專利名稱：從礦石中生產(chǎn)鋁化合物和二氧化硅的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及從包含氧化鋁和二氧化硅的礦石中生產(chǎn)無機鋁化合物和二氧化硅的方法。更具體地，本發(fā)明涉及從粘土、鋁土礦、煤灰和其他含有氧化鋁的礦石中生產(chǎn)鋁化合物的方法。
背景技術(shù)：
鋁土礦和煅燒過的高嶺土是用于生產(chǎn)氧化鋁(礬土)和鋁鹽的主要原料。本領域已知有各種方法實施這種工藝，有些方法描述在Encyclopedia Kirk-Othmer(Vol.2；p.252-271；337)和Ullman(Vol.A1，p.527-535)中。
拜耳法是一種傳統(tǒng)方法，已知它在壓力下使用苛性鈉從鋁土礦中提取氫氧化鋁。這種方法包含15個以上的階段，費用昂貴。從鋁土礦和高嶺土中生產(chǎn)的硫酸鋁大部分用于水的凈化，它的一個問題是含有0.3％至0.8％Fe2O3(Chemical Economics Handbook1998)。因此，為了制備例如用在造紙工業(yè)中的少于100ppm Fe2O3的無鐵硫酸鋁，必須使用純的氫氧化鋁。已知有很多方法從鋁土礦和粘土中提取氫氧化鋁。從粘土提取的方法要求煅燒步驟，溫度是相當高的，通常高于1100℃。
使用鋁土礦生產(chǎn)氫氧化鋁的拜耳法已有120年的歷史。不過，這種方法是非常復雜和昂貴的。最近公布的于1999年頒給Nehari的美國專利No.5,993,758描述了從硅鋁酸鹽中回收礬土和二氧化硅的方法。這種方法包含下列步驟(a)加熱硅鋁酸鹽與水合CaCl2至大約1000℃，得到硅鋁酸鈣和鋁酸鈣產(chǎn)物，其中CaCl2基本上不含MgCl2；(b)用HCl浸瀝產(chǎn)物，生成包含AlCl3和CaCl2的溶液和不溶性二氧化硅；(c)從溶液中分離不溶性二氧化硅；和(d)使AlCl3從溶液中結(jié)晶，再從所結(jié)晶的AlCl3中回收礬土。
該方法可以進一步包含下列步驟(e)從步驟(d)的CaCl2溶液中基本上除去MgCl2；和(f)使CaCl2溶液循環(huán)用于步驟(a)。顯然，上述方法的缺點是費用昂貴。因此，更加經(jīng)濟的方法將有利于從含有硅鋁酸鹽的原料中回收礬土和二氧化硅。這種方法應當避免在高溫下煅燒的步驟，進一步應當對方法中鐵的污染是不敏感的。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供從含有氧化鋁的礦石中生產(chǎn)無機鋁物質(zhì)和無定形二氧化硅的改進方法，包含(i)用氟硅酸浸瀝所述礦石，得到氟硅酸鋁溶液；(ii)過濾分離所述浸瀝溶液和不溶物；和(iii)洗滌所述不溶物。
本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，進一步包含通過與硫酸一起加熱使所述氟硅酸鋁脫氟。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，可用于生產(chǎn)氟化鋁，進一步包含使所述氟硅酸鋁溶液沸騰，得到氟化鋁。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，其中所述含有氧化鋁的礦石選自粘土、煤灰和鋁土礦。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，其中所述浸瀝是在40℃至80℃的溫度范圍下進行的。進而根據(jù)本發(fā)明的是如上所定義的方法，其中所述浸瀝優(yōu)選地在60℃至70℃的溫度范圍下進行。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，其中所述不溶物是二氧化硅、氧化鐵和一部分礬土，它們在方法中不溶解。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，其中送入浸瀝階段的氟硅酸的濃度范圍為10％至30％。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，其中送入浸瀝階段的氟硅酸被至少部分地回收和再利用。
