專利名稱：用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于尾礦處理和水處理化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用鋁礦洗選尾礦制備聚 合硫酸鋁鐵的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，我國(guó)的鋁礦資源豐富，在獲得優(yōu)質(zhì)的金屬鋁同時(shí)，產(chǎn)生了大量的廢渣、廢泥， 特別是尾礦在自然狀態(tài)下很難自然沉降，堆存極其困難。就我國(guó)主要的鋁材生產(chǎn)基地之一 平果鋁而言，每年會(huì)產(chǎn)生約200萬(wàn)噸尾礦，而平果鋁所在的百色地區(qū)的地貌以喀斯特為主， 礦區(qū)各種巖溶構(gòu)造齊備，斷層、溶溝溶槽縱橫交錯(cuò)，排放后的礦泥形成了礦泥庫(kù)，對(duì)周圍的 環(huán)境有很大的影響，存在很大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于選洗尾礦的綜合回收利用十分必要。我國(guó)現(xiàn)在主要的無(wú)機(jī)絮凝劑主要有硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等，高分子無(wú) 機(jī)絮凝劑主要有聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等。這些無(wú)機(jī)絮凝劑由 于需求量大，特別是高分子無(wú)機(jī)絮凝劑聚合硫酸鋁，其凈化除濁脫色效果優(yōu)于聚合氯化鋁 和聚合流酸鐵，是一種新型高效無(wú)機(jī)高分子凈水劑。我們從有關(guān)文獻(xiàn)檢索到的相關(guān)技術(shù)，摘 錄如下1.中國(guó)專利CN1219507A公開了一種“聚合硫酸鐵固體諍水劑一步法生產(chǎn)工藝”， 利用鋼鐵廠和硫酸廠含氧化鐵廢渣與氧化劑反應(yīng)，制取鐵系固體凈水劑聚合硫酸鐵。該專 利申請(qǐng)僅處于試驗(yàn)室試驗(yàn)階段，實(shí)施例中要將硫酸分次加入含氧化鐵廢渣的燒杯中，反應(yīng) 溫度需要控制在40-70°C，這在實(shí)際生產(chǎn)中不易掌握，另外，生產(chǎn)過(guò)程未加氧化劑，二價(jià)鐵不 能轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵，達(dá)不到聚合效果，且鐵渣中物質(zhì)不純，固、液不分離，水不溶物過(guò)高，影響 凈水效果，不具備工業(yè)化生產(chǎn)。2.中國(guó)專利CN1337356A公開了一種“復(fù)合凈水劑聚合硫酸鋁鐵的生產(chǎn)工藝”，利 用硫酸廠廢渣生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵，廢渣中Fe20含量為40-70 %，A120含量為15-20 %，按化 學(xué)計(jì)量，浸出率60-80 %，配酸濃度45-50 %，硫酸濃度為92. 5-98 % ；生產(chǎn)工藝如下按照化 學(xué)計(jì)量，先將水加入反應(yīng)釜內(nèi)，再將礦渣倒入，然后加入硫酸，密閉自然反應(yīng)兩小時(shí) ’反應(yīng)物 內(nèi)加入上述同等量的水進(jìn)行稀釋，然后將稀釋后的反應(yīng)物排入沉降槽，加入少量的絮凝劑 自然沉降，沉淀2-4小時(shí)，固液分離，清液PH值控制在2左右；將上述清液打入聚合容器，根 據(jù)Fe2+含量加入H2O2，H2O2由容器底部噴灑進(jìn)入清液，與清液快速氧化聚合，使Fe2+含量之 0. 2，即得聚合硫酸鋁鐵成品液。將提取成品液后的物料進(jìn)行水洗，二次洗水可加入反應(yīng)釜 內(nèi)與硫酸反應(yīng)，一次洗水可用于稀釋反應(yīng)物。采用的絮凝劑為聚丙烯酰胺。上述聚合硫酸 鋁鐵成品液經(jīng)蒸發(fā)脫水，波美度控制在58-60°，出料后自然結(jié)晶，然后破碎成粒狀或粉狀， 即得固體聚合硫酸鋁鐵。該專利存在如下不足(1)因硫鐵礦的產(chǎn)地不同，燒渣中鐵、鋁含 量不同，從而使最終產(chǎn)品聚合硫酸鋁鐵中的硫酸鐵、硫酸鋁含量無(wú)法調(diào)節(jié)，不能使產(chǎn)品適應(yīng) 市場(chǎng)需要；(2)廢渣未經(jīng)破碎及只利用硫酸的稀釋放熱維持反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行不徹底；(3)使 用絮凝劑自然沉降三次不能充分抽提反應(yīng)物，產(chǎn)品收率低，最終絮凝沉降物未經(jīng)處理造成 二次污染。
