CN110217770A - 磷酸二氢铝的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿渣回收技术领域，具体涉及一种磷酸二氢铝的制备方法，包括如下步骤：将锂矿渣水洗烘干，得到矿渣粉体；将所述矿渣粉体与磷酸混合，进行烧结处理，得到烧结产物；将所述烧结产物溶于水中，过滤得到滤液；在所述滤液中，按铝盐与所述矿渣粉体的质量比为(0‑0.05):1加入铝盐，使滤液中铝元素和磷元素的摩尔比为1:(2.7‑3.1)，然后再按钡盐与所述矿渣粉体的质量比为(0‑0.08):1加入钡盐，混合后过滤，得到磷酸二氢铝溶液。该制备方法工艺简单易操作，生产成本低，具有较强的市场竞争力，而且可以使以铝、磷为主含量的锂矿渣的效益最大化。

Description

磷酸二氢铝的制备方法

技术领域

本发明属于矿渣回收技术领域，具体涉及一种磷酸二氢铝的制备方法。

背景技术

锂矿渣是从锂矿石提取锂后所余下的矿渣，锂矿渣的主要成份有铝、磷等。我国矿产资源丰富，特别是锂矿资源储量居世界前列。在不断开采锂矿和生产锂盐的背后，是每年数十万吨的锂矿渣的产出。锂矿渣作为固体废品，处理不当会污染环境，特别是粉尘的产生和水源污染。当前对锂矿渣的处理多限于建筑材料方面，特别是作为水泥和混凝土等基建材料的混料物。例如：CN105645851A一种锂渣加气砖及其制备方法，利用锂矿渣、粉煤灰、水泥以及各种助剂制备“蒸压加气混凝土砌块”；又如：CN108191230A一种利用锂尾渣制备泡沫玻璃陶瓷材料的方法，利用锂矿尾渣为主料、碎玻璃为辅料配以各种助熔剂和着色剂制备陶瓷材料。诸如上述的一些专利文献来看，虽然对锂矿渣进行了二次利用，但也多用于基建材料，而且存在资源利用率不高、工序繁杂、产品价值较低的问题。

磷酸二氢铝(Al(H₂PO₄)₃)是一种无色无味极粘稠的液体或白色粉末，易溶于水。常用作耐火材料的粘合剂，主要用于电气、高温窑炉、热处理电阻炉和电气绝缘，也用于石油、化工、造船及空间技术等方面，在无机涂料与有机涂料中也可以配合使用。目前，磷酸二氢铝的生产都多限于用氢氧化铝或氧化铝与磷酸反应制得。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种磷酸二氢铝的制备方法，旨在解决现有锂矿渣二次利用率不高、产品价值低的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种磷酸二氢铝的制备方法，包括如下步骤：

将锂矿渣水洗烘干，得到矿渣粉体；

将所述矿渣粉体与磷酸混合，进行烧结处理，得到烧结产物；

将所述烧结产物溶于水中，过滤得到滤液；

在所述滤液中，按铝盐与所述矿渣粉体的质量比为(0-0.05):1加入铝盐，使滤液中铝元素和磷元素的摩尔比为1:(2.7-3.1)，然后再按钡盐与所述矿渣粉体的质量比为(0-0.08):1加入钡盐，混合后过滤，得到磷酸二氢铝溶液。

本发明提供的磷酸二氢铝的制备方法以锂矿渣为制备原料，首先将锂矿渣用水清洗以去除锂矿渣中水溶性盐等杂质，然后将烘干后得到的矿渣粉体与磷酸混合烧结，烧结产物中生成有磷酸二氢铝前驱体盐，将其溶于水中过滤，用铝盐调节滤液的铝磷比，并用钡盐去除硫，最终得到磷酸二氢铝溶液；该制备方法工艺简单易操作，生产成本低，具有较强的市场竞争力，而且可以使以铝、磷为主含量的锂矿渣的效益最大化，从而使锂矿产业进一步完善，该制备方法环保、资源循环利用，具有重大经济和环保效益，最终得到的磷酸二氢铝性能指标可达到常规方法用氢氧化铝与浓磷酸反应制备所得到的磷酸二氢铝的产品标准。

