一種高鐵三水鋁石型鋁土礦中鋁和鐵提取的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用堿介質兩段濕法溶出工藝處理高鐵三水鋁石型鋁土礦,以實現鋁土礦中鋁和鐵分離提取的方法。該方法一段溶出采用低堿濃度的鋁酸鈉溶液在低溫下溶出高鐵三水鋁石礦中易溶型的鋁組分,進行液固分離后,一段溶出液經種分獲得氫氧化鋁產品,種分母液返回用于溶出鋁土礦;二段溶出是對一段溶出渣,采用高分子比或低分子比的堿液在高溫高堿條件下進行處理,渣中鋁和硅進入液相,液固分離后可獲得富鐵渣,液相經稀釋除鋁硅、蒸發(fā)濃縮后返回用于處理一段溶出渣。本發(fā)明工藝流程簡單,鐵鋁分離效果顯著,可分別獲得氧化鋁和富鐵渣,富鐵渣可直接用作煉鐵原料,為我國特色的高鐵鋁土礦資源的利用提供一個有效的方法。
【專利說明】一種高鐵三水鋁石型鋁土礦中鋁和鐵提取的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高鐵三水鋁石型鋁土礦中鋁和鐵提取的方法,具體地說是涉及一種采用堿介質兩段濕法溶出分別提取鋁和鐵的方法。
【背景技術】
[0002]鋁是僅次于鋼鐵的第二大金屬材料,用途極其廣泛,與國民經濟的關聯(lián)度高達91%,為國家重大支柱產業(yè)。作為鋁行業(yè)上游的氧化鋁基礎原料產量一直呈穩(wěn)定增長,2012年我國氧化鋁產量達到3772萬噸,占全世界總產量的1/3以上。鋁土礦是生產氧化鋁的主要原料,然而我國鋁土礦儲量僅占世界儲量的1.5%,按照目前噸氧化鋁產量的鋁土礦消費量,我國鋁土礦資源保障年限已不足十年,資源緊缺的矛盾日益突出。
[0003]隨著優(yōu)質鋁土礦資源的耗竭,貧細雜難處理鋁土礦資源的開采正日益受到重視。據探測,我國具有豐富的特色高鐵鋁土礦資源,其遠景儲量達20億噸以上。而且,在我國廣西中部的貴港、賓陽和橫縣等地廣泛分布著高鐵三水鋁石型鋁土礦,其儲量超過2億噸。高鐵三水鋁石型鋁土礦主要由三水鋁石、針鐵礦、赤鐵礦、高嶺石、石英、銳鈦礦等物相構成,礦石中含氧化鋁20~27%、氧化鐵35~48%、二氧化硅4~13%、鋁硅比2~3.5。雖礦石中鋁、鐵、硅等主要組分總量在70%以上,但礦石中氧化鋁含量和鋁硅比兩個重要指標均未能滿足目前氧化鋁生產工藝的要求,而且氧化鐵含量也較低,不能直接用于煉鐵,該礦目前為呆滯資源。在我國鋁土礦資源嚴重不足的情況下,如何利用我國特色的高鐵鋁土礦資源成為氧化鋁工業(yè)面臨的巨大難題,數年來,我國研究者針對我國特色的高鐵鋁土礦資源中鋁和鐵的資源化利用開展了大量的研究工作。
[0004]目前,針對高鐵鋁土礦中鋁鐵資源化利用的研究,主要有“先選后冶”、“先鋁后鐵”和“先鐵后鋁”三種較成熟的工藝,也有一些酸法方法報道。
[0005]“先選后冶”工藝是采用選礦方法將鐵鋁富集分離并去掉部分脈石礦物,然后將獲得的鐵富集物和鋁富集物分別用于煉鐵和生產氧化鋁的過程。如中國發(fā)明專利CN1806930A和CN101417260A公開了一種高鐵鋁土礦中鋁鐵磁選分離及陰離子反浮選回收鐵的綜合利用方法,具體過程為高鐵鋁土礦經破碎后先經強磁磁選機粗選,分離獲得粗選鐵精礦和粗選鋁精礦,粗選鐵精礦經強磁磁選機精選獲得精選鐵精礦,粗選鋁精礦經強磁磁選機掃選獲得掃選招精礦,精選鐵精礦經多次陰尚子反浮選回收獲得富鐵精礦,掃選招精礦脫泥后獲得氧化鋁精礦;中國發(fā)明專利CN102806146A公開了一種高鐵鋁土礦正浮選脫硅方法。雖然此法能在一定程度上實現鋁/鐵/硅的分離,但由于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、嵌布關系復雜、礦物的單體解離性能差,所以分離效率不高,且強磁磁選能耗較高,大量選礦尾礦中夾帶的鋁和鐵難以利用。