3.中國(guó)專利CN1600457A公開了一種“硫鐵礦綜合利用的方法”，是將硫酸鋁與 硫酸燒渣及硫酸聚合反應(yīng)制取聚合硫酸鋁鐵，其特征包括以下步驟(1)將燒渣用磁選機(jī) 選得高鐵燒渣并粉碎；(2)按比例加入液體硫酸鋁，高鐵撓渣粉料密封后計(jì)量泵入硫酸，保 持一定的溫度及壓力，在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)并反應(yīng)一定時(shí)問(wèn)；(3)反應(yīng)完畢，一次濾 液加入氧化劑氧化Fe+2，使其降到一定數(shù)值后成為液體產(chǎn)品，二次洗液返回制取液體硫酸 鋁；(5)用清水洗滌濾渣，廢水經(jīng)中和塔中和后排放；(6)濾渣與低鐵燒渣混合自然干燥后 作為水泥填料；(7)液體產(chǎn)品經(jīng)濃縮、干燥后成粉狀產(chǎn)品。上述工藝流程中，高鐵燒渣可粉 碎至60-100目，反應(yīng)條件是利用濃硫酸的稀釋熱能，維持反應(yīng)溫度為100-115°C ；壓力為 0. 01-0. 03MPa ；時(shí)間為1. 5-3小時(shí)。一次濾液用氧化劑使Fe+2降到小于0. 2%后作液體產(chǎn) 品，液體產(chǎn)品可通過(guò)真空濃縮，噴霧干燥，后制成粉末狀固體產(chǎn)品。根據(jù)各種不同成份的硫 鐵礦，提供了一種可以根據(jù)市場(chǎng)需要的不同類型的聚合硫酸鋁鐵產(chǎn)品，既提高經(jīng)濟(jì)效益，又 拓展了硫酸市場(chǎng)，且解決了濾渣的二次污染，可顯著地提高了現(xiàn)有硫酸生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。4.中國(guó)專利CN 1136535A公開了一種“聚氯化鋁鐵和聚合硫酸鋁鐵產(chǎn)品及工 藝”，其工藝將鋁土礦粉碎后，加入反應(yīng)釜中，然后加入鹽酸或硫酸，在溫度為80-100°C、壓 力為3-5個(gè)大氣壓下進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)行2-5小時(shí)反應(yīng)的應(yīng)將其混合物倒入攪拌池中，在溫度 為60-75°C時(shí)，加入水和高鋁灰，攪拌時(shí)間為1.5-4小時(shí)沉淀、分離而得。所述的聚氯化鋁 鐵的原料配比為鋁土礦12-18%，高鋁灰8-10%，30%鹽酸35-42%，水30-45%。所述 的聚合硫酸鋁鐵的原料配比為鋁土礦14-18%，高鋁灰0. 26-5%，90%硫酸20-35%，水 46. 5-65. 7%。5.中國(guó)專利CN1583593A公開了一種“利用工業(yè)廢渣一步合成無(wú)機(jī)高分子絮凝劑 聚合硫酸鋁鐵的工藝”，是以工業(yè)廢渣作主劑，粉煤灰為助劑，采用一步合成法合成無(wú)機(jī)高 分子絮凝劑一聚合硫酸鋁鐵；在合成過(guò)程中，用硫酸或1 1的硫酸、鹽酸混合酸，50-100°C 攪拌下浸泡原料一晝夜，抽濾后作為添加助劑，其具體步驟如下A.原料選用工業(yè)廢渣為原料，主要包括鋼廠廢渣、鋁廠廢渣、電廠靜電除塵器 粉煤灰、硫酸廠廢渣等以及含有一定量的鐵鹽和鋁鹽物料；B.預(yù)反應(yīng)將物料(煉鋼廢渣、鋁廠廢渣、電廠靜電除塵器粉煤灰、高嶺土之 一 )IOOg置于三口瓶中，加水100g，邊攪拌邊緩慢加入65mL的濃硫酸，升溫到60-80°C，預(yù) 反應(yīng)15-25小時(shí)，使物料中的鐵最大限度地溶于液相中；C聚合反應(yīng)升溫至90-120°C，聚合反應(yīng)2-6小時(shí)，取少量反應(yīng)物測(cè)鐵和亞鐵含量， 視亞鐵離子多少?zèng)Q定加催化氧化劑及加入量。