礦綜合利用的方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋁土礦綜合利用的方法，尤其涉及一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，包括下述步驟：（1）將磨礦後的低品位鋁土礦與鹽酸混合；（2）反應降溫後進行固液分離及洗滌；（3）將步驟（2）所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉澱及氯化鈉溶液，然後進行固液分離洗滌；（4）將步驟（3）得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣；（5）將步驟（3）所得氯化鈉溶液經離子膜電解槽電解後得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；（6）將步驟（5）從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟（3）循環使用。本發明環保效能顯著，能使低品位鋁土礦中的鋁、鐵、矽有效分離實現綜合利用。
【專利說明】一種低品位鋁土礦綜合利用的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋁土礦綜合利用的方法，尤其涉及一種低品位鋁土礦綜合利用的方法。
【背景技術】
[0002]多年來，隨著國民經濟的快速發展，我國鋼鐵工業與氧化鋁工業獲得的空前發展，成為世界生產鋼鐵與氧化鋁的第一生產大國，但由於資源短缺，我國鐵礦石大量依靠國外進口，在鐵礦石定價方面無話語權，使得我國鋼鐵工業的進一步發展受到制約。我國氧化鋁工業隨著國民經濟的快速發展也得到迅猛發展，據目前我國氧化鋁企業達40多家，已建和在建產能達5050多萬噸/年，其中處理國內鋁土礦的產能為3700萬噸/年。2012年全國氧化鋁產量3769.6萬噸，是世界第一大氧化鋁生產國。但我國是鋁土礦資源相對貧乏的國家，若按已探明的A/S大於5的鋁土礦基礎儲量5.3億噸計，只能維持約9年的生產需求。同時各氧化鋁企業對優質鋁土礦的大量採購和激烈競爭，使供礦品位下降十分明顯。我國多數氧化鋁廠將被迫採用品位較低的鋁土礦，這將引起氧化鋁企業物耗能耗增加、效率下降、生產成本上升等嚴重問題。隨著鋁土礦品位的不斷下降，綜合利用低品位鋁土礦不僅能緩解我國鋁土礦短缺危機增加可用鋁土礦數量，而且能避免我國氧化鋁工業受國外礦商控制的局面。
[0003]目前，氧化鋁生產主要採用拜耳法，該工藝適合礦石A/S彡5.5鋁土礦石，4.0 ^ A/S < 5.5的礦石一般採用選礦拜耳法或串聯法，A/S ^ 4.0的礦石目前都棄之不用。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題本發明針對低品位鋁土礦提供一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，目的是能使低品位鋁土礦中的鋁、鐵、矽有效分離併合理利用。
[0005]為達到上述目的，本發明是這樣實現的:
一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，它包括下述步驟:
(1)將磨礦後的低品位鋁土礦與鹽酸混合，並加入至耐鹽酸反應釜中進行反應，反應溫度5(Tl80°C，反應時間5?150min，鹽酸濃度10%?36%，鹽酸中的HCl與低品位鋁土礦中氧化鋁及氧化鐵的摩爾比為4?9:1 ;
(2)反應降溫後進行固液分離及洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液及高矽渣，實現鋁鐵與矽分離；
(3)將步驟(2)所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉澱及氯化鈉溶液，然後進行固液分離洗漆;
(4)將步驟(3)得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣，簡易拜耳法工藝包括原料調配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發工序； (5)將步驟(3)所得氯化鈉溶液經離子膜電解槽電解後得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；
(6)將步驟(5)從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟(3)循環使用；
(7)將步驟(5)得到的氫氣和氯氣經淨化後在合成爐內合成氯化氫氣體，冷卻後用水吸收得到鹽酸，返回步驟(I)循環使用。
[0006]所述步驟(5)中，離子膜電解槽的陽極為鍍鎳鋼網或鍍β - Pb02鈦網；陰極採用網狀活性鎳；離子膜為全氟磺酸膜、全氟羧酸膜或磺酸與羧酸的複合膜。
[0007]所述步驟(5)中，離子膜電解槽單槽的運行電流密度為800?5000A/m2 ;電解溫度為 60°C?80°C。
[0008]所述步驟(2)所得高矽渣用於製備高矽填料、白炭黑、矽膠、水玻璃、活性矽酸鈣、偏矽酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。
[0009]所述步驟(4)所得高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅。
[0010]所述低品位鋁土礦包括低品位一水硬鋁石型鋁土礦、低品位一水軟鋁石型鋁土礦和低品位三水鋁石型鋁土礦。
[0011]本發明的優點效果:本發明不添加任何助劑，可使低品位鋁土礦中氧化鋁和鐵有效浸出，氧化鋁的浸出率可達到85%以上，鐵的浸出率可達90%以上。本發明工藝流程中實現了鹽酸和氫氧化鈉的循環，得到冶金級氧化鋁產品、優質煉鐵原料高鐵渣、氧化矽富集程度高的高矽渣，實現資源綜合利用，整個過程沒有廢氣、廢液、廢渣的排出。整體工藝主要為液相反應與燒結法和串聯法相比能耗低。本發明環保效能顯著，能使低品位鋁土礦中的鋁、鐵、矽有效分離實現綜合利用。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
