CN104340996B - 一种高铁铝土矿综合利用的方法 - Google Patents

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Abstract

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，包括下述步骤：（1）将磨矿后的高铁铝土矿与盐酸混合，并加入至耐盐酸反应釜中进行反应；（2）反应得到氯化铝与氯化铁溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；（3）加入氢氧化钠溶液，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及氯化钠溶液；（4）得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣；（5）所得氯化钠溶液经膜电解后得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；（6）氢氧化钠溶液返回至步骤（3）循环使用。本发明环保效能显著，能使高铁铝土矿中的铝、铁、硅有效分离实现综合利用。

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
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
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种环保效能显著，能使高铁铝土矿中的铝、铁、硅有效分离并合理利用的一种高铁铝土矿综合利用的方法。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种高铁铝土矿综合利用的方法，它包括下述步骤：
（1）将磨矿后的高铁铝土矿与盐酸混合，并加入至耐盐酸反应釜中进行反应,反应温度50~180℃，反应时间5~150min，盐酸浓度5%~36%，盐酸中的HCl与高铁铝土矿中氧化铝及氧化铁的摩尔比为4-9：1；
（2）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到氯化铝与氯化铁溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；
（3）将步骤（2）所得溶液加入氢氧化钠溶液，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及氯化钠溶液,然后进行固液分离洗涤；
（4）将步骤（3）得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣，简易拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、精液降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等工序；
（5）将步骤（3）所得氯化钠溶液经离子膜电解槽电解后得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；
（6）将步骤（5）从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回至步骤（3）循环使用；
（7）将步骤（5）得到的氢气和氯气经净化后在合成炉内合成氯化氢气体，冷却后用水吸收得到盐酸，返回步骤（1）循环使用。
所述步骤（5）中，离子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。
所述步骤（5）中，离子膜电解槽单槽的运行电流密度为800～5000A/m2；电解温度为60℃～80℃。
所述步骤（2）所得高硅渣用于制备高硅填料、白炭黑、硅胶、水玻璃、活性硅酸钙、偏硅酸钠中的一种或两种以上的混合物。
所述步骤（4）所得高铁渣作为炼铁原料或铁红。
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盐酸和氢氧化钠的循环，得到冶金级氧化铝产品、优质炼铁原料高铁渣、氧化硅富集程度高的高硅渣，实现资源综合利用，整个过程没有废气、废液、废渣的排出。整体工艺主要为液相反应，与之前的“先铝后铁”和“先铁后铝”的方案相比具有流程简化，能耗低，铝、铁回收率高等优势。本发明环保效能显著，能使高铁铝土矿中的铝、铁、硅有效分离实现综合利用。
具体实施方式
实施例1
原料高铁铝土矿组成为：Al2O3：31.2%、SiO2：9.7%、Fe2O3：39.6%、酌减：17.6%。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%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与高铁铝土矿混合，高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比为1：9，加热至50℃，反应时间150分钟，反应降温后固液分离洗涤，得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣，实现铝铁与硅分离；在所得溶液中加入氢氧化钠溶液，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及氯化钠溶液，然后进行固液分离洗涤；得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣，简易拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、精液降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧和母液蒸发工序；将得到的氯化钠溶液经净化后引入离子膜电解槽进行电解，电解槽的阳极为镀β-PbO2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/m2，电解温度为60℃，得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回沉淀氢氧化铝和氢氧化铁工序循环使用；氢气和氯气经净化后在合成炉内合成氯化氢气体，冷却后用水吸收得到盐酸，返回高铁铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
实施例2
取1000g实施例1中采用的高铁铝土矿，将高铁铝土矿干法磨矿，将5%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与高铁铝土矿混合，高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比为1：7，加热至180℃，反应时间150分钟，反应降温后固液分离洗涤，得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣，实现铝铁与硅分离；在所得溶液中加入氢氧化钠溶液，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及氯化钠溶液，然后进行固液分离洗涤；得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣，简易拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、精液降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等工序；将得到的氯化钠溶液经净化后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/m2，电解温度为80℃，得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回沉淀氢氧化铝和氢氧化铁工序循环使用；氢气和氯气经净化后在合成炉内合成氯化氢气体，冷却后用水吸收得到盐酸，返回高铁铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
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25%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与高铁铝土矿混合，高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比为1：4，加热至110℃，反应时间60分钟，反应降温后固液分离洗涤，得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣，实现铝铁与硅分离；在所得溶液中加入氢氧化钠溶液，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及氯化钠溶液，然后进行固液分离洗涤；得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣，简易拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、精液降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等工序；将得到的氯化钠溶液经净化后引入离子膜电解槽进行电解，电解槽的阳极为镀β-PbO2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/m2，电解温度为70℃，得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回沉淀氢氧化铝和氢氧化铁工序循环使用；氢气和氯气经净化后在合成炉内合成氯化氢气体，冷却后用水吸收得到盐酸，返回高铁铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
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36%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与高铁铝土矿混合，高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比为1：8，加热至160℃，反应时间5分钟，反应降温后固液分离洗涤，得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣，实现铝铁与硅分离；在所得溶液中加入氢氧化钠溶液，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及氯化钠溶液，然后进行固液分离洗涤；得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣，简易拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、精液降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等工序；将得到的氯化钠溶液经净化后引入离子膜电解槽进行电解，电解槽的阳极为镀β-PbO2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/m2，电解温度为70℃，得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回沉淀氢氧化铝和氢氧化铁工序循环使用；氢气和氯气经净化后在合成炉内合成氯化氢气体，冷却后用水吸收得到盐酸，返回高铁铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
实施例5
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20%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与高铁铝土矿混合，高铁铝土矿中氧化铝和氧化铁的总和与盐酸中HCl的摩尔比为1：7，加热至120℃，反应时间30分钟，反应降温后固液分离洗涤，得到氯化铝与氯化铁溶液和高硅渣，实现铝铁与硅分离；在所得溶液中加入氢氧化钠溶液，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及氯化钠溶液，然后进行固液分离洗涤；得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣，简易拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、精液降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等工序；将得到的氯化钠溶液经净化后引入离子膜电解槽进行电解，电解槽的阳极为镀β-PbO2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/m2，电解温度为70℃，得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回沉淀氢氧化铝和氢氧化铁工序循环使用；氢气和氯气经净化后在合成炉内合成氯化氢气体，冷却后用水吸收得到盐酸，返回高铁铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
上述实施例中所得高硅渣用于制备高硅填料、白炭黑、硅胶、水玻璃、活性硅酸钙、偏硅酸钠中的一种或两种以上的混合物。所得高铁渣作为炼铁原料或铁红。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