并緩慢添加增聚劑，以增加產(chǎn)物的鹽基度；D再反應(yīng)降溫至85-110°C，加入計(jì)量的添加助劑，反應(yīng)10-15小時(shí)；E保持反應(yīng)降溫至65-85°C，保持1_3小時(shí)，靜置過(guò)夜，產(chǎn)物分液體和固體渣兩層， 上層即為產(chǎn)品。紅褐色的PAFS溶液；OH/Fe+AL摩爾比超過(guò)1. 5的產(chǎn)品放置數(shù)小時(shí)變成黃 綠色溶膠。所述的原料工業(yè)廢渣主要包括鋼廠廢渣、鋁廠廢渣、電廠靜電除塵器粉煤灰、硫 酸廠廢渣、高嶺土以及含有一定量的鐵鹽和鋁鹽物料；在使用煉鋼廢渣時(shí)，其粒度為300 目；在使用鋁廠廢渣時(shí)，其粒度為200目；在使用電廠靜電除塵器粉煤灰時(shí)，其粒度為300 目；在使用高嶺土?xí)r，其粒度為200目。所述的催化氧化劑的選用系選用含有大量bh02礦山的廢棄物低品位含錳礦石。
6.中國(guó)專利CN 101279756A公開了一種“聚合硫酸鋁制備方法”，聚合硫酸鋁制 備，是由硫酸鋁水磷酸偏鋁酸鈉，按重量比0. 8-10. 0 0. 00-10. 0 0. 01-0. 1 0. 10 -2. 0混合反應(yīng)。硫酸鋁水磷酸偏鋁酸鈉重量比1. 0-8. 0 0. 00-8. 0 0. 02-0. 06 0 .20-1.20。所說(shuō)硫酸鋁，固體氧化鋁含量大于15.5%，液體氧化鋁含量大于7.6%。所說(shuō)磷 酸為含量大于85%的高濃度磷酸。所說(shuō)偏鋁酸鈉為由鈉鋁摩爾比1. 05-1. 5的氫氧化鈉和 工業(yè)氫氧化鋁反應(yīng)制得?；旌戏磻?yīng)為加溫40-100°C，煮解時(shí)間0.5-8.0小時(shí)。煮解溫度為 55-85°C，煮解時(shí)間為0. 5-3. 0小時(shí)。7.中國(guó)專利CN9U04676. 3公開了一種“液體聚合硫酸鋁制備方法”，用含鋁的礬土 礦和硫酸溶液反應(yīng)，制備一定濃度的硫酸鋁水溶液，再與堿土金屬化合物或氨在攪拌下進(jìn) 行聚合反應(yīng)，聚合物料經(jīng)固液分離、將雜質(zhì)和堿土金屬的硫酸鹽除去，得聚合硫酸鋁濾液。 該法為二步法反應(yīng)，缺陷是鋁礬土中硫酸不溶物廢渣及堿土金屬中主要原料熟石灰產(chǎn)生的 硫酸鈣夾帶聚合硫酸鋁形成廢渣，以及因堿土金屬化合物或氨中不含Al2O3有效成分，所得 聚合硫酸鋁溶液有效成分Al2O3百分含量只有5-7%。8.中國(guó)專利CN94116651. 1公開了一種“聚合硫酸鋁生產(chǎn)工藝”，依次包括(1)生 石灰加水反應(yīng)，過(guò)濾去沉淀物得熟石灰Ca (OH)2I, (2)在反應(yīng)釜中加入硫酸鋁及水，升溫至 60°C，攪拌，直至硫酸鋁全部溶解，制得30%濃度的硫酸鋁溶液，(3)將(1)所得熟石灰漿加 至反應(yīng)釜中與硫酸鋁混合，其中Ca(OH)2 Al2(SO4)3 · 18H20 H20(重量)=1:3:7， 加熱到60°C，在常壓下攪拌反應(yīng)1小時(shí)，(4)在上述反應(yīng)液中，加入反應(yīng)液總重量的5%。的 NaSO3，在常壓，50-60°C下攪拌2_3小時(shí)后出釜，濾去沉淀得無(wú)色透明液體聚合硫酸鋁產(chǎn)品。 該工藝雖然通過(guò)加入NaSO3穩(wěn)定劑，克服了高聚合度時(shí)不穩(wěn)定性問(wèn)題，但是依然無(wú)法解決產(chǎn) 生廢渣的問(wèn)題，并且同樣得到產(chǎn)品的有效成分Al2O3百分含量低在5-7%。9.中國(guó)專利CN 200510072367. 5公開的“聚合硫酸鋁制備方法”，先用硫酸直接酸 溶工業(yè)廢催化劑制備硫酸鋁，然后用硫酸鋁與氫氧化鋁聚合制得聚合硫酸鋁。該制備方法 是以蠟油催化廢催化劑為原材料，來(lái)源受到極大的限制，并且廢料生產(chǎn)產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，同 時(shí)以氫氧化鋁作為聚合劑，由于氫氧化鋁活性低，因此所得產(chǎn)品聚合度仍然低于45%。10.中國(guó)專利CN 101423259A公開的“一種固體聚合硫酸鋁鐵的制備方法”，包括 (1)由硫酸亞鐵制得堿式硫酸鐵；(2)向堿式硫酸鐵中依次加入水、硫酸和雙氧水，攪拌，靜 置；(3)加入含鋁化合物，再攪拌；(4)干燥下自行固化析出；(5)常溫陳化，粉碎得產(chǎn)品。