一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法
2023-05-17 02:05:26
一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法
【專利摘要】一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，採用鹼酸介質兩段溼法溶出聯合工藝分離礦中鋁、鐵和矽組分。一段鹼介質溶出過程運用拜耳法，用低鹼濃度的鋁酸鈉溶液在低溫下溶出礦中的三水鋁石，並將一段溶出液經晶體分解提取氫氧化鋁，種分母液返回一段鹼介質溶出過程；二段酸介質溶出過程是用一定濃度的硫酸溶液處理一段渣，使渣中的鋁和鐵均高效溶出並實現與矽組分等酸不溶物分離，溶出液相加氨水調節酸度，使鋁以硫酸鋁銨晶體析出並與鐵分離，分離鋁後的液相進一步升高溫度沉澱鐵得到富鐵渣，富鐵渣經煅燒後獲得可用作煉鐵原料的氧化鐵。鹼酸介質兩段溼法溶出工藝的耦合，可實現高鐵三水鋁石型鋁土礦中鋁、鐵和矽組分的分離及鋁鐵的綜合利用。
【專利說明】一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，具體地說是涉及一種採 用鹼酸介質兩段溼法溶出聯合工藝分離鋁、鐵和矽組分，最終實現高鐵三水鋁石型鋁土礦 綜合利用的方法。
【背景技術】
[0002] 鋁和鐵是國民經濟發展的支柱產業。鋁與國民經濟的關聯度高達91%，氧化鋁產 量的90%用於電解製備金屬鋁。鋁土礦是提取氧化鋁的主要原料，鐵礦石是煉鐵的主要原 料，隨著我國鋼鐵產業和氧化鋁產業的迅猛增加，鐵礦石和鋁土礦資源的供求矛盾日益突 出。近年來，我國鐵礦石和鋁土礦的對外依存度均已高達60%，加上澳大利亞鐵礦石資源的 價格連年上漲、印尼鋁土礦資源的出口限制，嚴重影響我國鋼鐵和氧化鋁工業的生產安全。 因此，依靠技術進步以開採我國尚未利用的難處理鐵、鋁資源具有重要意義。
[0003] 我國廣西和福建擁有大量特色高鐵三水鋁石型鋁土礦，僅廣西中部的貴港、賓陽 和橫縣等地已探明的三水鋁石礦資源儲量超過2億噸，是我國目前已知規模最大的高鐵三 水錯石礦礦床。商鐵二水錯石型錯土礦王要由二水錯石、針鐵礦、赤鐵礦、商嶺土、石央、銳 鈦礦等礦物組成，其主要化學成分為Al 203、Fe203、Si02和H 20等，其中含Al20320?37%，Fe203 多在20%以上，最高可達40%?50%，含Si024?12%、A/S (鋁矽比，氧化鋁和二氧化矽的質 量比)較低，一般在2. 6?5. 4之間。雖然礦石中鋁、鐵等主要組分總量較高，但當直接用於 提鋁時，礦石中A1203含量和A/S兩個重要指標均未能滿足目前氧化鋁生產工藝的要求；當 直接用於煉鐵時，A1 203含量過高影響高爐操作，且Fe203含量未達到煉鐵的要求。目前，該 礦為呆滯資源。
[0004] 多年來，國內外就高鐵鋁土礦資源的鋁鐵分離開展了大量的研究，報導較多的主 要是如下三種典型工藝：（1) "先選後冶"，即採用磁選、浮選等選礦方法獲得高品位的鋁精 礦和鐵精礦，然後分別提取鋁和鐵的方法；雖然此法能在一定程度上實現鋁鐵的分離，但 由於高鐵鋁土礦中鐵鋁礦物粒度細微、相互膠結、類質同象現象明顯，礦物的單體解離性能 差，故分離效率不高，大量選礦尾礦中夾帶的鋁和鐵難以利用，資源利用率不高。（2) "先鐵 後鋁"，即用高爐或電爐冶煉提鐵，爐渣浸出提鋁的方法；該法能有效實現鐵鋁分離，但存在 提鐵成本較高、煉鐵時造渣困難等問題。（3) "先鋁後鐵"，即為利用拜耳法先提取氧化鋁， 後從拜耳法赤泥中回收鐵的方法；對於不同類型的高鐵鋁土礦，拜耳法溶出條件不同，適於 處理（有效A1 203/活性Si02)較高的高鐵鋁土礦；赤泥中鐵回收可採用煤基還原、磁選等方 法，但回收經濟性及回收效率難以保證。
[0005] 除上述方法外，近年來也有大量的酸法研究報導，浸出介質包括鹽酸和硫酸等。以 鹽酸為浸出介質時，各種不同工藝的區別在於鐵和鋁分離方法的不同，可採用萃取分離、蒸 髮結晶-鹼介質轉化分離、直接鹼介質轉化分離等。涉及硫酸介質的方法主要包括兩段硫 酸浸出工藝、硫酸銨焙燒工藝、硫酸化焙燒工藝等。雖理論上能實現高鐵鋁土礦中鋁鐵分 離，但酸法普遍存在流程較複雜、浸出介質循環代價高、對設備要求高等問題。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是為克服現有高鐵鋁土礦鐵鋁綜合利用存在的流程複雜、能耗高等 不足，提供一種技術可行、經濟合理的鹼酸介質兩段溼法溶出處理高鐵三水鋁石型鋁土礦 的聯合工藝，實現鋁、鐵、矽組分分離並綜合利用的新方法。