根據(jù)本發(fā)明如上所定義的方法，可用于生產(chǎn)無定形二氧化硅產(chǎn)物，進一步包含(i)使所述氟硅酸鋁溶液沸騰，以沉淀出氟化鋁三水合物，由此蒸發(fā)四氟化硅和氫氟酸；和(ii)冷凝所述四氟化硅和氫氟酸，得到氟硅酸和無定形二氧化硅。用在該方法中的氟硅酸有三分之二被回收和用于下一批。
根據(jù)本發(fā)明如上所定義的方法，可用于生產(chǎn)硅酸鈉或硅酸鉀溶液，將所述二氧化硅溶于苛性鈉或氫氧化鉀溶液，得到硅酸鈉或硅酸鉀溶液。
進而根據(jù)本發(fā)明如上所定義的方法，可用于生產(chǎn)氟化鋁，進一步包含(i)使所述氟硅酸鋁溶液沸騰，得到氟化鋁三水合物；和(ii)熱處理所得氟化鋁三水合物，于是得到無水氟化鋁。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，可用于生產(chǎn)硫酸鋁產(chǎn)物，進一步包含借助混合足量硫酸與所述氟硅酸鋁溶液，使從所述浸瀝步驟所得氟硅酸鋁溶液脫氟，于是得到硫酸鋁產(chǎn)物，全部氟硅酸被釋放和用于下一批，優(yōu)選地在冷凝步驟之后。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，可用于生產(chǎn)氫氧化鋁固體產(chǎn)物，進一步包含將如上所定義的脫氟步驟所得硫酸鋁用氨水溶液中和，于是同時得到氫氧化鋁固體產(chǎn)物和硫酸銨溶液。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，使用氫氧化鈉和氫氧化鉀中和硫酸鋁，由此在生產(chǎn)氫氧化鋁的同時得到硫酸鈉和硫酸鉀。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式是如上所定義的方法，可用于生產(chǎn)明礬，它是硫酸鋁與硫酸鈉或硫酸鉀的復鹽，進一步包含使硫酸鈉或硫酸鉀溶液中的硫酸鋁沉淀出來，于是得到明礬鹽產(chǎn)物。
發(fā)明的詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是提供從原料生產(chǎn)無機鋁物質(zhì)和無定形二氧化硅的改進方法，原料選自粘土、煤灰、鋁土礦和任意其他含有氧化鋁的礦石，這里稱為“鋁礦石”。
按照本發(fā)明，在所提出的方法中使用兩種主要原料。第一種是氟硅酸，它是生產(chǎn)磷酸和過磷酸鹽的副產(chǎn)物，它們選擇性地從礦石中浸瀝出氧化鋁。氟硅酸在硫酸鋁的生產(chǎn)方法中被完全回收，而在氟化鋁的生產(chǎn)方法中只有三分之二被回收。第二種原料是鋁礦石，選自至少一種下列來源(i)粘土，其礬土組分是高嶺石，即硅酸鋁，其中氧化鋁成分可溶于氟硅酸。所述粘土的通式是Al2O3.2SiO2.2H2O。還有其他硅酸鋁粘土，但是所述成分在氟硅酸中的溶解度相對較低。所述礦石還含有其他氧化物，例如游離二氧化硅、氧化鐵、二氧化鈦和其他。(ii)煤灰，其組成與上述粘土相似，不過氧化物的含量因煤的來源而異，從中產(chǎn)生煤灰。(iii)鋁土礦，特別是兩個主要品種水鋁氧礦，其中鋁成分是高度可溶性的氫氧化物Al(OH)3，和勃姆鋁礦AlO(OH)，它微溶于氟硅酸。(iv)任意其他含有氧化鋁的礦石。
現(xiàn)在參照