采 用鼓風(fēng)氧化工藝，克服了傳統(tǒng)鐵系混凝劑工業(yè)中催化氧化工藝所產(chǎn)生的NOx對(duì)環(huán)境的污染 問(wèn)題。聚合硫酸鋁鐵為固體產(chǎn)品，較液體產(chǎn)品具有儲(chǔ)存、運(yùn)輸方面的優(yōu)勢(shì)，且使用壽命長(zhǎng)，無(wú) 需蒸發(fā)或減壓蒸發(fā)過(guò)程，產(chǎn)品中的混凝活性組分得到最大保留。鹽基度、活性組分等質(zhì)量指 標(biāo)均高于現(xiàn)有技術(shù)，在實(shí)際水體運(yùn)用實(shí)施中，效果也優(yōu)于聚合氯化鋁聚合硫酸鐵等無(wú)機(jī)混 凝劑。制備方法步驟(1)將硫酸亞鐵在60-80°C的溫度條件下脫結(jié)晶水，待硫酸亞鐵晶 體由綠色轉(zhuǎn)為白色時(shí)，將溫度升至160-250°C并開啟鼓風(fēng)，加熱并鼓風(fēng)時(shí)間約10-14小時(shí)， 即得堿式硫酸鐵；(2)向堿式硫酸鐵中依次加入水、硫酸和雙氧水，攪拌，靜置1-2小時(shí)；(3) 然后加入含鋁化合物，再攪拌；(4)將反應(yīng)物置干燥環(huán)境2-3日自行固化析出；(5)最后經(jīng) 常溫陳化5-7日，粉碎得產(chǎn)品。Ikg堿式硫酸鐵中加水500-800ml，濃硫酸90_120ml，或者按 前述水和濃硫酸的比例采用稀硫酸與堿式硫酸鐵混合攪拌反應(yīng)。所述的含鋁化合物為濃度
51. 5-2M的硫酸鋁溶液或堿化鋁液。所述的含鋁化合物的加入量按鋁與鐵的摩爾比計(jì)，鋁鐵 摩爾比為0. 1-1 3。11.中國(guó)專利CN 101784485A公開的“一種用于生產(chǎn)聚合鋁鹽的方法”，將一種含 鋁材料與一種酸性化合物進(jìn)行混合，并且使用微波將該化合物加熱至150-250°C的溫度并 且維持在這一溫度，可任選地與另一個(gè)熱源相結(jié)合，允許維持在所述溫度的所述混合物反 應(yīng)大約5秒至60分鐘的一個(gè)時(shí)間段，并且此后將該混合物冷卻至130°C或更低。其中，該混 合物進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)間段為大約15秒至15分鐘，優(yōu)選從30秒到10分鐘，并且最優(yōu)選從2分 鐘到10分鐘。所述的使用微波的該熱處理是在大約170°C至230°C、優(yōu)選180°C至220°C的 溫度下進(jìn)行。所述的酸性化合物是硫酸、鹽酸、硝酸、甲酸、氯化鋁、或聚合鋁鹽、廢的工業(yè)酸 性溶液、或這些的混合物，該聚合鋁鹽具有比有待通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的產(chǎn)物更低 的堿度。所述的酸性化合物是一種混合物，包括硫酸，以及鹽酸、硝酸、甲酸、氯化鋁、或聚 合氯化鋁、或廢的工業(yè)酸性溶液中的至少一種，該聚合鋁鹽具有比該最終產(chǎn)物更低的一個(gè) 0H/A1摩爾比。所述的含鋁材料包括鋁的氫氧化物類、氧化鋁的氫氧化物、鋁土礦、高嶺土 或其他粘土、來(lái)自蝕刻工業(yè)的濾餅、或這些材料的混合物，優(yōu)選鋁的氫氧化物類。所述的熱 處理過(guò)的材料在最多10分鐘的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)冷卻至最多130°C的溫度。所述的方法用于生 產(chǎn)聚合鋁鹽以及它們的衍生物的一個(gè)系統(tǒng)，包括一個(gè)混合裝置，用于將一種含鋁材料與一 種酸性化合物混合成一個(gè)混合物，一個(gè)加熱裝置，用于使用微波將該混合物加熱至150°C至 250°C的溫度并且維持在這一溫度，可任選地與一個(gè)或多個(gè)另外的熱源相結(jié)合，一個(gè)反應(yīng)器 裝置，用于使維持在所述溫度下的該混合物反應(yīng)大約5秒至60分鐘的一個(gè)時(shí)間段，以及一 個(gè)冷卻裝置，用于將該反應(yīng)混合物冷卻至130°C或更低。所述的一個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于 使該混合物經(jīng)受超聲的聲裝置。