一種從低鐵鋁精礦溶鋁渣中回收鋁的方法與流程
2023-06-01 18:17:21 6
本發明涉及一種低鐵鋁精礦溶鋁渣中回收鋁的方法，屬於硫鐵礦資源綜合利用技術領域。
背景技術：
廣西某地區硫鐵礦中除含有黃鐵礦礦物外,伴生有一水硬鋁石、葉蠟石、綠泥石、高嶺石、銳鈦礦等礦物，以及伴生鎵、鈧、鈮等稀貴金屬成分，具有貧、雜、細等特點。經國內科研院校科技攻關，確定了東巴鳳硫鐵礦選礦工藝路線，可完全利用硫鐵礦原礦，分別選出硫精礦、鋁精礦、葉臘石粉精礦和耐火粘土等四類合格產品，實現無尾化選礦。科技攻關表明：該硫鐵礦的質量好，硫含量49.32％，硫回收率大於97％，制酸後燒渣中鐵含量大於63％；鋁精礦的鋁矽比(al2o3/sio2即a/s)達6.92、al2o3含量69.22％、鋁精礦產率大於16％，該鋁精礦具有高鋁低鐵特點，有用鋁礦物主要為一水硬鋁石。
鋁精礦經過鹼溶浸出得到的溶鋁渣,還含有可以回收利用的鋁資源，但這部分鋁資源達不到拜耳法工藝生產的要求，不能進行拜耳法回收。而如果不對這一部分鋁資源進行回收會造成資源的浪費，不符合企業對資源綜合回收利用的發展需求。因此，尋找一種工藝能夠有效的回收鋁熔渣的鋁資源以及其他有價值的元素是非常有現實意義的。
技術實現要素：
本發明的目的是提出一種從低鐵鋁精礦溶鋁渣中回收鋁的方法，能夠富集鋁精礦溶鋁渣中的鋁，使鋁元素得到回收。
本發明的技術方案是：一種從低鐵鋁精礦溶鋁渣中回收鋁的方法，包括以下步驟：
原料鋁精礦的主要成分和質量百分含量為：al2o362.56％、sio211.94％、tio25.11％、tfe0.65％、nb2o30.022％、sc2o348g/t，ga0.0018％，稀土總量0.029％，
原料鋁精礦溶鋁渣的主要成分和質量百分含量為：al2o324.22％、sio219.44％、tio28.53％、fe1.62％、nb0.025％、sc2o377g/t，稀土總量0.0518％，
(1)選擇性酸浸：先稱取一定量的溶鋁渣，按水與溶鋁渣的體積/重量比＝0.5～2/1的比例加入水，把溶鋁渣攪拌成漿狀，然後按硫酸與溶鋁渣的體積/重量比＝0.5～1.5/1的比例稱取工業濃硫酸，加入到溶鋁渣漿液中，過程迅速攪拌均勻，反應5分鐘～20分鐘後，再按水與溶鋁渣的體積/重量比＝3～8/1的比例量取水，加入到反應液中攪拌反應30分鐘～120分鐘，過濾，洗滌，得到浸出渣及浸出液；
(2)沉鋁：步驟(1)浸出液在攪拌條件下緩慢加入氨水，當終點ph值為1～3時，停止通入氨水，並繼續攪拌反應30分鐘，過濾，洗滌，得到粗硫酸鋁銨和沉鋁後液；
(3)重結晶：將步驟(2)得到的粗硫酸鋁銨在常壓下按液固比的體積/重量比為0.5～3/1的溶解於水中，溶解溫度為80℃～120℃，冷卻結晶的溫度為0℃～40℃，結晶完全後經過濾，洗滌得到精硫酸鋁銨；
(4)鹼轉化：將步驟(3)得到的精硫酸鋁銨重新配置成溶液，加入氨水調節ph值，至終點ph值為8～13時停止加入氨水，在反應溫度為25℃～65℃，反應時間1小時～3小時，過濾，洗滌得到氫氧化鋁沉澱和硫酸銨溶液；
(5)烘乾、焙燒：將步驟(4)得到的氫氧化鋁先於100℃下烘乾，再在600℃～1450℃下焙燒，得到氧化鋁產品。
除另有說明外，本發明所述的百分比均為質量百分比，各組分含量百分數之和為100％。液固比是指液體的體積與固體的重量比。
本發明涉及的一種從低鐵鋁精礦熔鋁渣中回收鋁的方法的化學反應為：
3h2so4+al2o3＝al2(so4)3+3h2o
al2(so4)3+2nh4oh+h2so4+24h2o＝2(nh4al(so4)2·12h2o)
nh4al(so4)2·12h2o+3nh4oh＝al(oh)3+2(nh4)2so4+12h2o
2al(oh)3＝al2o3+3h2o。
附圖說明
圖1是本發明所述的從低鐵鋁精礦溶鋁渣中回收鋁的方法的工藝流程圖。