圖1，按照本發(fā)明，圖1呈現(xiàn)礦石加工的方法，包含在開始時浸瀝鋁礦石，繼之以兩種交替的而可合并的生產(chǎn)順序1.生產(chǎn)硫酸鋁作為第一產(chǎn)物，從中得到氫氧化鋁作為第二產(chǎn)物。熱處理氫氧化鋁得到氧化鋁。在生產(chǎn)氫氧化鋁的同時，得到堿的硫酸鹽和明礬(生產(chǎn)順序定義在左欄)，和2.生產(chǎn)氟化鋁和二氧化硅或硅酸鈉(生產(chǎn)順序定義在右欄)。
現(xiàn)在參照第一步，以下稱為“浸瀝”，其中按照本發(fā)明，在40℃-80℃的溫度下，最優(yōu)選在60℃-70℃的范圍內(nèi)，將含有氧化鋁的礦石——被流向2引入到浸瀝反應中——用氟硅酸溶液(被流向3、22或32引入到反應中)選擇性浸瀝，由此得到氟硅酸鋁溶液。反應式1示意性地描述上述浸瀝反應(1)按照本發(fā)明，所述浸瀝步驟還包含過濾和洗滌步驟。另外，按照本發(fā)明，所述浸瀝步驟對溶于反應介質(zhì)的氧化鋁是選擇性的，其中氧化鐵僅在非常低的程度上被溶解，得到無鐵級鋁產(chǎn)物。
本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，至少一部分反應性氟硅酸在方法中被流向22和32再循環(huán)，其中所述氟硅酸是在冷凝步驟中被回收的，如下所定義。按照本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方式，用在方法中的氟硅酸有大約三分之二是通過流向32被回收的，方法中的大約全部氟硅酸是被流向22回收的。不過，可以通過流向3向浸瀝反應引入新鮮的氟硅酸。
在所述浸瀝步驟結(jié)束時，從不溶物中過濾出所得氟硅酸鋁(流向1)，進一步在至少兩種如下所定義的替代過程之一中加工之。
現(xiàn)在參照左欄“脫氟”，其中所述氟硅酸鋁溶液與混合的硫酸進行放熱反應，得到硫酸鋁，為反應式2產(chǎn)物。溫度上升，如上所述，至沸騰。通過流向21蒸餾除去氟硅酸。在“冷凝”步驟后，通過流向22回收氟硅酸至隨后的上述浸瀝分批處理。
(2)現(xiàn)在參照右欄，其中在“沸騰”操作中，交替或同時加熱和蒸發(fā)所述氟硅酸鋁溶液。其結(jié)果是，氟化鋁通過流向30沉淀出來作為第一產(chǎn)物，含有SiF4和水蒸汽的氣體(流向31)進入“冷凝”步驟，其中大約三分之二所述浸瀝介質(zhì)通過流向32被再循環(huán)。在冷凝步驟中，反應(2a)所得四氟化硅與水蒸汽進行反應(2b)，得到無定形二氧化硅(見流向321)，為該方法的副產(chǎn)物。
進而參照右欄，所述“冷凝”步驟的產(chǎn)物被流向322清除至“溶解”步驟，其中混合苛性鈉和/或苛性鉀溶液，得到硅酸鈉或硅酸鉀溶液副產(chǎn)物(流向323)。
所述無定形二氧化硅產(chǎn)物普遍已知本身具有商業(yè)價值，而堿的硅酸鹽溶液被用作電子與造紙工業(yè)和其他市場的原料。
現(xiàn)在參照右欄，其中氟硅酸鋁溶液(1)流入“沸騰”步驟。至少一部分四氟化硅(31)和氟硅酸(32)被再循環(huán)至上述“冷凝”步驟。在流向30中，向“熱處理”階段同時或交替引入氟化鋁三水合物，其中得到無水氟化鋁產(chǎn)物。
本發(fā)明的另一種實施方式是生產(chǎn)無水氟化鋁的方法，其中圖1所述干燥階段包含多階段工藝，也就是包含下列干燥階段(i)在110℃下干燥，得到氟化鋁三水合物；(ii)在250℃下煅燒，得到氟化鋁0.5水合物；和(iii)在550℃下煅燒，得到無水氟化鋁。
本發(fā)明的另一種實施方式是生產(chǎn)無水氟化鋁的方法，其中水合氟化鋁的煅燒階段(550℃下)產(chǎn)生一些氧化鋁。在最后的煅燒階段，商品氟化鋁含有至多8％氧化鋁。由本發(fā)明生產(chǎn)的氟化鋁完全符合這些定義。