附图说明

图1为本发明提供的磷酸二氢铝的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种磷酸二氢铝的制备方法，包括如下步骤：

S01：将锂矿渣水洗烘干，得到矿渣粉体；

S02：将所述矿渣粉体与磷酸混合，进行烧结处理，得到烧结产物；

S03：将所述烧结产物溶于水中，过滤得到滤液；

S04：在所述滤液中，按铝盐与所述矿渣粉体的质量比为(0-0.05):1加入铝盐，使滤液中铝元素和磷元素的摩尔比为1:(2.7-3.1)，然后再按钡盐与所述矿渣粉体的质量比为(0-0.08):1加入钡盐，混合后过滤，得到磷酸二氢铝溶液。

本发明实施例提供的磷酸二氢铝的制备方法以锂矿渣为制备原料，首先将锂矿渣用水清洗以去除锂矿渣中水溶性盐等杂质，然后将烘干后得到的矿渣粉体与磷酸混合烧结，烧结产物中生成有磷酸二氢铝前驱体盐，将其溶于水中过滤，用铝盐调节滤液的铝磷比，并用钡盐去除硫，最终得到磷酸二氢铝溶液。

锂矿渣是从锂矿石提取锂后所余下的矿渣，主要成份有铝磷，本发明实施例提供的制备方法可以使以铝、磷为主含量的锂矿渣的效益最大化，从而使锂矿产业进一步完善，该制备方法环保、资源循环利用，具有重大经济和环保效益，而且工艺简单易操作，生产成本低，具有较强的市场竞争力，最终得到的磷酸二氢铝性能指标可达到常规方法用氢氧化铝与浓磷酸反应制备所得到的磷酸二氢铝的产品标准。

上述步骤S01中，即为锂矿渣的预处理，将锂矿渣用水清洗，以去除锂矿渣中水溶性盐(如钾盐/钠盐)等物质，水洗烘干后得到矿渣粉体。水洗所用的水可以是去离子水或蒸馏水或超纯水。

上述步骤S02中，烧结的主要目的是使矿渣粉体与磷酸反应生成有磷酸二氢铝前驱体。在一实施例中，将所述矿渣粉体与磷酸混合的步骤中，所述矿渣粉体与磷酸的质量比为1:(0.8-1.7)，在该质量比范围内可进行充分反应，尽可能多的生成磷酸二氢铝前驱体。在一实施例中，所述磷酸为65-85％(wt)的浓磷酸溶液，优选重量百分比为85％(wt)的浓磷酸，具体可以用水进行调配。

进一步地，所述烧结处理的温度为160-240℃；所述烧结处理的时间为3-6h。在上述温度和时间范围内，烧结效果最佳。

上述步骤S03中，磷酸二氢铝前驱体溶于水形成磷酸二氢铝溶液，因此将烧结产物溶于水中过滤(优选抽滤)，去除烧结产物中的难溶性物质，得到的滤液即为主要成分是磷酸二氢铝的溶液。在一实施例中，将所述烧结产物溶于水中的步骤包括：按水的质量与所述矿渣粉体的质量比为(1.1-1.7):1，将所述烧结产物与水混合浸泡，搅拌2-6h。在上述条件下，可使矿渣粉体中的磷酸二氢铝前驱体充分地溶解在水中。

