CN102515223A - 一种高效综合利用高铁铝土矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效综合利用高铁铝土矿的方法。步骤是:将高铁铝土矿与盐酸混合,混合后加入到压反应釜中,加热反应;反应降温后固液分离,得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣;溶液加入过量氢氧化钠碱液,得到铝酸钠溶液和高铁渣,电解后得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液和纯净铝酸钠溶液;铝酸钠溶液引入晶种分解槽进行分解后固液分离,获得氢氧化铝产品和分解母液;经分级后,细颗粒做分解的晶种,粗粒子洗涤后经高温煅烧后获得冶金级氧化铝产品。该方法可使高铁铝土矿中氧化铝和铁有效浸出,整个过程能耗低、无废物产生,完全实现绿色化生产,有利于产业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝土矿综合利用的方法,尤其涉及一种高效综合利用高铁铝土矿的方法。
背景技术
多年来,随着国民经济的快速发展,我国钢铁工业与氧化铝工业获得的空前发展,成为世界生产钢铁与氧化铝的第一生产大国,但由于资源短缺,我国铁矿石大量依靠国外进口,在铁矿石定价方面无话语权,使得我国钢铁工业的进一步发展受到制约。而用于生产氧化铝的铝土矿即将面临同样问题,据资料显示,按照我国目前氧化铝的生产计算,铝土矿的保障年限不足10年,所以开发新的铁、铝资源已迫在眉睫。1987年在我国广西贵港地区发现了储量约4亿吨高硅高铁三水铝石型铝土矿,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。但如果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,而且在“先铁后铝”方案中存在高炉冶炼渣浸取氧化铝过程存在脱硅困难,氧化铝提取率低等问题。
发明内容
为解决上述技术问题合理利用高铁铝土矿,本发明提供一种高效综合利用高铁铝土矿的方法,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效综合利用高铁铝土矿的方法,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,混合后加入到耐盐酸中压反应釜中,加热至100℃~150℃,反应时间10分钟 ~150分钟。
反应降温后固液分离,得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣。
溶液加入过量氢氧化钠碱液使铝离子完全转变为铝酸根后进行固液分离,得到含高浓度氯离子的铝酸钠溶液和高铁渣。
含高浓度氯离子的铝酸钠溶液经膜电解后得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液和纯净铝酸钠溶液。
从离子膜阳极区出来的铝酸钠溶液引入晶种分解槽加入氢氧化铝晶种进行分解后固液分离,获得氢氧化铝产品和分解母液。
分解获得的氢氧化铝产品产品经分级后,细颗粒做分解的晶种,粗粒子洗涤后经高温煅烧后获得冶金级氧化铝产品。
分解母液与从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回氯化铝和氯化铁溶液进行循环。
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89%以上,铁的浸出率可达90%以上。本发明工艺流程中实现了碱的循环,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%~37%,温度100℃~150℃,此条件下设备容易解决,利于工业化。
具体实施方式
实施例1;原料高铁铝土矿组成为:Al
2
O
3
:30.2%、SiO
2
:9.4%、Fe
2
O
3
:40.6%、酌减:18.4%。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1:9(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)加入到耐盐酸中压反应釜中与高铁铝土矿混合,加热至150℃,反应时间10分钟,反应降温后固液分离,得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣;溶液加入过量氢氧化钠碱液使铝离子完全转变为铝酸根后进行固液分离,得到含高浓度氯离子的铝酸钠溶液和高铁渣;含高浓度氯离子的铝酸钠溶液引入离子膜电解槽进行电解,电解槽的阳极为镀镍钢网,阴极采用网状活性镍,离子膜为全氟磺酸膜,运行电流密度为800A/m
2
,电解温度为80℃;从离子膜阳极区出来的铝酸钠溶液引入晶种分解槽,在分解槽中加入晶种比为4的晶种并控制分解液的温度为80℃,经10小时的分解后进行固液分离,其种分母液与离子膜阴极区出来的氢氧化钠碱液一起加入氯化铝、氯化铁溶液中进行循环,分解获得的氢氧化铝产品产品经分级后,细颗粒做分解的晶种,粗粒子洗涤后经高温煅烧后获得冶金级氧化铝产品。
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,将高铁铝土矿干法磨矿,将15%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)加入到耐盐酸中压反应釜中与高铁铝土矿混合,加热至100℃,反应时间150分钟,反应降温后固液分离,得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣;溶液加入过量氢氧化钠碱液使铝离子完全转变为铝酸根后进行固液分离,得到含高浓度氯离子的铝酸钠溶液和高铁渣;含高浓度氯离子的铝酸钠溶液引入离子膜电解槽进行电解,电解槽的阳极为镀β- PbO
