專利名稱：一種硫酸熟化去除低品位鋁土礦中鈦鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種利用低品位鋁土礦生產(chǎn)鋁硅合金的過程中鋁土礦的除鈦鐵的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
·地殼中的鋁主要以三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石等氧化鋁水合物存在，除氧化鋁水合物外，還含有很多雜質(zhì)，主要是ニ氧化硅、氧化鐵、其次是ニ氧化鈦，少量鈣鎂的碳酸鹽以及鈉、鉀、釩、鎵、鋅等。其中二氧化硅主要是以高嶺石(Aipr2S1CV2HaOX綠泥石、水白云母等硅酸鹽礦物存在；鐵主要是以赤鐵礦(deA)存在，有時含有針鐵礦(FeOOH ) ;ニ氧化鈦多以銳鈦礦和金紅石存在，它們在鋁土礦中的分散程度有很大差別。我國鋁土礦以一水硬鋁石為主，儲量占98. 46%，三水鋁石型較少，僅占
I.54%。一水硬鋁石型鋁土礦具有高鋁、高硅、低鐵的特點，使用這種礦石生產(chǎn)氧化鋁與三水鋁石相比其融出性能差、エ藝復(fù)雜、成本高。全世界鋁約25%都用于鑄造合金，鋳造合金主要是鋁硅系。由于鋁硅合金具有良好的機械性能，硬度大、比重低，耐腐蝕性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車汽缸、焊絲、空調(diào)轉(zhuǎn)子等領(lǐng)域。目前生產(chǎn)鋁硅合金的主流方法是純鋁純硅熔配法。先生產(chǎn)出電解鋁、鎳、銅等金屬，然后熔配各種鋁基中間合金，再根據(jù)合金成分要求將電解鋁以及各種中間合金按照比例加入熔爐內(nèi)熔清，澆注鑄件。這些純金屬的生產(chǎn)過程復(fù)雜，對原料要求嚴(yán)格，例如氧化鋁的生產(chǎn)過程中鋁硅比過低，則能耗上升，成本増加。據(jù)報道，鋁土礦鋁硅比從11降到7. 5，采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁成本増加14. 5%。而且生產(chǎn)鋁硅合金的原料多在不同冶金廠生產(chǎn)，中間合金需要多次熔配。所以生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，周期長，運輸量大，投資規(guī)模大，能耗高，成本増加，而且環(huán)境污染嚴(yán)重。近年來，隨著鋁土礦資源的枯竭和國家對節(jié)能環(huán)保、二次資源利用的倡導(dǎo)，國內(nèi)很多學(xué)者提出了采用不同的方法、不同的原料生產(chǎn)鋁硅合金。電熱法生產(chǎn)鋁硅合金以含有氧化鋁和ニ氧化硅的礦物為原料，以碳質(zhì)原料為還原劑，經(jīng)電爐直接還原熔煉制得，省去了先制備氧化鋁和純金屬配熔的過程。但是在還原熔煉過程中，所有的金屬氧化物均被還原成金屬，除鎂全部揮發(fā)外，其余金屬均進入合金中。鐵能與鋁、硅結(jié)合成為金屬化合物，如AlaFaSij ;鈦與鋁生成·ΠΑ1,,并增大合金的黏度，為合金的進ー步處理帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出ー種硫酸熟化去除低品位鋁土礦中鈦、鐵的エ藝，該エ藝能夠有效地降低鋁土礦中的金屬雜質(zhì)鈦、鐵，從而減少利用低品位鋁土礦作為原料生產(chǎn)鋁硅合金中鈦、鐵的含量，在源頭上控制金屬雜質(zhì)的含量，提高鋁土礦中鋁硅品位，從而提高鋁娃合金的質(zhì)量。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)ー種硫酸熟化去除低品位鋁土礦中鈦鐵的方法，經(jīng)過下列各步驟
(1)熟化將鋁 土礦細磨到顆粒粒徑小于O.074mm，再按鋁土礦與濃硫酸的質(zhì)量比為I O. 5 2與質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸混合成漿料，然后將漿料在馬弗爐中升溫至在100°C 300°C條件下進行焙燒30min 180min，得到熟料；
(2)浸出在30°C 90°C下，按液固比為2 10 I將步驟(I)所得熟料加入到濃度為lmol/L 5mol/L的硫酸溶液中，進行浸出IOmin 240min ；