[0006]“先鐵后鋁”工藝是先將高鐵鋁土礦在高爐(或電爐)內冶煉提鐵,然后對爐渣進行浸出提取氧化鋁的方法。如中國發(fā)明專利CNl766128A報道了高鐵鋁土礦高爐冶煉提鐵-鋁酸鈣爐渣碳酸鈉溶液浸出提鋁的工藝流程,可實現鐵和鋁的回收。但此法提鐵成本較高,經濟效益較差。
[0007]“先鋁后鐵”工藝是用相對成熟的拜耳法先從原礦石中提取氧化鋁,再對溶出殘渣赤泥中的鐵進行回收。如中國發(fā)明專利CN102583477A公開了一種“先鋁后鐵”方法,先將高鐵鋁土礦采用石灰拜耳法提取大部分氧化鋁,拜耳法產生的低堿赤泥采用煤基轉底爐預還原,并將鐵與鋁渣進行高溫熔分,鋁渣調質生成的鋁酸鈣渣經碳酸鈉溶液浸出進一步提取氧化鋁。此法提鐵的代價較高,與“先鐵后鋁”方法一樣經濟效益較差。
[0008]近年來也有大量的酸法工藝報道,浸出介質包括鹽酸和硫酸等。
[0009]以鹽酸為浸出介質的相關專利有數篇,其區(qū)別在于鹽酸介質中鐵和鋁的分離方法,如中國發(fā)明專利CN101823742A采用鋁鐵萃取分離/AlCl3萃余液熱解-氯化氫循環(huán)/FeCl3反萃液熱解的鋁鐵分離方法;中國發(fā)明專利CN102443697A將鹽酸浸出液進行蒸發(fā)濃縮或干燥制得FeCl3和AlCl3混晶,混晶經熱解后轉化為Y _A1203、Fe2O3和氯化氫氣體,氯化氫氣體循環(huán)回用,Y-Al2O3和Fe2O3經拜耳法制備獲得Al2O3產品,實現鋁鐵分離沖國發(fā)明專利CN102515223A則往鹽酸浸出液中加入過量的NaOH溶液,富鐵渣分離后,氯化鈉-鋁酸鈉混合溶液經膜電解方法制得Cl2、H2, NaOH溶液和鋁酸鈉溶液,鋁酸鈉溶液導入種分槽中種分獲得氫氧化鋁產品,種分母液和NaOH溶液返回鹽酸浸出液堿化工序。上述方法在理論上都能實現鹽酸介質中鋁鐵分離,但流程均較復雜,且熱解工序能耗較高、對設備要求較高,電解過程電耗高,上述分離方法經濟性較差。
[0010]涉及硫酸介質的相關方法主要包括如下幾種:中國發(fā)明專利CN102643985A提出兩段硫酸浸出工藝,一段在低濃度硫酸介質中低溫下浸出鐵等組分,經除鐵及補酸后的一段浸出液在加壓條件下進一步浸出鋁,鋁富集液結晶出硫酸鋁后,結晶后液返回一段溶出。中國發(fā)明專利C N101734698A則提出硫酸銨焙燒/焙燒產物水浸/硫酸鋁銨浸出液除鐵_沉鋁/硫酸銨介質循環(huán)的處理工藝。中國發(fā)明專利CN102432071A進一步提出了高鐵鋁土礦硫酸化焙燒/焙燒產物溶出-除鐵-沉鋁/Fe2O3-Al (OH)3_微硅粉產品制備的方法。上述方法存在流程復雜、焙燒設備要求高等問題。
[0011]此外,也有研究者提出磁化焙燒或還原焙燒提鐵的方法。中國發(fā)明專利CN101767057A采用磁化焙燒/磁選分離提鐵的方法,但磁化焙燒能耗高;中國發(fā)明專利CN101875129A提出高鐵鋁土礦還原焙燒/磁選提鐵/富鋁渣稀硫酸浸出/浸出液多孔吸附劑分離硅制硅基產品/硫酸鋁凈化液制鋁產品的方法,但具有焙燒能耗高、流程復雜的缺陷。