2
钛网,阴极采用网状活性镍,离子膜为全氟羧酸膜,运行电流密度为5000A/m
2
,电解温度为60℃;从离子膜阳极区出来的铝酸钠溶液引入晶种分解槽,在分解槽中加入晶种比为1的晶种并控制分解液的温度为60℃,经20小时的分解后进行固液分离,其种分母液与离子膜阴极区出来的氢氧化钠碱液一起加入氯化铝、氯化铁溶液中进行循环,分解获得的氢氧化铝产品产品经分级后,细颗粒做分解的晶种,粗粒子洗涤后经高温煅烧后获得冶金级氧化铝产品。
实施例3;取1000g实施例1中采用的高铁铝土矿,将高铁铝土矿湿法磨矿,将高铁铝土矿干法磨矿,将26%的盐酸按照1:6(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)加入到耐盐酸中压反应釜中与高铁铝土矿混合,加热至130℃,反应时间30分钟,反应降温后固液分离,得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣;溶液加入过量氢氧化钠碱液使铝离子完全转变为铝酸根后进行固液分离,得到含高浓度氯离子的铝酸钠溶液和高铁渣;含高浓度氯离子的铝酸钠溶液引入离子膜电解槽进行电解,电解槽的阳极为镀β- PbO
2
钛网,阴极采用网状活性镍,离子膜为磺酸与羧酸的复合膜,运行电流密度为1400A/m
2
,电解温度为70℃;从离子膜阳极区出来的铝酸钠溶液引入晶种分解槽,在分解槽中加入晶种比为3的晶种并控制分解液的温度为70℃,经15小时的分解后进行固液分离,其种分母液与离子膜阴极区出来的氢氧化钠碱液一起加入氯化铝、氯化铁溶液中进行循环,分解获得的氢氧化铝产品产品经分级后,细颗粒做分解的晶种,粗粒子洗涤后经高温煅烧后获得冶金级氧化铝产品。
Claims (8)
1.一种高效综合利用高铁铝土矿的方法,其特征在于,包括下述步骤:
(1)将磨矿后的高铁铝土矿与盐酸混合,并加入至耐盐酸中压反应釜中进行反应;
(2)反应降温后进行固液分离,得到氯化铝与氯化铁溶液及高硅渣;
(3)将步骤(2)所得溶液加入过量氢氧化钠碱液进行固液分离,得到铝酸钠溶液及高铁渣;
(4)将步骤(3)所得铝酸钠溶液经膜电解后得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液及纯净铝酸钠溶液;
(5)将步骤(4)所得纯净铝酸钠溶液引入晶种分解槽,并加入氢氧化铝晶种进行分解后进行固液分离,获得氢氧化铝产品及分解母液;
(6)将步骤(5)制得的氢氧化铝进行分级后,细颗粒做分解的晶种,粗粒子洗涤后经高温煅烧后获得冶金级氧化铝产品;
(7)将步骤(5)制得的分解母液与从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回至步骤(3)进行循环。
2. 根据权利要求1所述的高效综合利用高铁铝土矿的方法,其特征在于:
(1)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,混合后加入到耐盐酸中压反应釜中,加热至100℃~150℃,反应时间10分钟~150分钟;
(2)反应降温后固液分离,得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣;
(3)溶液加入过量氢氧化钠碱液使铝离子完全转变为铝酸根后进行固液分离,得到含高浓度氯离子的铝酸钠溶液和高铁渣;
(4)含高浓度氯离子的铝酸钠溶液经膜电解后得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液和纯净铝酸钠溶液;
(5)从离子膜阳极区出来的铝酸钠溶液引入晶种分解槽加入氢氧化铝晶种进行分解后固液分离,获得氢氧化铝产品和分解母液;
(6)分解获得的氢氧化铝产品产品经分级后,细颗粒做分解的晶种,粗粒子洗涤后经高温煅烧后获得冶金级氧化铝产品;
(7)分解母液与从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回氯化铝和氯化铁溶液进行循环。
3.根据权利要求1所述的一种高效综合利用高铁铝土矿的方法,其特征在于所述的膜电解槽的阳极为镀镍钢网或镀β- PbO2 钛网,阴极采用网状活性镍,离子膜为全氟磺酸膜、全氟羧酸膜或磺酸与羧酸的复合膜。
4.根据权利要求1所述的一种高效综合利用高铁铝土矿的方法,其特征在于所述的膜电解槽单槽的运行电流密度为800~5000A/m2,电解温度为60℃~80℃。
5.根据权利要求1所述的一种高效综合利用高铁铝土矿的方法,其特征在于所述的电解后的纯净铝酸钠溶液加入氢氧化铝晶种进行分解过程采用机械搅拌,分解温度为60℃~80℃,分解时间10小时~20小时,晶种加入量(以干氧化铝计)为溶液中氧化铝量的1~4倍(即晶种比为1~4)。
6.根据权利要求1所述的一种高效综合利用高铁铝土矿的方法,其特征在于所述氯气和氢气用于制备盐酸。
7.根据权利要求1所述的一种高效综合利用高铁铝土矿的方法,其特征在于所述的高硅渣用于制备高硅填料、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。
8.根据权利要求1所述的一种高效综合利用高铁铝土矿的方法,其特征在于所述的高铁渣用于炼铁。
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