酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低品鋁土礦分解綜合利用技術(shù)，具體涉及一種采用酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氟化鋁是電解鋁生產(chǎn)中必須的助溶劑之一，能降低A1203的熔點(diǎn)并且可以提高電解質(zhì)的電導(dǎo)率。隨著氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，氟化鋁產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。我國(guó)已探明的鋁土礦儲(chǔ)量為30.56億t，在世界上位居第四，資源充足，分布集中，但99%為一水硬鋁石型鋁土礦，其特點(diǎn)是難磨、難溶、高硅、低鋁硅比，目前我國(guó)鋁土礦主要用于生產(chǎn)氧化鋁，以混聯(lián)法生產(chǎn)工藝為主，生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能耗高、建設(shè)投資大、產(chǎn)品質(zhì)量差。為減少傳統(tǒng)方法帶來(lái)的不利影響，結(jié)合實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)需求，實(shí)驗(yàn)研究了用酸法處理低品位鋁土礦制取氟化鋁的生產(chǎn)工藝。該工藝以低品位鋁土礦為原料，通過(guò)濃鹽酸浸取、加氟化銨焙燒、氫氟酸超聲強(qiáng)化酸洗、濃硫酸精化反應(yīng)等工序，制得氟化鋁產(chǎn)品，該工藝流程短、能耗低、適合大規(guī)模生產(chǎn)。以此為基礎(chǔ)，對(duì)上述各工序的工藝條件進(jìn)行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，確有必要提供一種酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法，以解決上述問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明提供一種酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法，包括以下步驟:
酸浸除鐵:向低品鋁土礦顆粒中鹽酸，反應(yīng)形成漿液；過(guò)濾所述漿液，得到浸取液和除鐵濾渣；干燥所述除鐵濾渣得到除鐵鋁土礦；
制備鐵紅:在80?100°C下，對(duì)所述浸取液依次進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、干燥處理，得到鐵紅產(chǎn)品；冷卻所述蒸發(fā)濃縮過(guò)程中蒸出的氣體，以回收利用鹽酸。
[0005]焙燒脫硅:磨碎所述除鐵鋁土礦，然后加入氟化銨固體進(jìn)行混合，并捏成顆粒狀，得到多個(gè)混渣顆粒；在300?700°C對(duì)多個(gè)所述混渣顆粒進(jìn)行焙燒處理，得到含有氟化硅元素的氣體生成物和焙燒固體殘?jiān)?br> 制取白炭黑:先在60?80°C采用氨水吸收氨解所述氣體生物，再在60?80°C靜置陳化I?2小時(shí)，得到渾濁液；對(duì)所述渾濁液依次進(jìn)行過(guò)濾、干燥處理得到白炭黑；
氫氟酸超聲酸洗:向所述焙燒固體殘?jiān)屑尤霘浞?，在超聲條件下酸洗去除所述焙燒固體殘?jiān)械墓柙睾筒糠肘佋?，得到氟化鋁粗品；
精制氟化鋁:采用濃硫酸酸洗所述氟化鋁粗品以去除其中的鈦元素，然后過(guò)濾、洗滌、干燥得到氟化鋁精品。