因而，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是這樣一種方法，其中通過加熱氟硅酸鋁溶液，氟化鋁沉淀出來，四氟化硅蒸發(fā)出去，如反應式2a所述(2a)上述流向321所得四氟化硅與水如下反應式2b所述反應(2b)其中通過冷卻產(chǎn)生二氧化硅和氟硅酸。所得二氧化硅可以經(jīng)過過濾、洗滌和干燥，作為該方法的副產(chǎn)物。
現(xiàn)在參照左欄，其中所述“脫氟”步驟產(chǎn)物隨著至少一種下列流向被棄去(i)硫酸鋁產(chǎn)物，(ii)向“沉淀”步驟的進料流向231，和(iii)向“中和”步驟的進料流向221。
本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，向“中和”步驟引入的氫氧化銨可以被氫氧化鉀或氫氧化鈉等價替換，由此與所述氫氧化鋁沉淀一起得到銨、鈉或鉀的硫酸鹽溶液。
從所述“脫氟”步驟所得硫酸鋁可以生成氫氧化鋁，有兩種不同的過程都是可能的(i)生成氫氧化鋁，和(ii)生成氧化鋁，通過煅燒而得。
參照硫酸鋁流向231，它與硫酸鈉或硫酸鉀一起被引入“沉淀”步驟。由此得到鈉或等價的鉀明礬產(chǎn)物。
所述硫酸鋁與氨水溶液被流向221交替或同時引入“中和”步驟。在流向223中收集氫氧化鋁固體產(chǎn)物，以收集氫氧化鋁固體產(chǎn)物，其中其他產(chǎn)物通過流向222被送入“蒸發(fā)”步驟。值得注意的是可能從氫氧化鋁的煅燒步驟進一步得到氧化鋁，它是一種最有價值的原料。由于氫氧化鋁的煅燒方法是已知的，本申請沒有描述。
進而按照本發(fā)明，在上述“蒸發(fā)”步驟得到硫酸銨，在流向224中收集為純的硫酸銨產(chǎn)物。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，使氫氧化鈉或氫氧化鉀與硫酸鋁反應，得到氫氧化鋁和硫酸鈉或硫酸鉀。
本發(fā)明的核心是有效再利用原料和再循環(huán)副產(chǎn)物。因而，根據(jù)本發(fā)明的銨、鉀與鈉的硫酸鹽的生產(chǎn)是重要的。硫酸銨和硫酸鉀是肥料，硫酸鈉是用在很多無機合成中的試劑。另外，在工廠生產(chǎn)硫酸鋁和堿性硫酸鹽時，還能夠生產(chǎn)明礬，它們是高價的復鹽。
按照本發(fā)明的一種實施方式，鋁礦石是被氟硅酸浸瀝的，由此高達約85％的氧化鋁被溶解和加工，得到有價值的氟化鋁。殘渣是不被溶解的，包含二氧化硅、至多95％的氧化鐵和約15％不被氟硅酸溶解的氧化鋁。氧化鐵溶于鹽酸或硫酸，由此生成氯化鐵或硫酸鐵。通過它們的氨化作用，生成各種色調(diào)的氫氧化鐵顏料和肥料級硫酸銨。所有這些產(chǎn)物都是有商業(yè)價值的。
按照本發(fā)明，所述浸瀝階段優(yōu)選地在60℃-70℃下進行。濾出不溶物，如上所述處理。
本發(fā)明的另一種實施方式是共同生產(chǎn)商業(yè)上有價值的二氧化硅，將二氧化硅溶于苛性鈉或苛性鉀得到堿的硅酸鹽溶液，用在電子與造紙工業(yè)和其他市場。
最后，本發(fā)明的其他實施方式是如圖1所述的方法，其中使用3摩爾氟硅酸浸瀝氧化鋁，由此回收大約全部的所述酸。因而，在生產(chǎn)氟化鋁時(圖中右欄)，只有2摩爾氟硅酸被回收，將1摩爾氟硅酸加入到成批處理的方法中，如流向3所述。
實施例用在實驗1-3中的粘土組成為35.5％氧化鋁、53.8％二氧化硅、9.6％氧化鐵、0.8％氧化鈣和0.3％氧化鎂。
實施例1在約65℃下，將包含35.5％氧化鋁的50.0g粘土通過磁攪拌器與氟硅酸(27.7％，322.0g)混合60分鐘。過濾漿液，洗滌不溶物(54.9g)，隨后干燥(35.0g)，氧化鋁的溶解率達到83％。