(3)過濾和干燥將步驟(2)所得浸出后的漿料經(jīng)過濾分離，得到固體產(chǎn)物和濾液，再將固體產(chǎn)物經(jīng)3 5次水洗后，烘干至水分小于2%，即得到去除鈦鐵的鋁土礦，是適用于生產(chǎn)鋁硅合金的原料。所述步驟(I)中的鋁土礦的化學(xué)成分為Al2O3 20 60wt%、Si02 10 60wt%、Fe203
1.14 11. 36wt%、TiO2 I. 68 8. 32wt%、余量為雜質(zhì)。所述步驟(3)中的濾液作為硫酸溶液循環(huán)使用。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果
(1)本發(fā)明采用低品位鋁土礦、濃硫酸為原料，エ藝簡單，廢酸便于回收利用；
(2)依據(jù)本發(fā)明的エ藝路線，鋁土礦的除鈦鐵效果好，成本低，同時還可以除去其他的金屬雜質(zhì)；
(3)本發(fā)明制備的產(chǎn)品中能達到鈦的質(zhì)量彡O.9wt. %，鐵的含量彡O. 7wt. %。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進ー步的詳細說明。所用鋁土礦的主要化學(xué)成分如下
鋁土礦 A 的化學(xué)成分為A1203 46. 20wt%、SiO2 37. 05wt%、Fe2O3 5. 31wt%、TiO2
2.28wt%、余量為雜質(zhì)。鋁土礦B 的化學(xué)成分為A1203 57. 86wt%、SiO2 19. 60wt%、Fe2O3 I. 31wt%、TiO25. 14wt%、余量為雜質(zhì)。實施例I
(1)熟化將鋁土礦A細磨到顆粒粒徑小于O.074mm，再按鋁土礦與濃硫酸的質(zhì)量比為I O. 5與質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸混合成漿料，然后將漿料在馬弗爐中升溫至100°C條件下進行焙燒30min，得到熟料；
(2)浸出在30°C下，按液固比為2 I將步驟(I)所得熟料加入到濃度為2mol/L的硫酸溶液中，進行浸出240min ；
(3)過濾和干燥將步驟(2)所得浸出后的漿料經(jīng)過濾分離，得到固體產(chǎn)物和濾液，濾液作為硫酸溶液循環(huán)使用，再將固體產(chǎn)物經(jīng)3次水洗后，烘干至水分小于2%，即得到去除鈦鐵的鋁土礦，其中鈦的質(zhì)量含量為I. 2wt% ;鐵的含量為O. 78wt%。實施例2
Cl)熟化將鋁土礦A細磨到顆粒粒徑為O. 070mm,再按鋁土礦與濃硫酸的質(zhì)量比為I : O. 8與質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸混合成漿料，然后將漿料在馬弗爐中升溫至300°C條件下進行焙燒90min，得到熟料；
(2)浸出在90°C下，按液固比為5 I將步驟(I)所得熟料加入到濃度為4mol/L的硫酸溶液中，進行浸出60min ；
(3)過濾和干燥將步驟(2)所得浸出后的漿料經(jīng)過濾分離，得到固體產(chǎn)物和濾液，濾液作為硫酸溶液循環(huán)使用，再將固體產(chǎn)物經(jīng)4次水洗后，烘干至水分為1%，即得到去除鈦鐵的鋁土礦，其中鈦的質(zhì)量含量為O. 93wt% ;鐵的含量為O. 74wt%。實施例3
Cl)熟化將鋁土礦A細磨到顆 粒粒徑為O. 062mm,再按鋁土礦與濃硫酸的質(zhì)量比為1:1.2與質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸混合成漿料，然后將漿料在馬弗爐中升溫至200°C條件下進行焙燒180min，得到熟料；
(2)浸出在90°C下，按液固比為8 I將步驟(I)所得熟料加入到濃度為5mol/L的硫酸溶液中，進行浸出60min ；
(3)過濾和干燥將步驟(2)所得浸出后的漿料經(jīng)過濾分離，得到固體產(chǎn)物和濾液，濾液作為硫酸溶液循環(huán)使用，再將固體產(chǎn)物經(jīng)4次水洗后，烘干至水分為I. 5%，即得到去除鈦鐵的鋁土礦，其中鈦的質(zhì)量含量為O. 54wt% ;鐵的含量為O. 48wt%0實施例4
Cl)熟化將鋁土礦B細磨到顆粒粒徑為O. 073mm,再按鋁土礦與濃硫酸的質(zhì)量比為I : I與質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸混合成漿料，然后將漿料在馬弗爐中升溫至100°C條件下進行焙燒60min，得到熟料；