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：
（1）将磨矿后的高铁铝土矿与盐酸混合，并加入至耐盐酸反应釜中进行反应,反应温度50~180℃，反应时间5~150min，盐酸浓度5%~36%，盐酸中的HCl与高铁铝土矿中氧化铝及氧化铁的摩尔比为4-9：1；
（2）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到氯化铝与氯化铁溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；
（3）将步骤（2）所得溶液加入氢氧化钠溶液，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及氯化钠溶液,然后进行固液分离洗涤；
（4）将步骤（3）得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣，简易拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、精液降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等工序；
（5）将步骤（3）所得氯化钠溶液经离子膜电解槽电解后得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；
（6）将步骤（5）从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回至步骤（3）循环使用；
（7）将步骤（5）得到的氢气和氯气经净化后在合成炉内合成氯化氢气体，冷却后用水吸收得到盐酸，返回步骤（1）循环使用。
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：所述步骤（5）中，离子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。
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：所述步骤（5）中，离子膜电解槽单槽的运行电流密度为800～5000A/m2；电解温度为60℃～80℃。
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：所述步骤（2）所得高硅渣用于制备高硅填料、白炭黑、硅胶、水玻璃、活性硅酸钙、偏硅酸钠中的一种或两种以上的混合物。
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：所述步骤（4）所得高铁渣作为炼铁原料或铁红。
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