將包含氟硅酸鋁的濾液(446.0g)蒸發(fā)至200g。過濾所得包含氟化鋁三水合物的沉淀，洗滌(34.7g)，在110℃下干燥，得到25.1g產(chǎn)物。將22.6g所述氟化鋁三水合物產(chǎn)物進一步在550℃下加熱6小時，得到純的無水氟化鋁(13.3g)，通過X-射線衍射分析法加以分析。該最終產(chǎn)物含有0.1％的氧化鐵和小于0.1％的氧化鈣，和痕量的二氧化硅。在該方法中溶解了粘土中的83％氧化鋁，其中粘土中的氧化鋁向產(chǎn)物氟化鋁的總轉(zhuǎn)移收率為62％。
實施例2在約65℃下，將包含35.5％氧化鋁的50.0g粘土通過磁攪拌器與氟硅酸(27.7％，330.0g)混合60分鐘。過濾漿液，洗滌不溶物(55.0g)，隨后干燥(35.2g)，氧化鋁的溶解率達到80.9％。
將含有氟硅酸鋁的濾液(380.0g)蒸發(fā)至200g。過濾所得沉淀，洗滌(33.8g)，在110℃下干燥至24.5g產(chǎn)物，其中包含氟化鋁三水合物。將所述氟化鋁三水合物產(chǎn)物首先加熱至250℃，然后在550℃下加熱2小時，得到純的無水氟化鋁(15.0g)，通過X-射線衍射分析法加以分析。該最終產(chǎn)物含有0.1％的氧化鐵和小于0.1％的氧化鈣，和痕量的二氧化硅。在該方法中溶解了粘土中的83％氧化鋁，其中粘土中的氧化鋁向產(chǎn)物氟化鋁的總轉(zhuǎn)移收率為63％。
再循環(huán)階段向330g氟硅酸(27％)加入另外50.0g粘土樣本，通過磁攪拌器混合上述濾液(200g)，在約65℃下加熱60分鐘至185g。過濾不溶物，洗滌，在100℃下干燥。產(chǎn)物重量為35.00g，82％的氧化鋁予以溶解。
加熱濾液(375.0g)，蒸發(fā)水和四氟化硅，直至濾液的重量達到200g。冷卻后，氟化鋁沉淀出來，過濾，洗滌，在110℃下干燥，得到38.8g氟化鋁3.0水合物；在250℃下干燥，得到氟化鋁0.5水合物，然后在550℃下干燥，得到無水氟化鋁(23.9g)。再循環(huán)階段的收率為99.2％。
關于該實驗的兩個部分，氧化鋁向氟化鋁的總轉(zhuǎn)變收率為80.5％。
實施例3實驗如上所述，其中氟硅酸鋁的蒸發(fā)進行至更小的體積75ml。粘土中的氧化鋁被溶解了84.3％，通過蒸發(fā)至更小的體積，氟化鋁的總收率增加至89.9％。
樣本3的分析結(jié)果為33.0％Al總、63.7％F、0.10％Fe2O3、0.08％SiO2、0.1％CaO，相當于93.9％AlF3和5.4％Al2O3。
實施例4類似于粘土樣本處理煤灰樣本，其中含有29.1％氧化鋁、45.0％二氧化硅、3.6％氧化鐵和7.5％氧化鈣。
在65℃下，將25g樣本與130g氟硅酸(25.8％)混合2小時，但是由于氧化鈣的存在，加入3.2g硫酸，生成不溶性硫酸鈣，與煤灰樣本的不溶物一起過濾除去。干燥后不溶物和石膏的重量為21.1g。氧化鋁的溶解率達到89％。
含有氟硅酸鋁的濾液的重量為296g。蒸發(fā)至75g，得到氟化鋁三水合物沉淀，干燥后重14.5g。氧化鋁向氟化鋁轉(zhuǎn)變的收率為73％。已溶解的氧化鋁有83％轉(zhuǎn)化為氟化鋁。
由于粘土和煤灰樣本因來源而異，工藝上可能發(fā)生一些變化，但是(a)生成氟硅酸鋁和(b)蒸發(fā)使氟化鋁沉淀這兩條原則將使該方法適用于大多數(shù)原料。實施例4中，氧化鈣是被硫酸除去的。
實施例5類似于粘土樣本處理鋁土礦樣本，其中含有56.5％氧化鋁、7.6％二氧化硅、0.1％氧化鐵、2.5％氧化鈦和26.1％LOI。
在60℃下，將25g樣本與320g氟硅酸(27.9％)混合80分鐘。濾出漿液。干燥后不溶解的濾餅的重量為9.1g。25g中有15.9g溶解了，其中氧化鋁的含量為6.5g25×0.565g＝14.1g，LOI＝6.5。氧化鋁的溶解百分率經(jīng)過計算為76.9％。