[0006]其中，所述低品鋁土礦中的鋁硅比小于等于7。所述低品鋁土礦的原礦中以氧化招、一■氧化娃等為主要成分，并含有氧化鐘、氧化欽、氧化鐵等雜質(zhì)，而且所述低品招土礦中的各元素基本上是以氧化物形式存在的，其中的氧化鋁具體地主要可分為一水硬鋁石、三水鋁石和一水軟鋁石。因此，本文中的“硅的脫除率”是指二氧化硅的脫除率，“硅含量”是指氧化硅的含量，“鐵含量”是指氧化鐵含量，“鐵的去除率”是指氧化鐵的去除率，“鋁的回收率”是指氧化鋁的回收率，“鈦含量”是指氧化鈦的含量，“鈦的去除率”是指氧化鈦的去除率。低品鋁土礦原礦中含有一水硬鋁石、部分三水鋁石和部分一水軟鋁石。所述室溫的溫度為10?40 °C。
[0007]基于上述，所述酸浸除鐵元素的步驟包括:按照I?1.4 mL濃鹽酸/I g鋁土礦的比例向所述低品招土礦中加入濃鹽酸，并在40?80°C攪拌反應(yīng)20?40 min，形成所述楽液，其中，所述濃鹽酸的體積分?jǐn)?shù)為36%?38%;稀釋所述漿液，得到稀漿液；采用第一壓濾機(jī)過(guò)濾所述稀漿液，得到所述浸取液和所述除鐵濾渣；將所述除鐵濾渣置于烘干箱中，烘干成所述除鐵鋁土礦。
[0008]基于上述，所焙燒脫硅元素的步驟包括:將所述除鐵鋁土礦磨成150?250目的濾渣顆粒，然后將所述濾渣顆粒與所述氟化銨固體和水混合并捏成多個(gè)混合球，且水占所有多個(gè)所述混合球總質(zhì)量的0.1%?5% ;采用烘箱保溫干燥多個(gè)所述混合球去除其中的水，得到多個(gè)所述混渣顆粒；將多個(gè)所述混渣顆粒置于流化床反應(yīng)器中，在300?700°C和真空度維持在0.8?1.2 MPa的條件下，對(duì)多個(gè)所述混渣顆粒進(jìn)行焙燒處理，得到所述焙燒固體殘?jiān)退鰵怏w生成物。
[0009]基于上述，所述制取白炭黑的步驟包括:將所述氣體生成物在-6?-4 kPa下通入氨解槽中用氨水吸收，在60?80 °C下，以30?80 r/min攪拌以進(jìn)行氨解；然后在60?80°C靜置陳化I?2小時(shí)，得到渾濁液；將置于所述氨解槽中的所述混濁液輸送到第二壓濾機(jī)中過(guò)濾，得到白炭黑半成品和含氟濾液；依次洗滌、烘干所述白炭黑半成品，制得所述白炭黑成品。
[0010]基于上述，所述制取白炭黑的步驟還包括回收氟化銨:在60?80°C下，在真空度為0.05?0.08 MPa時(shí)對(duì)所述含氟濾液進(jìn)行加壓濃縮蒸發(fā)處理直至氟化銨濃度達(dá)到12mol/L，然后在20?30°C冷卻結(jié)晶，離心分離得到所述氟化銨晶體。
[0011]基于上述，所述氫氟酸超聲酸洗的步驟包括:用2?4倍所述焙燒固體殘?jiān)w積的氫氟酸在60?80°C的溫度和35?45 kHz的條件下，超聲酸洗所述焙燒固體殘?jiān)??3h，得到超聲酸洗混合物，過(guò)濾所述超聲酸洗混合物得到所述氟化鋁粗品。
[0012]基于上述，所述精制氟化鋁的步驟包括:將所述氟化鋁粗品置于精化釜中，加入2?4倍體積的濃硫酸在80?90°C的條件下反應(yīng)2?3 h，溶解所述氟化鋁粗品中的氧化鈦，形成氟化鋁懸濁液；過(guò)濾所述氟化鋁懸濁液，得到氟化鋁濾渣和硫酸濾液；洗滌、干燥所述氟化鋁濾渣得到所述氟化鋁精品。
[0013]基于上述，所述精制氟化鋁的步驟還包括回收利用硫酸:對(duì)所述硫酸濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到濃縮后的硫酸；然后將濃縮后的硫酸通入到所述精化釜中以回收循環(huán)利用。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