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0008] -種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，是採用鹼酸介質兩段溼法溶出工藝 實現鋁、鐵、矽組分的高效分離及鋁、鐵組分的產品化。該方法一段鹼介質溶出採用低溫低 鹼拜耳法實現高鐵三水鋁石型鋁土礦中以三水鋁石賦存的鋁組分的提取與產品化，二段酸 介質溶出採用一定濃度的硫酸溶液處理一段溶出渣，以實現渣中鋁和鐵的高效溶出並與矽 組分等酸不溶物分離，二段溶出液加氨水進一步分離鋁和鐵。其特徵在於該方法的操作過 程包括：
[0009] (a)將高鐵三水鋁石型鋁土礦磨細至粒度74 i! m以下後，將礦與一定Na20濃度和 分子比（定義為氧化鈉與氧化鋁的摩爾比，用MR表示）的鋁酸鈉溶液混合，鋁酸鈉溶液與 鋁土礦混合的液固比（用體積質量比表示）按照配料分子比1. 3?1. 8折算，將混合料漿於 80?150° C下反應5?120min，反應結束後趁熱進行液固分離，固相為一段溶出渣，液相 為錯酸鈉精液；
【權利要求】
1. 一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於該方法的操作過程包括： (a) 將高鐵三水鋁石型鋁土礦磨細至粒度74 μ m以下後，將礦與一定Na20濃度和分子 比的鋁酸鈉溶液混合，分子比定義為Na20與A1 203的摩爾比，用MR表示，鋁酸鈉溶液與鋁土 礦混合的液固比按照配料分子比1. 3?1. 8折算，液固比用體積質量比表示，將混合料漿置 於80?150° C下反應5?120min,反應結束後趁熱進行液固分離，固相為一段溶出漁，液 相為錯酸鈉精液；
(b) 步驟（a)結束後，將步驟（a)獲得的鋁酸鈉精液調整Na20濃度至180g/L以下，並 採用晶種分解法進行種分，獲得氫氧化鋁產品和分子比為2. 0?4. 0的種分母液，種分母液 返回至步驟（a)重新溶出高鐵三水鋁石型鋁土礦； (c) 步驟（a)結束後，分析一段溶出渣中的A1203和Fe203的含量，按照渣中A1 203和Fe203 全部與H2S04反應所需H2S04理論量的1?2. 5倍配料，將一段溶出渣與一定濃度的硫酸溶 液混合，將混合料漿置於耐酸壓力釜中於一定溫度下反應一定時間，反應結束後趁熱進行 液固分離，固相為富集矽的殘渣，液相為富含Al 3+和Fe3+的二段溶出液； (d) 步驟（c)結束後，往二段溶出液中添加一定量的氨水，將二段溶出液的酸度調節至 一定的pH值，並在低溫下攪拌反應0. 5?3h，反應結束液固分離，固相為硫酸鋁銨產品； (e) 步驟（d)結束後，將步驟（d)分離獲得的濾液至於耐酸壓力釜中，並在一定溫度下 攪拌反應〇. 5?4h，反應結束後降溫排壓並液固分離，分離獲得的液相返回至步驟（c)，用 於稀釋濃硫酸配置一定濃度的硫酸溶液，分離獲得的固相為富鐵渣，富鐵渣經煅燒後獲得 氧化鐵固相，用作煉鐵原料。
2. 根據權利要求1所述的一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於： 步驟（a)中用於溶出高鐵三水鋁石型鋁土礦的鋁酸鈉溶液Na20濃度為80?250g/L，分子 比為2. 0?4. 0。
3. 根據權利要求1所述的一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於： 步驟（c)中用於處理一段溶出渣的硫酸溶液的質量濃度為10%?50%。
4. 根據權利要求1所述的一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於： 步驟（c)中硫酸溶液處理一段溶出渣的溫度為60?150° C，反應時間為0. 5?4h。
5. 根據權利要求1所述的一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於： 步驟（d)中加氨水調節二段溶出液酸度沉鋁時的pH值為0. 5?3. 0,沉鋁溫度為20° C? 50° C〇
6. 根據權利要求1所述的一種高鐵三水鋁石型鋁土礦綜合利用的方法，其特徵在於： 步驟（e)中製備富鐵渣的溫度為90?160° C。
【文檔編號】C01F7/76GK104291383SQ201310298304
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2013年7月16日
【發明者】張盈, 高元楠, 鄭詩禮, 王曉輝, 李猛, 張懿 申請人:中國科學院過程工程研究所