生產(chǎn)無(wú)機(jī)絮凝劑時(shí)，對(duì)原材料的要求很高，而當(dāng)前我國(guó)能滿足這些原料要求的鋁 土礦資源已經(jīng)近枯竭，必須通過(guò)其他方法處理后才能保證充足的資源供應(yīng)。聚合硫酸鋁鐵 是一種新型的絮凝劑，其具有聚合硫酸鋁和聚合硫酸鐵的優(yōu)點(diǎn)，關(guān)于其的研究已經(jīng)有多年， 但是生產(chǎn)工藝不同，對(duì)原材料的要求也是不同的。平果鋁礦洗選尾礦中含有較高的鋁礦物 和鐵礦物，其中三氧化二鋁含量為36 %，三氧化二鐵含量為16%，且粒度極細(xì)，其中-10微 米粒度的細(xì)泥含量占80%，它們正好是生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵的極佳原料。我們發(fā)現(xiàn)，在一定的 工藝條件下使用該類尾礦完全能夠生產(chǎn)出高效的絮凝劑聚合硫酸鋁鐵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了合理有效利用鋁土礦資源、降低聚合硫酸鋁鐵的生產(chǎn)成本 和對(duì)鋁礦洗選尾礦的有效處理，提供一種用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，是利用巖溶堆積型鋁土礦洗選尾礦或 /和硫鐵礦制取硫酸的高鐵燒渣鐵粉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和硫酸鐵水溶液，再加入堿化 劑聚合生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵，包括以下步驟1、濃漿酸浸將按原料重量份比例的水、尾礦、硫酸和過(guò)氧化氫加入反應(yīng)釜中，加溫 至148-150°C，開動(dòng)攪拌進(jìn)行濃漿酸浸反應(yīng)，濃漿酸浸時(shí)間38-42分鐘，或在酸浸反應(yīng)20分 鐘后再加入高鐵燒渣鐵粉繼續(xù)反應(yīng)并控制鋁和鐵的含量；
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2、稀液酸浸上述酸浸液補(bǔ)水3. 0-3. 5重量份，降溫至78_80°C酸浸4小時(shí)；3、過(guò)濾酸浸反應(yīng)結(jié)束后，使用陶瓷過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾得到硫酸鋁和硫酸鐵水溶液， 濾渣備用；4、濃縮將上步濾液進(jìn)行濃縮處理，使液體濃度達(dá)到40波美度；5、聚合將經(jīng)濃縮的硫酸鋁和硫酸鐵水溶液加入堿化劑聚合；6、熟化將上步聚合物進(jìn)行保溫熟化得到液體產(chǎn)品。以上所述的原料重量份比例是水尾礦硫酸過(guò)氧化氫的重量份比例為 3.7 1 1.85 0. 025，或者水尾礦高鐵燒渣鐵粉硫酸過(guò)氧化氫的重量份比例 為 3.7 1 1.5 2.78 0. 025，控制 Al2O3 浸出率為 65-75%，F(xiàn)e2O3 浸出率為 92-95%。以上所述的尾礦的主要成分和重量含量三氧化二鋁含量36%，三氧化二鐵含量 16%。以上所述的高鐵燒渣鐵粉主要成分和重量含量三氧化二鋁含量1%，鐵含量 60%以上所述的硫酸，是濃度為98%的濃硫酸。以上所述的控制鋁和鐵的含量，是在步驟(1)中通過(guò)增減硫酸的用量加入液體硫 酸鋁的濃度調(diào)節(jié)氧化鋁含量，計(jì)算增減高鐵燒渣與硫酸的數(shù)量調(diào)節(jié)鐵含量。以上所述的聚合反應(yīng)，條件是聚合攪拌速度為500r/min，反應(yīng)溫度為78-80°C， 時(shí)間為1小時(shí)。以上所述的堿化劑，是碳酸氫鈉、碳酸鈉和氫氧化鈉中的一種或多種的混合物，其 用量以重量比計(jì)為浸出液堿化劑=1 0. 15。以上所述的熟化，條件是熟化攪拌速度為500r/min，溫度為78-80°C，時(shí)間為3h， 調(diào)節(jié)聚合液pH: 2. 9-3. 1。以上所述的濾渣，將其自然干燥后作為水泥填料。具體工藝操作過(guò)程是先將按原料重量份比例為3. 7 1 1.85 0. 025的水、 礦泥、硫酸和過(guò)氧化氫加入反應(yīng)釜中，加溫至146-150°C，開動(dòng)攪拌進(jìn)行濃漿酸浸反應(yīng)，濃漿 酸浸時(shí)間38-42分鐘，或者按原料重量份比例為3. 