上述步骤S04，对烧结产物溶于水过滤得到的滤液加铝盐和钡盐，主要是对滤液进行性质调配和去杂，使最终得到的磷酸二氢铝的性能和纯度满足标准品。

需要说明的是，一方面：如将所述烧结产物溶于水中过滤得到的滤液中，铝元素和磷元素的摩尔比为1:(2.7-3.1)，则可以不用加铝盐进行调配，此时加入的铝盐为0份；如将所述烧结产物溶于水中过滤得到的滤液中，铝元素和磷元素的摩尔比不在1:(2.7-3.1)的范围内，则可以加少量铝盐进行调配，使铝磷摩尔比在上述范围内，性能更满足磷酸二氢铝标准，具体地，可以按铝盐与所述矿渣粉体的质量比为(0.01-0.05):1，加入上述铝盐量。另一方面：用铝盐对烧结产物溶于水中过滤得到的滤液进行性质调配后，如滤液中不存在硫(如硫酸根离子)，则可以不用加钡盐进行去杂，此时加入的钡盐为0份；如加铝盐调配后的滤液中含有硫，则可以加入少量钡盐进行去杂，使最终的磷酸二氢铝溶液的纯度最佳，具体地，可以按钡盐与所述矿渣粉体的质量比为(0.01-0.08):1，加入上述钡盐量。

由上可知，步骤S04中，根据步骤S03中将烧结产物溶于水中过滤得到的滤液的具体情况，按铝盐与所述矿渣粉体的质量比为(0-0.05):1加入铝盐，使滤液中铝元素和磷元素的摩尔比为1:(2.7-3.1)，然后再按钡盐与所述矿渣粉体的质量比为(0-0.08):1加入钡盐，混合后过滤(优选抽滤)，得到磷酸二氢铝溶液。

在一实施例中，在所述滤液中加入铝盐，使滤液中铝元素和磷元素的摩尔比为1:(2.7-3.1)后，得到的溶液密度为1.44-1.62，pH为1.4-1.6。上述溶液密度和pH更好地满足磷酸二氢铝标准。

在一实施例中，在所述滤液温度为70-120℃的条件下，加入所述铝盐和钡盐。该温度条件下，可以更好地对磷酸二氢铝溶液调配和去杂，以满足成品标准。具体操作可以为：先加入铝盐，搅拌密闭反应0.5-2h；再加入钡盐，搅拌反应0.5-2h。

在一实施例中，上述磷酸二氢铝的制备方法中，使用的所述铝盐选自氢氧化铝和氧化铝中的至少一种。使用的所述钡盐选自氢氧化钡和醋酸钡中的至少一种。

在一实施例中，在得到所述磷酸二氢铝溶液之后，还包括将所述磷酸二氢铝溶液进行干燥处理，从而得到磷酸二氢铝粉体。具体实施例中，用喷雾干燥机对所得磷酸二氢铝溶液进行喷雾干燥，收集得到的白色粉末即为磷酸二氢铝粉体成品。

在一具体实施例中，一种磷酸二氢铝的制备方法中，包括如下步骤：

步骤1，对锂矿渣进行预处理：将提取锂后所余下的锂矿渣，进行水洗除去水溶性盐，再过滤烘干，得到矿渣粉体。

步骤2，烧结反应：将预处理后的矿渣粉体1份与磷酸混合，控制两者质量份数在1:0.8至1:1.7之间，在160-240℃条件下烧结3-6h，得到烧结产物。

步骤3，溶解过滤：将烧结后的烧结产物加水1.1-1.7份，使物料充分浸泡，搅拌溶解2-6h，抽滤得到磷酸二氢铝溶液。

步骤4，性质调配：对所得磷酸二氢铝溶液加热至70-120℃，搅拌下加入铝盐0-0.05份，密闭反应0.5～2h，调配溶液密度为1.44-1.62，pH为1.4-1.6，铝磷摩尔比为1:2.7-1:3.1。

步骤5，进一步除杂：对调节好性质的磷酸二氢铝溶液，加入钡盐0-0.08份，搅拌反应0.5-2h，进行抽滤取滤液即得到磷酸二氢铝液体成品。

步骤6，粉体成品制备：用喷雾干燥机对所得磷酸二氢铝液体成品进行喷雾干燥，收集得到的白色粉末即为磷酸二氢铝粉体成品。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