具體實施方式
以下通過實施例對本發明的技術方案作進一步詳細說明。
實施例1
本發明所述的從低鐵鋁精礦溶鋁渣中回收鋁的方法的一個實例，包括如下步驟：
第一步，稱取100g溶鋁渣於燒杯中，加入100ml水並攪拌均勻，在強烈攪拌條件下緩慢加入70ml工業級的濃硫酸，攪拌反應5分鐘，再迅速加入400ml水，繼續反應40分鐘，得到的反應液轉入抽濾漏鬥進行過濾，然後用水洗滌4次，抽乾，得到浸出渣及浸出液。該步驟鋁的浸出率為74.7％。
第二步，將浸出液轉入燒杯中，在攪拌條件下加入氨水，調節ph值為1時，停止通入氨水，繼續攪拌30分鐘，過濾，用水洗滌2次，抽乾，得到粗硫酸鋁銨和沉鋁後液。
第三步，按液固比的體積/重量比＝1/1的比例將粗硫酸鋁銨溶解於水中，溶解溫度為80℃，待粗硫酸鋁銨溶解完全後，過濾，濾液返回燒杯中進行冷卻結晶，冷卻結晶的溫度為15℃，結晶完全後，過濾，用水洗滌3次，抽乾，得到精硫酸鋁銨。
第四步，將精硫酸鋁銨晶體溶解配置成0.2mol/l的硫酸鋁銨溶液，通入氨水調節溶液的ph值為8，反應溫度為25℃，反應1小時後，過濾，洗滌3次，抽乾，得到氫氧化鋁沉澱和硫酸銨溶液。
第五步，將氫氧化鋁置於烘箱中乾燥5小時，再置於馬弗爐中焙燒2小時，焙燒溫度650℃，所得到氧化鋁純度大於98.5％。
實施例2
本發明所述的從低鐵鋁精礦溶鋁渣中回收鋁的方法的另一個實例，包括如下步驟：
第一步，先稱取100g溶鋁渣於燒杯中，加入150ml水並攪拌均勻，在強烈攪拌條件下緩慢加入80ml工業級的濃硫酸，攪拌反應8分鐘，再迅速加入450ml水，繼續反應60分鐘，得到的反應液轉入抽濾漏鬥進行過濾，然後用水洗滌5次，抽乾，得到浸出渣及浸出液。該步驟鋁的浸出率為75.8％。
第二步，將浸出液轉入燒杯中，在攪拌條件下加入氨水，調節ph值為2時，停止通入氨水，繼續攪拌1小時，過濾，用水洗滌3次，抽乾，得到粗硫酸鋁銨和沉鋁後液。
第三步，按液固比的體積/重量比＝2/1的比例將粗硫酸鋁銨溶解於水中，溶解溫度為100℃，待粗硫酸鋁銨溶解完全後，過濾，濾液返回燒杯中進行冷卻結晶，冷卻結晶的溫度為25℃，結晶完全後，過濾，用水洗滌4次，抽乾，得到精硫酸鋁銨。
第四步，將精硫酸鋁銨晶體溶解配置成0.4mol/l的硫酸鋁銨溶液，通入氨水調節溶液的ph值為10，反應溫度為40℃，反應2小時後，過濾，洗滌4次，抽乾，得到氫氧化鋁沉澱和硫酸銨溶液。
第五步，將氫氧化鋁置於烘箱中乾燥8小時，再置於馬弗爐中焙燒5小時，焙燒溫度1000℃，所得到的氧化鋁純度大於99.2％。
實施例3
本發明所述的從低鐵鋁精礦溶鋁渣中回收鋁的方法的再一個實例，包括如下步驟：
第一步，先稱取100g溶鋁渣於燒杯中，加入200ml水並攪拌均勻，在強烈攪拌條件下緩慢加入90ml工業級的濃硫酸，攪拌反應10分鐘，再迅速加入600ml水，繼續反應80分鐘，得到的反應液轉入抽濾漏鬥進行過濾，然後用水洗滌5次，抽乾，得到浸出渣及浸出液。該步驟鋁的浸出率為74.3％。
第二步，將浸出液轉入燒杯中，在攪拌條件下加入氨水，調節ph值為3時，停止通入氨水，繼續攪拌2小時，過濾，用水洗滌4次，抽乾，得到粗硫酸鋁銨和沉鋁後液。
第三步，按液固比的體積/重量比＝3/1的比例將粗硫酸鋁銨溶解於水中，溶解溫度為120℃，待粗硫酸鋁銨溶解完全後，過濾，濾液返回燒杯中進行冷卻結晶，冷卻結晶的溫度為40℃，結晶完全後，過濾，用水洗滌5次，抽乾，得到精硫酸鋁銨。
第四步，將精硫酸鋁銨晶體溶解配置成0.6mol/l的硫酸鋁銨溶液，通入氨水調節溶液的ph值為12，反應溫度為65℃，反應3小時後，過濾，洗滌5次，抽乾，得到氫氧化鋁沉澱和硫酸銨溶液。
第五步，將氫氧化鋁置於烘箱中乾燥10小時，再置於馬弗爐中焙燒10小時，焙燒溫度1300℃，所得到氧化鋁純度大於99.3％。