CN104340998A - 一种低品位铝土矿综合利用的方法 - Google Patents

一种低品位铝土矿综合利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝土矿综合利用的方法，尤其涉及一种低品位铝土矿综合利用的方法，包括下述步骤：（1）将磨矿后的低品位铝土矿与盐酸混合；（2）反应降温后进行固液分离及洗涤；（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；（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。本发明环保效能显著，能使低品位铝土矿中的铝、铁、硅有效分离实现综合利用。

Description

一种低品位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，尤其涉及一种低品位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。我国氧化铝工业随着国民经济的快速发展也得到迅猛发展，据目前我国氧化铝企业达40多家，已建和在建产能达5050多万吨/年，其中处理国内铝土矿的产能为3700万吨/年。2012年全国氧化铝产量3769.6万吨，是世界第一大氧化铝生产国。但我国是铝土矿资源相对贫乏的国家，若按已探明的A/S大于5的铝土矿基础储量5.3亿吨计，只能维持约9年的生产需求。同时各氧化铝企业对优质铝土矿的大量采购和激烈竞争，使供矿品位下降十分明显。我国多数氧化铝厂将被迫采用品位较低的铝土矿，这将引起氧化铝企业物耗能耗增加、效率下降、生产成本上升等严重问题。随着铝土矿品位的不断下降，综合利用低品位铝土矿不仅能缓解我国铝土矿短缺危机增加可用铝土矿数量，而且能避免我国氧化铝工业受国外矿商控制的局面。
目前，氧化铝生产主要采用拜耳法，该工艺适合矿石A/S≥5.5铝土矿石，4.0≤A/S＜5.5的矿石一般采用选矿拜耳法或串联法，A/S≤4.0的矿石目前都弃之不用。
发明内容
为了解决上述技术问题本发明针对低品位铝土矿提供一种低品位铝土矿综合利用的方法，目的是能使低品位铝土矿中的铝、铁、硅有效分离并合理利用。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种低品位铝土矿综合利用的方法，它包括下述步骤：
（1）将磨矿后的低品位铝土矿与盐酸混合，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10%~36%，盐酸中的HCl与低品位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、氢氧化铝焙烧和母液蒸发工序；
（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。
所述低品位铝土矿包括低品位一水硬铝石型铝土矿、低品位一水软铝石型铝土矿和低品位三水铝石型铝土矿。
本发明的优点效果：本发明不添加任何助剂，可使低品位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烧结法和串联法相比能耗低。本发明环保效能显著，能使低品位铝土矿中的铝、铁、硅有效分离实现综合利用。
具体实施方式
实施例1
原料低品位铝土矿组成为：Al2O3：56.0%、SiO2：16.0%、Fe2O3：8.0%、酌减：12.9%。原料低品位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上述低品位铝土矿，将低品位铝土矿干法磨矿，将36%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与低品位铝土矿混合，低品位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80℃，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，返回低品位铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
实施例2
取1000g实施例1中采用的低品位铝土矿，将低品位铝土矿干法磨矿，将10%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与低品位铝土矿混合，低品位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，返回低品位铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
实施例3
取1000g实施例1中采用的低品位铝土矿，将低品位铝土矿干法磨矿，将25%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与低品位铝土矿混合，低品位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，返回低品位铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
 
实施例4
取1000g实施例1中采用的低品位铝土矿，将低品位铝土矿干法磨矿，将36%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与低品位铝土矿混合，低品位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，返回低品位铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
实施例5
取1000g实施例1中采用的低品位铝土矿，将低品位铝土矿干法磨矿，将20%的盐酸加入到耐盐酸反应釜中与低品位铝土矿混合，低品位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，返回低品位铝土矿盐酸溶出工序循环使用。
上述实施例中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、偏硅酸钠中的一种或两种以上的混合物；高铁渣作为炼铁原料或铁红；低品位铝土矿包括低品位一水硬铝石型铝土矿、低品位一水软铝石型铝土矿和低品位三水铝石型铝土矿。
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 (6)

1.一种低品位铝土矿综合利用的方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）将磨矿后的低品位铝土矿与盐酸混合，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10%~36%，盐酸中的HCl与低品位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、氢氧化铝焙烧和母液蒸发工序；
（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所述的一种低品位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所述的一种低品位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所述的一种低品位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所述的一种低品位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。
6.根据权利要求1所述的一种低品位铝土矿综合利用的方法，其特征在于：所述低品位铝土矿包括低品位一水硬铝石型铝土矿、低品位一水软铝石型铝土矿和低品位三水铝石型铝土矿。
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