實施例6鋁土礦樣本的組成36.9％Al2O3；1.73％SiO2；35.8％Fe2O3；3.03％TiO2；0.29％SO4；21.0％LOI在60℃下，在燒杯內(nèi)用磁攪拌器混合，使25g樣本與168g氟硅酸(28％，H2SiF6)反應2小時，然后過濾漿液。不溶解的濾餅重23.4g，干燥后重12.8g。溶解了12.2g樣本。如果所有可溶性物質(zhì)都溶解，那么總和將是25×(0.369+0.21+0.03)＝15.2g。因而計算Al2O3的溶解百分率＝12.2×100/15.2＝80.3％。
實施例7粘土組合物含有35.5％Al2O3，45.5％SiO2，9.6％Fe2O3，1.6％TiO2，0.8％CaO，0.3％MgO
向25g上述粘土組合物加入145.7g氟硅酸(25.8％，H2SiF6，含有膠體二氧化硅，從前一批粘土得到)。將懸液在40℃-80℃下加熱60分鐘。冷卻懸液，濾出不溶物，洗滌。濕餅重量為31.34g，干燥后為18.04g。含有洗液的濾液重195g，所述濾液的成分為17.1％Al2(SiF6)3、3.9％H2SiF6和0.020％Fe2O3(沒有記錄二氧化鈦、氧化鈣和氧化鎂的存在)。在30分鐘內(nèi)向含有氟硅酸鋁的濾液加入160g硫酸(95％)。加熱懸液，以蒸發(fā)水和氟硅酸。剩余溶液含有60％H2SO4，然后冷卻至25℃。硫酸鋁晶體沉淀出來，濾出，用20ml飽和硫酸鋁溶液洗滌。所生成的晶體的重量為45g。產(chǎn)物的分析顯示為Al2(SO4)3.18H2O。
粘土中的氧化鋁的溶解率達到79％，從實際上所有已溶解的氧化鋁得到硫酸鋁。這是因為使用大為過量的硫酸實現(xiàn)從60％H2SO4中沉淀出來，硫酸鋁在其中的溶解度為1％。所用過量的硫酸不會丟失，因為它還用于下一批。
實施例8煤灰組合物29.1％Al2O3，45.0％SiO2，7.5％CaO，0.97％MgO，3.6％Fe2O3，1.6％TiO2向25g上述煤灰組合物加入來自前一批的201g 25.8％H2SiF6。將懸液在50℃-60℃的溫度下攪拌2小時。然后冷卻懸液，濾出不溶物，洗滌。濕餅的重量為26.7g，干燥后為17.5g。含有氟硅酸鋁的濾液和洗液的重量為296g。在半小時內(nèi)向氟硅酸鋁溶液加入100g硫酸溶液(95％)，將溶液加熱至100℃。釋放出酸性氣體HF和SiF4，冷卻后，得到氟硅酸，準備用于下一批。所得氟硅酸的重量為200g，溶液的濃度為24.8％H2SiF6。
硫酸鋁溶液含有硫酸和少量沉淀，濾出，干燥后，發(fā)現(xiàn)含有4g硫酸鈣。然后濃縮硫酸和硫酸濾溶液至60％H2SO4。將溶液冷卻至25℃，有35g硫酸鋁沉淀出來，濾出。該鹽是Al2(SO4)3.18H2O，從60％H2SO4溶液中沉淀出來。硫酸鋁含有90ppm鐵。
不被氟硅酸的作用溶解的濾餅含有煤灰的全部氧化鐵(3.6％)，如上組成所述。
附圖的簡要說明圖1描述從各種礦石中生產(chǎn)鋁化合物和二氧化硅的方法。
權(quán)利要求
1.一種從含有氧化鋁的礦石中生產(chǎn)無機鋁物質(zhì)和無定形二氧化硅的方法，所述方法包含(i)用氟硅酸浸瀝所述礦石，得到氟硅酸鋁溶液；(ii)過濾分離所述浸瀝溶液和不溶物；和(iii)洗滌所述不溶物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包含通過與硫酸一起加熱使所述氟硅酸鋁脫氟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，可用于生產(chǎn)氟化鋁，進一步包含使所述氟硅酸鋁溶液沸騰，得到氟化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述含有氧化鋁的礦石選自粘土、煤灰和鋁土礦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述浸瀝是在40℃至80℃的溫度范圍下進行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述浸瀝優(yōu)選地在60℃至70℃的溫度范圍下進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述不溶物是二氧化硅、氧化鐵和一部分礬土，它們在過程中不溶解。