原料低品位鋁土礦組成為=Al2O3:56.0%、S12:16.0%、Fe2O3:8.0%、酌減:12.9%。原料低品位鋁土礦的組成也可以採用其它組成成分及具體用量，這不能用於限定本發明的保護範圍。
[0013]取100g上述低品位鋁土礦，將低品位鋁土礦幹法磨礦，將36%的鹽酸加入到耐鹽酸反應釜中與低品位鋁土礦混合，低品位鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:9，加熱至80°C，反應時間150分鐘，反應降溫後固液分離洗漆，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高矽渣，實現鋁鐵與矽分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉澱及氯化鈉溶液，然後進行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣，簡易拜耳法工藝包括原料調配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發工序；將得到的氯化鈉溶液經淨化後引入離子膜電解槽進行電解，電解槽的陽極為鍍β- PbO2鈦網，陰極採用網狀活性鎳，離子膜為全氟羧酸膜，運行電流密度為5000A/m2，電解溫度為60°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回沉澱氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環使用；氫氣和氯氣經淨化後在合成爐內合成氯化氫氣體，冷卻後用水吸收得到鹽酸，返回低品位鋁土礦鹽酸溶出工序循環使用。
[0014]實施例2 取100g實施例1中採用的低品位鋁土礦，將低品位鋁土礦幹法磨礦，將10%的鹽酸加入到耐鹽酸反應釜中與低品位鋁土礦混合，低品位鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:7，加熱至180°C，反應時間150分鐘，反應降溫後固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高矽渣，實現鋁鐵與矽分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉澱及氯化鈉溶液，然後進行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣，簡易拜耳法工藝包括原料調配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發工序；將得到的氯化鈉溶液經淨化後引入離子膜電解槽進行電解，電解槽的陽極為鍍鎳鋼網，陰極採用網狀活性鎳，離子膜為全氟磺酸膜，運行電流密度為800A/m2，電解溫度為80°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回沉澱氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環使用；氫氣和氯氣經淨化後在合成爐內合成氯化氫氣體，冷卻後用水吸收得到鹽酸，返回低品位鋁土礦鹽酸溶出工序循環使用。
[0015]實施例3
取100g實施例1中採用的低品位鋁土礦，將低品位鋁土礦幹法磨礦，將25%的鹽酸加入到耐鹽酸反應釜中與低品位鋁土礦混合，低品位鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:4，加熱至110°C，反應時間60分鐘，反應降溫後固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高矽渣，實現鋁鐵與矽分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉澱及氯化鈉溶液，然後進行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣，簡易拜耳法工藝包括原料調配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發等工序；將得到的氯化鈉溶液經淨化後引入離子膜電解槽進行電解，電解槽的陽極為鍍β- PbO2鈦網，陰極採用網狀活性鎳，離子膜為磺酸與羧酸的複合膜，運行電流密度為1400A/m2，電解溫度為70°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回沉澱氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環使用；氫氣和氯氣經淨化後在合成爐內合成氯化氫氣體，冷卻後用水吸收得到鹽酸，返回低品位鋁土礦鹽酸溶出工序循環使用。
[0016]
實施例4
取100g實施例1中採用的低品位鋁土礦，將低品位鋁土礦幹法磨礦，將36%的鹽酸加入到耐鹽酸反應釜中與低品位鋁土礦混合，低品位鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:8，加熱至160°C，反應時間5分鐘，反應降溫後固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高矽渣，實現鋁鐵與矽分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉澱及氯化鈉溶液，然後進行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣，簡易拜耳法工藝包括原料調配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發等工序；將得到的氯化鈉溶液經淨化後引入離子膜電解槽進行電解，電解槽的陽極為鍍β- PbO2鈦網，陰極採用網狀活性鎳，離子膜為磺酸與羧酸的複合膜，運行電流密度為1400A/m2，電解溫度為70°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回沉澱氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環使用；氫氣和氯氣經淨化後在合成爐內合成氯化氫氣體，冷卻後用水吸收得到鹽酸，返回低品位鋁土礦鹽酸溶出工序循環使用。
