CN102443697A - 一种高铁铝土矿综合利用的方法 - Google Patents

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刘瑛瑛
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Abstract

本发明涉及一种高铁铝土矿综合利用的方法。包括下述步骤：将磨矿后的高铁铝土矿与15%~36%浓度的盐酸混合，盐酸中的HCl与高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的摩尔比为4~9，混合后的浆液送入反应器中，加热至90℃~230℃，反应时间1h~8h；反应降温后固液分离，得到氯化铝和氯化铁溶液和高硅渣，溶液经蒸发浓缩或干燥后得到结晶氯化铝和结晶氯化铁；结晶氯化铝分解得到γ-Al2O3、Fe2O3和氯化氢气体；氯化氢气体用水或稀酸吸收制备盐酸，循环利用；γ-Al2O3和Fe2O3经拜耳法工艺制备冶金级氧化铝，残渣为高铁渣，可以作为炼铁原料。可使高铁铝土矿中氧化铝和铁有效浸出，利于产业化。

Description

一种高铁铝土矿综合利用的方法
技术领域
 本发明涉及一种铝土矿综合利用的方法，尤其涉及一种高铁铝土矿综合利用的方法。
背景技术
在我国广西贵港地区约有4亿吨高硅高铁三水铝石型铝土矿储量，该种铝土矿铁含量约40%，氧化铝含量近30%，硅含量在10%左右。由于此种高铁铝土矿铁和铝含量都不高，单提取其中一种金属都是不经济的。并且我国铝土矿和铁矿石资源都十分匮乏。因此，开展贵港铝土矿经济高效利用技术研究，综合回收氧化铝和铁，对缓解我国铝土矿资源和铁矿资源不足均具有重要的战略意义。
目前，针对该类型高铁铝土矿综合利用工艺主要有先用拜耳法提取氧化铝，在通过烧结拜耳法赤泥提取铁的“先铝后铁”方案；先通过高炉冶炼提取其中铁，再碱液溶出炼铁渣中的铝酸钙提取其中氧化铝的“先铁后铝”方案；先通过磁化焙烧、磁选等过程是铁与铝分离，在分别利用的“磁选除铁”方案等。但由于该类型高铁铝土矿活性硅高，采用拜耳法直接处理效果不佳、碱耗大；采用“先铁后铝”和磁化焙烧能耗高，经济性不佳。
发明内容
为解决上述技术问题合理利用高铁铝土矿本发明提供一种高铁铝土矿综合利用的方法，目的使高铁铝土矿中的铝、铁、硅有效分离，合理利用。
为实现上述目的本发明一种高铁铝土矿综合利用的方法，它包括下述步骤：将磨矿后的高铁铝土矿与15%~36%浓度的盐酸混合，盐酸中的HCl与高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的摩尔比为4~9，混合后的浆液送入反应器中，加热至90℃~230℃，反应时间1 h ~8h；
反应降温后固液分离，得到氯化铝和氯化铁溶液和高硅渣，溶液经蒸发浓缩或干燥后得到结晶氯化铝和结晶氯化铁；
结晶氯化铝分解得到γ-Al2O3、Fe2O3和氯化氢气体；
氯化氢气体用水或稀酸吸收制备盐酸，循环利用；
γ-Al2O3和Fe2O3经拜耳法工艺制备冶金级氧化铝，残渣为高铁渣，可以作为炼铁原料。
所述的高铁铝土矿磨矿采用湿磨或干磨中的一种。
所述的反应器为耐盐酸反应釜。
所述的高铁铝土矿与盐酸反应后，溶液与渣的固液分离采用絮凝沉降、加压过滤或真空过滤中的一种。
所述的氯化铝和氯化铁溶液蒸发结晶采用多效降膜蒸发、强制循环蒸发结晶、转鼓干燥或喷雾干燥中的一种或几种组合。
所述的结晶氯化铝和结晶氯化铁分解分解温度为200℃~650℃，得到γ-Al2O3、Fe2O3和氯化氢气体。
所述的氯化氢气体用水、稀盐酸或高硅渣洗液中的一种吸收制备盐酸。
所述的高硅渣用来制备高硅填料、白炭黑、硅胶、水玻璃、活性硅酸钙的硅系列产品中的一种或几种。
所述的高铁渣用来炼铁。
本发明的优点效果：本发明不添加任何助剂，可使高铁铝土矿中氧化铝和铁有效浸出，氧化铝的浸出率可达到85%以上，铁的浸出率可达90%以上。本发明工艺流程中实现了酸循环和碱的循环，整个过程没有废气、废液、废渣的排出。本发明反应条件为盐酸浓度15%~36%，温度90℃~230℃，此条件下设备容易解决，利于产业化。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
原料高铁铝土矿组成为：Al2O3：29%、SiO2：10%、Fe2O3：42%、酌减：16%。原料高铁铝土矿的组成也可以采用其它组成成分及具体用量，这不能用于限定本发明的保护范围。
取1000g上述高铁铝土矿，将高铁铝土矿干法磨矿，将36%的盐酸按照1：6.5（高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比）加入到耐盐酸高压反应釜中与高铁铝土矿混合，加热至160℃，反应时间2h，反应降温后固液分离，得到氯化铝和氯化铁液体，溶液与高硅渣的固液分离采用絮凝沉降，氯化铝和氯化铁液体采用喷雾干燥得到结晶氯化铝和结晶氯化铁，氯化铝和氯化铁在400℃下分解得到γ-Al2O3、 Fe2O3和氯化氢气体，氯化氢用高硅渣洗液吸收制备盐酸，实现酸的循环利用。煅烧得到的γ-Al2O3和Fe2O3经拜耳法工艺过程得到符合标准的冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例2
取1000g实施例1中采用的高铁铝土矿，将高铁铝土矿湿法磨矿，将25%的盐酸按照1：7.5（高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比）加入到耐酸高压反应釜中与高铁铝土矿混合，加热至190℃，反应时间3h，反应降温后固液分离，得到氯化铝和氯化铁液体，溶液与高硅渣的固液分离加压过滤，氯化铝和氯化铁液体采用强制循环蒸发结晶得到结晶氯化铝和结晶氯化铁，氯化铝和氯化铁在500℃下分解得到γ-Al2O3、 Fe2O3和氯化氢气体，氯化氢用高硅渣洗液吸收制备盐酸，实现酸的循环利用。煅烧得到的γ-Al2O3和Fe2O3经拜耳法工艺过程得到符合标准的冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例3
取1000g实施例1中采用的高铁铝土矿，将高铁铝土矿干法磨矿，将15%的盐酸按照1：9（高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比）加入到耐酸高压反应釜中与高铁铝土矿混合，加热至230℃，反应时间8h，反应降温后固液分离，得到氯化铝和氯化铁液体，溶液与高硅渣的固液分离采用真空过滤，氯化铝和氯化铁液体采用多效降膜蒸发得到结晶氯化铝和结晶氯化铁，氯化铝和氯化铁在650℃下分解得到γ-Al2O3、 Fe2O3和氯化氢气体，氯化氢用稀盐酸洗液吸收制备盐酸，实现酸的循环利用。煅烧得到的γ-Al2O3和Fe2O3经拜耳法工艺过程得到符合标准的冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例4
取1000g实施例1中采用的高铁铝土矿，将高铁铝土矿干法磨矿，将26%的盐酸按照1：4（高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比）加入到耐酸高压反应釜中与高铁铝土矿混合，加热至90℃，反应时间1h，反应降温后固液分离，得到氯化铝和氯化铁液体，溶液与高硅渣的固液分离采用絮凝沉降，氯化铝和氯化铁液体采用转鼓干燥得到结晶氯化铝和结晶氯化铁，氯化铝和氯化铁在200℃下分解得到γ-Al2O3、 Fe2O3和氯化氢气体，氯化氢用水洗液吸收制备盐酸，实现酸的循环利用。煅烧得到的γ-Al2O3和Fe2O3经拜耳法工艺过程得到符合标准的冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例5
实施例1中的将25%的盐酸按照1：5（高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比）加入到耐酸高压反应釜中与高铁铝土矿混合，加热至230℃，反应时间1h，其它同实施例1。
实施例6
实施例1中的将25%的盐酸按照1：7（高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比）加入到耐酸高压反应釜中与高铁铝土矿混合，加热至90℃，反应时间8h，其它同实施例1。
实施例7
实施例1中的采用多效降膜蒸发和喷雾干燥组合的方式处理氯化铝和氯化铁液体，先用多效降膜蒸发器组将液体蒸浓，再采用喷雾干燥得到结晶氯化铝和结晶氯化铁，其它同实施例1。
实施例8
实施例1中的采用多效降膜蒸发和转鼓干燥组合的方式处理氯化铝和氯化铁液体，先用多效降膜蒸发器组将液体蒸浓，再采用转鼓干燥得到结晶氯化铝和结晶氯化铁，其它同实施例1。
实施例中得到的高硅渣用来制备高硅填料、白炭黑、硅胶、水玻璃、活性硅酸钙等硅系列产品中的一种或几种；高铁渣用来炼铁。