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中送入浸瀝階段的氟硅酸的濃度范圍為10％至30％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中送入浸瀝階段的氟硅酸被至少部分地回收和再利用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，可用于生產(chǎn)無定形二氧化硅產(chǎn)物，進一步包含(i)使所述氟硅酸鋁溶液沸騰，以沉淀出氟化鋁三水合物，由此蒸發(fā)四氟化硅和氫氟酸；和(ii)冷凝所述四氟化硅和氫氟酸，得到氟硅酸和無定形二氧化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中用在該方法中的氟硅酸有三分之二被回收和用于下一批。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，可用于生產(chǎn)硅酸鈉或硅酸鉀溶液，將所述二氧化硅溶于苛性鈉或氫氧化鉀溶液，得到硅酸鈉或硅酸鉀溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，可用于生產(chǎn)氟化鋁，進一步包含(i)使所述氟硅酸鋁溶液沸騰，得到氟化鋁三水合物；和(ii)熱處理所得氟化鋁三水合物，于是得到無水氟化鋁。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，可用于生產(chǎn)硫酸鋁產(chǎn)物，進一步包含通過混合足量硫酸與所述氟硅酸鋁溶液，使從所述浸瀝步驟所得氟硅酸鋁溶液脫氟，于是得到硫酸鋁產(chǎn)物，全部氟硅酸被釋放和用于下一批。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，可用于生產(chǎn)硫酸鋁產(chǎn)物，其中全部氟硅酸被回收和用于下一批。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，可用于氫氧化鋁固體產(chǎn)物，進一步包含將如上所定義的脫氟步驟所得硫酸鋁用氨水溶液中和，于是同時得到氫氧化鋁固體產(chǎn)物和硫酸銨溶液。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，可用于生產(chǎn)明礬產(chǎn)物，進一步包含使硫酸鈉或硫酸鉀溶液中的硫酸鋁沉淀出來，于是得到明礬鹽產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從含有氧化鋁的礦石中生產(chǎn)無機鋁物質(zhì)和無定形二氧化硅的方法，所述方法包含(i)用氟硅酸浸瀝所述礦石，得到氟硅酸鋁溶液；(ii)過濾分離所述浸瀝溶液和不溶物；和(iii)洗滌所述不溶物。
文檔編號C01F7/74GK1642858SQ01822482
公開日2005年7月20日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月31日
發(fā)明者西姆哈·哈雷爾, 列夫·沙皮拉 申請人:以色列艾體鋁技術(shù)有限公司