[0017]實施例5
取100g實施例1中採用的低品位鋁土礦，將低品位鋁土礦幹法磨礦，將20%的鹽酸加入到耐鹽酸反應釜中與低品位鋁土礦混合，低品位鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:7，加熱至120°C，反應時間30分鐘，反應降溫後固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高矽渣，實現鋁鐵與矽分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉澱及氯化鈉溶液，然後進行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣，簡易拜耳法工藝包括原料調配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發等工序；將得到的氯化鈉溶液經淨化後引入離子膜電解槽進行電解，電解槽的陽極為鍍β- PbO2鈦網，陰極採用網狀活性鎳，離子膜為磺酸與羧酸的複合膜，運行電流密度為1400A/m2，電解溫度為70°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回沉澱氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環使用；氫氣和氯氣經淨化後在合成爐內合成氯化氫氣體，冷卻後用水吸收得到鹽酸，返回低品位鋁土礦鹽酸溶出工序循環使用。
[0018]上述實施例中的高矽渣用於製備高矽填料、白炭黑、矽膠、水玻璃、活性矽酸鈣、偏矽酸鈉中的一種或兩種以上的混合物；高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅；低品位鋁土礦包括低品位一水硬鋁石型鋁土礦、低品位一水軟鋁石型鋁土礦和低品位三水鋁石型鋁土礦。
[0019]以上所述僅為本發明的優選實施例，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於，包括下述步驟: (1)將磨礦後的低品位鋁土礦與鹽酸混合，並加入至耐鹽酸反應釜中進行反應，反應溫度5(Tl80°C，反應時間5?150min，鹽酸濃度10%?36%，鹽酸中的HCl與低品位鋁土礦中氧化鋁及氧化鐵的摩爾比為4?9:1 ; (2)反應降溫後進行固液分離及洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液及高矽渣，實現鋁鐵與矽分離； (3)將步驟(2)所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉澱及氯化鈉溶液，然後進行固液分離洗漆; (4)將步驟(3)得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣，簡易拜耳法工藝包括原料調配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發工序； (5)將步驟(3)所得氯化鈉溶液經離子膜電解槽電解後得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液； (6)將步驟(5)從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟(3)循環使用； (7)將步驟(5)得到的氫氣和氯氣經淨化後在合成爐內合成氯化氫氣體，冷卻後用水吸收得到鹽酸，返回步驟(I)循環使用。
2.根據權利要求1所述的一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於:所述步驟(5)中，離子膜電解槽的陽極為鍍鎳鋼網或鍍β- Pb02鈦網；陰極採用網狀活性鎳；離子膜為全氟磺酸膜、全氟羧酸膜或磺酸與羧酸的複合膜。
3.根據權利要求1所述的一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於:所述步驟(5)中，離子膜電解槽單槽的運行電流密度為800?5000A/m2 ;電解溫度為60°C?80°C。
4.根據權利要求1所述的一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於:所述步驟(2)所得高矽渣用於製備高矽填料、白炭黑、矽膠、水玻璃、活性矽酸鈣、偏矽酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據權利要求1所述的一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於:所述步驟(4)所得高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅。
6.根據權利要求1所述的一種低品位鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於:所述低品位鋁土礦包括低品位一水硬鋁石型鋁土礦、低品位一水軟鋁石型鋁土礦和低品位三水鋁石型鋁土礦。
【文檔編號】C01F7/20GK104340998SQ201310312274
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月24日 優先權日:2013年7月24日
【發明者】李來時 申請人:瀋陽鋁鎂設計研究院有限公司