7 1 1.5 2. 78 0. 025的水、礦 泥、高鐵燒渣鐵粉、硫酸和過(guò)氧化氫，在礦泥和硫酸酸浸反應(yīng)20分鐘后再加入高鐵燒渣鐵 粉繼續(xù)反應(yīng)18-22分鐘，控制Al2O3浸出率為65-75% ,Fe2O3浸出率為92-95%;將酸浸液補(bǔ) 加水3. 0-3. 5重量份，降溫至78-80°C后繼續(xù)酸浸反應(yīng)4小時(shí)。酸浸反應(yīng)結(jié)束后，使用陶瓷 過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾得到硫酸鋁和硫酸鐵水溶液，濾渣作為水泥填料使用；將硫酸鋁和硫酸鐵 水溶液進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)液體濃度達(dá)到40波美度時(shí)，將加入以重量比為浸出液碳酸氫 鈉=1 0. 15的堿化劑進(jìn)行聚合，控制聚合攪拌速度為500r/min，反應(yīng)溫度為80°C，時(shí)間 為1小時(shí)。然后繼續(xù)控制攪拌速度為500r/min，溫度為78-80°C，時(shí)間為3h保溫熟化，調(diào)節(jié) 聚合液pH:2.9-3. 1，得到液體產(chǎn)品。本產(chǎn)品為紅褐色至紅黑色，液體透明，但隨著鐵含量增 加，易呈現(xiàn)糊狀，聚合液穩(wěn)定，靜置25天開始有帶狀固體物出現(xiàn)，靜置60天聚合液絮凝效果 沒有減弱。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明采用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，是利用巖溶堆積型鋁土礦洗 選尾礦作為生產(chǎn)無(wú)機(jī)絮凝劑原料，且尾礦粒度極細(xì)，其中-10微米粒度的細(xì)泥含量占80%，它們正好是生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵的極佳原料，反應(yīng)速率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。能夠合理和有效地利 用鋁土礦資源，并從污染的源頭對(duì)鋁礦選洗尾礦進(jìn)行有效治理，保護(hù)了環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境 的友好共處，同時(shí)也降低聚合硫酸鋁鐵的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了高效的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。


圖1 是本發(fā)明工藝流程示意圖。圖1工藝流程包括濃漿酸浸、稀液酸浸、過(guò)濾、濃縮、聚合和熟化工序。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限 制。實(shí)施例1 先將按原料重量份比例為3. 7 1 1.85 0. 025的水、尾礦、硫酸和過(guò)氧化氫加 入反應(yīng)釜中，加溫至150°C，開動(dòng)攪拌進(jìn)行濃漿酸浸反應(yīng)，濃漿酸浸時(shí)間41分鐘，控制Al2O3 浸出率為72%，F(xiàn)e2O3浸出率為90% ；將酸浸液補(bǔ)加水3重量份，降溫至80°C后繼續(xù)酸浸反 應(yīng)4小時(shí)。酸浸反應(yīng)結(jié)束后，使用陶瓷過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾得到硫酸鋁和硫酸鐵水溶液，濾渣作 為水泥填料使用；將硫酸鋁和硫酸鐵水溶液進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)液體濃度達(dá)到40波美度時(shí)， 將加入以重量比為浸出液碳酸氫鈉=1 0.15的堿化劑進(jìn)行聚合，控制聚合攪拌速度 為500r/min，反應(yīng)溫度為80°C，時(shí)間為1小時(shí)。然后繼續(xù)控制攪拌速度為500r/min，溫度為 80°C，時(shí)間為3h保溫熟化，調(diào)節(jié)聚合液pH:3. 