Claims (9)

1.一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于包括下述步骤：
将磨矿后的高铁铝土矿与15%~36%浓度的盐酸混合，盐酸中的HCl与高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的摩尔比为4~9，混合后的浆液送入反应器中，加热至90℃~230℃，反应时间1 h ~8h；
反应降温后固液分离，得到氯化铝和氯化铁溶液和高硅渣，溶液经蒸发浓缩或干燥后得到结晶氯化铝和结晶氯化铁；
结晶氯化铝分解得到γ-Al2O3、Fe2O3和氯化氢气体；
氯化氢气体用水或稀酸吸收制备盐酸，循环利用；
γ-Al2O3和Fe2O3经拜耳法工艺制备冶金级氧化铝，残渣为高铁渣，可以作为炼铁原料。
2.根据权利要求1所述的一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于所述的高铁铝土矿磨矿采用湿磨或干磨中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于所述的反应器为耐盐酸反应釜。
4.根据权利要求1所述的一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于所述的高铁铝土矿与盐酸反应后，溶液与渣的固液分离采用絮凝沉降、加压过滤或真空过滤中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于所述的氯化铝和氯化铁溶液蒸发结晶采用多效降膜蒸发、强制循环蒸发结晶、转鼓干燥或喷雾干燥中的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于所述的结晶氯化铝和结晶氯化铁分解分解温度为200℃~650℃，得到γ-Al2O3、Fe2O3和氯化氢气体。
7.根据权利要求6所述的一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于所述的氯化氢气体用水、稀盐酸或高硅渣洗液中的一种吸收制备盐酸。
8.根据权利要求1所述的一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于所述的高硅渣用来制备高硅填料、白炭黑、硅胶、水玻璃、活性硅酸钙的硅系列产品中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种高铁铝土矿综合利用的方法，其特征在于所述的高铁渣用来炼铁。
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