(2)浸出在60°C下，按液固比為5 I將步驟(I)所得熟料加入到濃度為3mol/L的硫酸溶液中，進行浸出90min ；
(3)過濾和干燥將步驟(2)所得浸出后的漿料經(jīng)過濾分離，得到固體產(chǎn)物和濾液，濾液作為硫酸溶液循環(huán)使用，再將固體產(chǎn)物經(jīng)5次水洗后，烘干至水分小于2%，即得到去除鈦鐵的鋁土礦，其中鈦的質(zhì)量含量為I. 48wt% ;鐵的含量為O. 28wt%。實施例5
Cl)熟化將鋁土礦B細磨到顆粒粒徑小于O. 074mm，再按鋁土礦與濃硫酸的質(zhì)量比為I : 2與質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸混合成漿料，然后將漿料在馬弗爐中升溫至200°C條件下進行焙燒180min，得到熟料；
(2)浸出在90°C下，按液固比為8 I將步驟(I)所得熟料加入到濃度為lmol/L的硫酸溶液中，進行浸出60min ；
(3)過濾和干燥將步驟(2)所得浸出后的漿料經(jīng)過濾分離，得到固體產(chǎn)物和濾液，濾液作為硫酸溶液循環(huán)使用，再將固體產(chǎn)物經(jīng)3次水洗后，烘干至水分小于2%，即得到去除鈦鐵的鋁土礦，其中鈦的質(zhì)量含量為O. 39wt% ;鐵的含量為O. 28wt%。實施例6
Cl)熟化將鋁土礦B細磨到顆粒粒徑小于O. 074mm，再按鋁土礦與濃硫酸的質(zhì)量比為1:1.6與質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸混合成漿料，然后將漿料在馬弗爐中升溫至300°C條件下進行焙燒180min，得到熟料；
(2)浸出在60°C下，按液固比為10 I將步驟(I)所得熟料加入到濃度為5mol/L的硫酸溶液中，進行浸出240min ；
(3)過濾和干燥將步驟(2)所得浸出后的漿料經(jīng)過濾分離，得到固體產(chǎn)物和濾液，濾液作為硫酸溶液循環(huán)使用，再將固體產(chǎn)物經(jīng)4次水洗后，烘干至水分小于2%，即得到去除鈦鐵的鋁土礦，其中鈦的質(zhì)量含量為O. 70wt%，鐵的含量為O. 43wt%0·
權(quán)利要求
1.ー種硫酸熟化去除低品位鋁土礦中鈦鐵的方法，其特征在于經(jīng)過下列各步驟 (1)將鋁土礦細磨到顆粒粒徑小于O.074mm，再按鋁土礦與濃硫酸的質(zhì)量比為I :O. 5 2與質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸混合成漿料，然后將漿料在100°C 300°C條件下進行焙燒30min 180min,得到熟料； (2)在30°C 90°C下，按液固比為2 10 I將步驟(I)所得熟料加入到濃度為Imol/L 5mol/L的硫酸溶液中，進行浸出IOmin 240min ； (3)將步驟(2)所得浸出后的漿料經(jīng)過濾分離，得到固體產(chǎn)物和濾液，再將固體產(chǎn)物經(jīng)3 5次水洗后，烘干至水分小于2%，即得到去除鈦鐵的鋁土礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫酸熟化去除低品位鋁土礦中鈦鐵的方法，其特征在于所述步驟(3)中的濾液作為硫酸溶液循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硫酸熟化去除低品位鋁土礦中鈦鐵的方法，通過將破碎后的鋁土礦細磨，并與濃硫酸按一定比例混合成漿狀，在一定溫度下進行焙燒，焙燒后的熟料在稀硫酸中浸出，固液分離后，固體產(chǎn)物經(jīng)水洗后，烘干至水分小于2%，獲得適用于生產(chǎn)鋁硅合金的原料。本發(fā)明采用低品位鋁土礦、濃硫酸為原料，工藝簡單，廢酸便于回收利用；依據(jù)本發(fā)明的工藝路線，鋁土礦的除鈦鐵效果好，成本低，同時還可以除去其他的金屬雜質(zhì)；本發(fā)明制備的產(chǎn)品中能達到鈦的質(zhì)量≤0.9wt.%，鐵的含量≤0.7wt.%。
文檔編號C22B3/08GK102703692SQ20121011118
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者伍繼君, 劉大春, 周陽, 戴永年, 楊斌, 王俠前, 謝克強, 馬文會, 魏奎先, 龍萍 申請人:昆明理工大學(xué)