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(zhì)兩段濕法溶出工藝處理高鐵三水鋁石型鋁土礦，以實(shí)現(xiàn)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(jìn)行液固分離后，一段溶出液經(jīng)種分獲得氫氧化鋁產(chǎn)品，種分母液返回用于溶出鋁土礦；二段溶出是對(duì)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(jìn)行處理，渣中鋁和硅進(jìn)入液相，液固分離后可獲得富鐵渣，液相經(jīng)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(jiǎn)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(guó)特色的高鐵鋁土礦資源的利用提供一個(gè)有效的方法。
【專利說(shuō)明】一種高鐵三水鋁石型鋁土礦中鋁和鐵提取的方法

【技術(shù)領(lǐng)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(shuō)是涉及一種采用堿介質(zhì)兩段濕法溶出分別提取鋁和鐵的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁是僅次于鋼鐵的第二大金屬材料，用途極其廣泛，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)度高達(dá)91%，為國(guó)家重大支柱產(chǎn)業(yè)。作為鋁行業(yè)上游的氧化鋁基礎(chǔ)原料產(chǎn)量一直呈穩(wěn)定增長(zhǎng)，2012年我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量達(dá)到3772萬(wàn)噸，占全世界總產(chǎn)量的1/3以上。鋁土礦是生產(chǎn)氧化鋁的主要原料，然而我國(guó)鋁土礦儲(chǔ)量?jī)H占世界儲(chǔ)量的1.5%，按照目前噸氧化鋁產(chǎn)量的鋁土礦消費(fèi)量，我國(guó)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(zhì)鋁土礦資源的耗竭，貧細(xì)雜難處理鋁土礦資源的開采正日益受到重視。據(jù)探測(cè)，我國(guó)具有豐富的特色高鐵鋁土礦資源，其遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)20億噸以上。而且，在我國(guó)廣西中部的貴港、賓陽(yáng)和橫縣等地廣泛分布著高鐵三水鋁石型鋁土礦，其儲(chǔ)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(gòu)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(gè)重要指標(biāo)均未能滿足目前氧化鋁生產(chǎn)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(guó)鋁土礦資源嚴(yán)重不足的情況下，如何利用我國(guó)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(shù)年來(lái)，我國(guó)研究者針對(duì)我國(guó)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(duì)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(bào)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(chǎn)氧化鋁的過程。如中國(guó)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(jīng)破碎后先經(jīng)強(qiáng)磁磁選機(jī)粗選，分離獲得粗選鐵精礦和粗選鋁精礦，粗選鐵精礦經(jīng)強(qiáng)磁磁選機(jī)精選獲得精選鐵精礦，粗選鋁精礦經(jīng)強(qiáng)磁磁選機(jī)掃選獲得掃選招精礦，精選鐵精礦經(jīng)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(guó)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(shí)現(xiàn)鋁/鐵/硅的分離，但由于高鐵鋁土礦中鐵鋁礦物粒度細(xì)微、相互膠結(jié)、類質(zhì)同象現(xiàn)象明顯、嵌布關(guān)系復(fù)雜、礦物的單體解離性能差，所以分離效率不高，且強(qiáng)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(nèi)冶煉提鐵，然后對(duì)爐渣進(jìn)行浸出提取氧化鋁的方法。如中國(guó)發(fā)明專利CNl766128A報(bào)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(shí)現(xiàn)鐵和鋁的回收。但此法提鐵成本較高，經(jīng)濟(jì)效益較差。
[0007]“先鋁后鐵”工藝是用相對(duì)成熟的拜耳法先從原礦石中提取氧化鋁，再對(duì)溶出殘?jiān)嗄嘀械蔫F進(jìn)行回收。如中國(guó)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(chǎn)生的低堿赤泥采用煤基轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原，并將鐵與鋁渣進(jìn)行高溫熔分，鋁渣調(diào)質(zhì)生成的鋁酸鈣渣經(jīng)碳酸鈉溶液浸出進(jìn)一步提取氧化鋁。此法提鐵的代價(jià)較高，與“先鐵后鋁”方法一樣經(jīng)濟(jì)效益較差。
[0008]近年來(lái)也有大量的酸法工藝報(bào)道，浸出介質(zhì)包括鹽酸和硫酸等。
[0009]以鹽酸為浸出介質(zhì)的相關(guān)專利有數(shù)篇，其區(qū)別在于鹽酸介質(zhì)中鐵和鋁的分離方法，如中國(guó)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(guó)發(fā)明專利CN102443697A將鹽酸浸出液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮或干燥制得FeCl3和AlCl3混晶，混晶經(jīng)熱解后轉(zhuǎn)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(jīng)拜耳法制備獲得Al2O3產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)鋁鐵分離沖國(guó)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(jīng)膜電解方法制得Cl2、H2, NaOH溶液和鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液導(dǎo)入種分槽中種分獲得氫氧化鋁產(chǎn)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(shí)現(xiàn)鹽酸介質(zhì)中鋁鐵分離，但流程均較復(fù)雜，且熱解工序能耗較高、對(duì)設(shè)備要求較高，電解過程電耗高，上述分離方法經(jīng)濟(jì)性較差。
[0010]涉及硫酸介質(zhì)的相關(guān)方法主要包括如下幾種:中國(guó)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(zhì)中低溫下浸出鐵等組分，經(jīng)除鐵及補(bǔ)酸后的一段浸出液在加壓條件下進(jìn)一步浸出鋁，鋁富集液結(jié)晶出硫酸鋁后，結(jié)晶后液返回一段溶出。中國(guó)發(fā)明專利C N101734698A則提出硫酸銨焙燒/焙燒產(chǎn)物水浸/硫酸鋁銨浸出液除鐵_沉鋁/硫酸銨介質(zhì)循環(huán)的處理工藝。中國(guó)發(fā)明專利CN102432071A進(jìn)一步提出了高鐵鋁土礦硫酸化焙燒/焙燒產(chǎn)物溶出-除鐵-沉鋁/Fe2O3-Al (OH)3_微硅粉產(chǎn)品制備的方法。上述方法存在流程復(fù)雜、焙燒設(shè)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(guó)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(guó)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(chǎn)品/硫酸鋁凈化液制鋁產(chǎn)品的方法，但具有焙燒能耗高、流程復(fù)雜的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有高鐵鋁土礦鐵鋁回收工藝存在的流程復(fù)雜、能耗高等不足，提供一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的堿介質(zhì)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(shù)方案實(shí)現(xiàn)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(zhì)兩段濕法溶出工藝實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)鋁土礦中易溶出鋁組分的提取與產(chǎn)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(shí)現(xiàn)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(xì)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(zhì)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(yīng)5~120min，反應(yīng)結(jié)束后趁熱進(jìn)行液固分離，固相為一段溶出渣，液相為招酸鈉精液；
[0016]

【權(quán)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(xì)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(zhì)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(yīng)5~120min，反應(yīng)結(jié)束后趁熱進(jìn)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(jié)束后，將步驟(a)獲得的鋁酸鈉精液調(diào)整Na2O濃度至180g/L以下，并采用晶種分解法進(jìn)行種分，獲得氫氧化鋁產(chǎn)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(jié)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(jìn)行混合，將混合料漿置于壓力釜中于200~350° C反應(yīng).0.5~4h，反應(yīng)結(jié)束后趁熱進(jìn)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(jié)束后，將二段溶出液稀釋至Na2O濃度200~300g/L，再降溫結(jié)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(hào)】C22B3/12GK104073651SQ201310109143
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】張盈, 高云楠, 鄭詩(shī)禮, 王曉輝, 李猛, 張懿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所