1，得到液體產(chǎn)品。本產(chǎn)品為紅褐色透明液體， 聚合液穩(wěn)定，靜置25天開始有帶狀固體物出現(xiàn)，靜置60天聚合液絮凝效果沒有減弱。實(shí)施例2 先將按原料重量份比例為3. 7 1 1.85 0. 025的水、礦泥(尾礦)、硫酸和過(guò) 氧化氫加入反應(yīng)釜中，加溫至148°C，開動(dòng)攪拌進(jìn)行濃漿酸浸反應(yīng)，濃漿酸浸時(shí)間40分鐘， 控制Al2O3浸出率為75%，F(xiàn)e2O3浸出率為92% ；將酸浸液補(bǔ)加水3. 2重量份，降溫至79°C 后繼續(xù)酸浸反應(yīng)4小時(shí)。酸浸反應(yīng)結(jié)束后，使用陶瓷過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾得到硫酸鋁和硫酸鐵 水溶液，濾渣作為水泥填料使用；將硫酸鋁和硫酸鐵水溶液進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)液體濃度達(dá)到 40波美度時(shí)，將加入以重量比為浸出液碳酸鈉=1 0.15的堿化劑進(jìn)行聚合，控制聚 合攪拌速度為500r/min，反應(yīng)溫度為79°C，時(shí)間為1小時(shí)。然后繼續(xù)控制攪拌速度為500r/ min，溫度為79°C，時(shí)間為3h保溫熟化，調(diào)節(jié)聚合液pH 2. 9，得到液體產(chǎn)品。本產(chǎn)品為紅褐 色液體，聚合液穩(wěn)定，靜置25天開始有帶狀固體物出現(xiàn)，靜置60天聚合液絮凝效果沒有減 弱。實(shí)施例3 先將按原料重量份比例為3.7 1 2.78 0. 025的水、礦泥(尾礦)、硫酸和 過(guò)氧化氫加入反應(yīng)釜中，加溫至146°C，開動(dòng)攪拌進(jìn)行濃漿酸浸反應(yīng)，酸浸反應(yīng)20分鐘后再 加入1.5重量份高鐵燒渣鐵粉加溫至150°C繼續(xù)反應(yīng)22分鐘，控制Al2O3浸出率為75%， Fe2O3浸出率為94% ；將酸浸液補(bǔ)加水3. 5重量份，降溫至80°C后繼續(xù)酸浸反應(yīng)4小時(shí)。酸 浸反應(yīng)結(jié)束后，使用陶瓷過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾得到硫酸鋁和硫酸鐵水溶液，濾渣作為水泥填料 使用；將硫酸鋁和硫酸鐵水溶液進(jìn)行濃縮處理，當(dāng)液體濃度達(dá)到40波美度時(shí)，將加入以重量比為浸出液碳酸鈉和氫氧化鈉任何比例的混合物=1 0.15的堿化劑進(jìn)行聚合，控 制聚合攪拌速度為500r/min，反應(yīng)溫度為80°C，時(shí)間為1小時(shí)。然后繼續(xù)控制攪拌速度為 500r/min，溫度為80°C，時(shí)間為3h保溫熟化，調(diào)節(jié)聚合液pH 2. 9，得到液體產(chǎn)品。本產(chǎn)品為 紅黑色液體，呈現(xiàn)糊狀，聚合液穩(wěn)定，靜置25天開始有帶狀固體物出現(xiàn)，靜置60天聚合液絮 凝效果沒有減弱。
權(quán)利要求
一種用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于利用巖溶堆積型鋁土礦或其它鋁礦的洗選尾礦或/和硫鐵礦制取硫酸的高鐵燒渣鐵粉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和硫酸鐵水溶液，再加入堿化劑聚合生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵，包括以下步驟(1)濃漿酸浸將按原料重量份比例的水、尾礦、硫酸和過(guò)氧化氫加入反應(yīng)釜中，加溫至148 150℃，開動(dòng)攪拌進(jìn)行濃漿酸浸反應(yīng)，濃漿酸浸時(shí)間38 42分鐘，或在酸浸反應(yīng)20分鐘后再加入高鐵燒渣鐵粉繼續(xù)反應(yīng)并控制鋁和鐵的含量；所述的原料重量份比例是水∶尾礦∶硫酸∶過(guò)氧化氫的重量份比例為3.7∶1∶1.85∶0.025，或者水∶尾礦∶高鐵燒渣鐵粉∶硫酸∶過(guò)氧化氫的重量份比例為3.7∶1∶1.5∶2.78∶0.025，控制Al2O3浸出率為65 