第一，本發(fā)明采用酸熱法處理低品鋁土礦，制備了白炭黑、鐵紅、氟化鋁等一系列產(chǎn)品，鋁土礦中的有效成分得到了充分的利用，氟資源通過(guò)氨水進(jìn)行固化循環(huán)利用，減少了氟的浪費(fèi)。整個(gè)流程簡(jiǎn)單，使用的設(shè)備也比較少。與選礦拜耳法、富礦燒結(jié)法等相比，無(wú)需對(duì)低品位鋁土礦進(jìn)行預(yù)處理，采用簡(jiǎn)單的操作即可得到產(chǎn)品，工藝條件溫和，適于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0015]第二，本發(fā)明的主要特點(diǎn)是采用酸浸除鐵-流化床焙燒脫硅-超聲酸洗-精制氟化鋁等工藝方法步驟處理低品位鋁土礦，鋁土礦中鋁的回收率高，反應(yīng)條件溫和，工藝流程簡(jiǎn)單；利用鹽酸酸浸除去鋁土礦中的鐵，浸取液進(jìn)一步生產(chǎn)鐵紅，與此同時(shí)回收鹽酸，降低了原料浪費(fèi)以及環(huán)境污染；在鋁土礦脫硅元素的方法中，利用氟化銨分解產(chǎn)生的氟化氫與二氧化硅反應(yīng)，硅的脫除率可達(dá)到98.84%，且氟循環(huán)利用率可達(dá)到90%以上，解決了氟資源短缺的問(wèn)題；在氟化鋁粗產(chǎn)品除鈦元素的方法中，采用濃硫酸熱洗，鈦元素的脫除率可達(dá)92.26%ο
[0016]第三、本發(fā)明使得鋁元素的回收率達(dá)到了 90%，白炭黑的收率達(dá)到83%，比表面積達(dá)到245 m2/g，氟化鋁的純度達(dá)到了 96.61%，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)驗(yàn)所取得數(shù)據(jù)可作為工業(yè)化的基礎(chǔ)和依據(jù)。整個(gè)工藝流程時(shí)間短，工藝條件溫和，有助于節(jié)約資源，降低浪費(fèi)和環(huán)境保護(hù)，其推廣使用，必將產(chǎn)生良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。
[0017]第四，本發(fā)明在所述除鐵鋁土礦與氟化銨混合形成多個(gè)所述混渣顆粒的過(guò)程中，加入少量水，可以使得形成的所述混渣球更加密實(shí)，在氟化銨分解時(shí)，氟化氫氣體與鋁土礦有更長(zhǎng)的接觸時(shí)間，使硅元素的脫除更徹底；干燥除去所述混渣球中的水分，以防止后續(xù)在高溫下生成的產(chǎn)物氟化鋁可與空氣中的水汽發(fā)成水解反應(yīng)生成A1203。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明提供的從低品鋁土礦分解廢氣中回收氟資源的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法，包括以下步驟:
酸浸除鐵:向低品鋁土礦顆粒中鹽酸，反應(yīng)形成漿液；過(guò)濾所述漿液，得到浸取液和除鐵濾渣；干燥所述除鐵濾渣得到除鐵鋁土礦。具體地，向所述低品鋁土礦中，按照I?1.4mL濃鹽酸/I g招土礦的比例加入濃鹽酸，并在40?80°C攪拌20?40 min進(jìn)行反應(yīng)，形成所述漿液，其中，所述濃鹽酸的體積分?jǐn)?shù)為36%?38%;稀釋所述漿液，得到稀漿液；采用第一壓濾機(jī)過(guò)濾所述稀漿液，得到所述浸取液和所述除鐵濾渣；將所述除鐵濾渣置于烘干箱中，烘干成所述除鐵鋁土礦。
[0021]其中，所述低品鋁土礦中的鋁幾乎都以不溶于酸的形式存在，但是礦石中的鐵和少量的三水鋁石和一水軟鋁石等可溶性元素卻可以用酸溶解除去。故可用鹽酸法處理鋁土礦去除絕大部分的鐵以及一些酸溶性雜質(zhì)，避免鐵在后續(xù)工藝中因高溫而轉(zhuǎn)變晶格