【發(fā)明內容】
[0012]本發(fā)明的目的是為克服現有高鐵鋁土礦鐵鋁回收工藝存在的流程復雜、能耗高等不足,提供一種技術可行、經濟合理的堿介質兩段濕法溶出高鐵三水鋁石礦分別提取鋁和鐵的新方法。
[0013]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0014]一種高鐵三水鋁石型鋁土礦鋁和鐵提取的方法,是采用堿介質兩段濕法溶出工藝實現鋁和鐵的高效提取與分離,一段溶出采用成熟的低溫低堿拜耳法實現鋁土礦中易溶出鋁組分的提取與產品化,二段溶出采用高溫高堿的堿液溶出一段溶出渣中的鋁和硅以實現鐵的富集,富鐵渣用作后續(xù)鐵資源化利用的原料。其特征在于該方法的操作過程包括:
[0015]Ca)將高鐵三水鋁石型鋁土礦磨細至粒度74微米以下后,將鋁土礦與Na2O濃度80~250g/L、分子比(MR,氧化鈉與氧化鋁的摩爾比)2.0~4.0的鋁酸鈉溶液混合,鋁酸鈉溶液與鋁土礦混合的液固比(體積質量比)按照配料分子比1.3~1.8折算,將混合料漿于
80~150° C下反應5~120min,反應結束后趁熱進行液固分離,固相為一段溶出渣,液相為招酸鈉精液;
[0016]
【權利要求】
1.一種高鐵三水鋁石型鋁土礦中鋁和鐵提取的方法,其特征在于該方法的操作過程包括: (a)高鐵三水鋁石型鋁土礦磨細至粒度74μ m以下后,將鋁土礦與Na2O濃度80~.250g/L、分子比(氧化鈉與氧化鋁的摩爾比)2.0~4.0的鋁酸鈉溶液混合,鋁酸鈉溶液與鋁土礦混合的液固比(體積質量比)按照配料分子比1.3~1.8折算,將混合料漿于80~.150° C下混合反應5~120min,反應結束后趁熱進行液固分離,獲得一段溶出渣固相、鋁酸鈉精液液相;
(b)步驟(a)結束后,將步驟(a)獲得的鋁酸鈉精液調整Na2O濃度至180g/L以下,并采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)重新溶出鋁土礦。 (c)步驟(a)結束后,將一段溶出渣與Na2O濃度300~500g/L、分子比≤30或≥1.7的鋁酸鈉溶液按照液固比> 10進行混合,將混合料漿置于壓力釜中于200~350° C反應.0.5~4h,反應結束后趁熱進行液固分離,固相用熱水洗滌后獲得鐵富集的鐵渣,液相為溶解了一段溶出渣中鋁和硅的二段溶出液; (d)步驟(c)結束后,將二段溶出液稀釋至Na2O濃度200~300g/L,再降溫結晶析出鋁硅酸鈉,或往稀釋液中加入石灰或硫酸鈣于150~200° C脫除二段溶出的鋁和硅,液固分離后,液相蒸發(fā)至Na2O濃度300~500g/L返回步驟(c),重新溶解一段溶出渣,固相為鋁硅酸鈉或者鈣鋁硅渣。
【文檔編號】C22B3/12GK104073651SQ201310109143
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月29日 優(yōu)先權日:2013年3月29日
【發(fā)明者】張盈, 高云楠, 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