75％，F(xiàn)e2O3浸出率為92 95％；(2)稀液酸浸上述酸浸液補(bǔ)水3.0 3.5重量份，降溫至78 80℃酸浸4小時(shí)；(3)過(guò)濾酸浸反應(yīng)結(jié)束后，使用陶瓷過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾得到硫酸鋁和硫酸鐵水溶液，濾渣備用；(4)濃縮將上步濾液進(jìn)行濃縮處理，使液體濃度達(dá)到40波美度；(5)聚合將經(jīng)濃縮的硫酸鋁和硫酸鐵水溶液加入堿化劑聚合；(6)熟化將上步聚合物進(jìn)行保溫熟化得到液體產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于 所述的尾礦主要成分和重量含量三氧化二鋁含量36%，三氧化二鐵含量16%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于 所述的高鐵燒渣鐵粉主要成分和重量含量三氧化二鋁含量1%，鐵含量60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于 所述的硫酸濃度為98%的濃硫酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于控 制鋁和鐵的含量是在步驟(1)中通過(guò)增減硫酸的用量加入液體硫酸鋁的濃度調(diào)節(jié)氧化鋁 含量；計(jì)算增減高鐵燒渣與硫酸的數(shù)量調(diào)節(jié)鐵含量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于所 述的聚合反應(yīng)，條件是聚合攪拌速度為500r/min，反應(yīng)溫度為78_80°C，時(shí)間為1小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于所 述的堿化劑，是碳酸氫鈉、碳酸鈉和氫氧化鈉中的一種或多種的混合物，其用量以重量比計(jì) 為浸出液堿化劑=1 0. 15。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于 所述的熟化條件是攪拌速度為500r/min，溫度為78_80°C，時(shí)間為3h，調(diào)節(jié)聚合液pH 2 · 9 3· Io
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于所 述的濾渣自然干燥后作為水泥填料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于利用巖溶堆積型鋁礦或其它鋁礦的洗選尾礦或/和硫鐵礦制取硫酸的高鐵燒渣鐵粉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和硫酸鐵水溶液，再加入堿化劑聚合生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵。且尾礦粒度極細(xì)，其中-10微米粒度的細(xì)泥含量占80％，它們正好是生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵的極佳原料，反應(yīng)速率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。能夠合理和有效地利用鋁礦資源，并從污染的源頭對(duì)鋁礦選洗尾礦進(jìn)行有效治理，保護(hù)了環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境的友好共處，同時(shí)也降低聚合硫酸鋁鐵的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了高效的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
文檔編號(hào)C02F1/52GK101973586SQ20101050693
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者吳承檜, 徐剛, 楊文 , 林凱平, 羅桂民, 鄧海波, 陳劍鋒 申請(qǐng)人:廣西天工冶金科技有限公司