磷酸二氢铝的制备方法，以锂矿渣为制备原料，包括如下步骤：

(1)对锂矿渣原料进行预处理：将提取锂后所得到的锂矿渣进行水洗，除去水溶性盐，然后过滤烘干除水。

(2)将预处理后的锂矿渣粉体1份与85％磷酸混合，控制两者质量份数比为1:1.4，在200℃条件下烧结5h。将烧结后的烧结产物加去离子水1.4份，使物料充分浸泡，搅拌溶解4h，抽滤取滤液即得到磷酸二氢铝溶液。对所得磷酸二氢铝溶液加热至90℃，搅拌下加入氢氧化铝0.03份，密封反应1h，所得溶液密度为1.56，pH为1.47，铝磷摩尔比为1:2.9。对调节好性质的磷酸二氢铝溶液，加入氢氧化钡0.08份，搅拌反应1h，进行抽滤取滤液即得到磷酸二氢铝液体成品。用喷雾干燥机对所得磷酸二氢铝液体成品进行喷雾干燥，收集得到白色的磷酸二氢铝粉体成品。

实施例2

磷酸二氢铝的制备方法，以锂矿渣为制备原料，包括如下步骤：

(1)对锂矿渣原料进行预处理：将提取锂后所得到的锂矿渣进行水洗，除去水溶性盐，然后过滤烘干除水。

(2)将预处理后矿渣粉体1份与85％磷酸混合，控制两者质量份数比为1:1.4，在210℃条件下烧结6h。将烧结后的烧结产物加去离子水1.6份，使物料充分浸泡，搅拌溶解4h，抽滤取滤液即得到磷酸二氢铝溶液。对所得磷酸二氢铝溶液加热至110℃，搅拌下加入氧化铝0.02份，密封反应1h，所得溶液密度为1.48，pH为1.59，铝磷摩尔比为1:2.8。对调节好性质的磷酸二氢铝溶液，加入醋酸钡0.05份，搅拌反应1h，进行抽滤取滤液即得到磷酸二氢铝液体成品。用喷雾干燥机对所得磷酸二氢铝液体成品进行喷雾干燥，收集得到白色的磷酸二氢铝粉体成品。

实施例3

磷酸二氢铝的制备方法，以锂矿渣为制备原料，包括如下步骤：

(1)对锂矿渣原料进行预处理：将提取锂后所得到的锂矿渣进行水洗，除去水溶性盐，然后过滤烘干除水。

(2)将预处理后矿渣粉体1份与65％磷酸混合，控制两者质量份数比为1:1.6，在230℃条件下烧结5h。将烧结后的物料加去离子水1.3份，使物料充分浸泡，搅拌溶解3h，抽滤得到取滤液即磷酸二氢铝溶液。对所得磷酸二氢铝溶液加热至110℃，搅拌下加入氢氧化铝0.03份，密封反应1.5h，所得溶液密度为1.52，pH为1.56，铝磷摩尔比为1:3.1。对调节好性质的磷酸二氢铝溶液，加入醋酸钡0.05份，搅拌反应1h，进行抽滤取滤液即得到磷酸二氢铝液体成品。用喷雾干燥机对所得磷酸二氢铝液体成品进行喷雾干燥，收集得到白色的磷酸二氢铝粉体成品。

产品检测

将实施例1-3制备的磷酸二氢铝粉体利用ICP(电感耦合等离子体光谱仪)进行检测，数据结果如表1和表2所示：

表1

指标	实施例1	实施例2	实施例3
				五氧化二磷(P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)，％：	55.6	55.7	56.0
氧化铝(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)，％：	15.8	16.4	14.9
				氧化铁(Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)，％	≤0.02	≤0.02	≤0.02
相对密度(25℃)	1.56	1.48	1.52
				pH值	1.47	1.59	1.56

表2

本发明实施例从资源的循环利用和产业价值最大化出发，依据锂矿渣的再利用和磷酸二氢铝的价值性考虑，提供了一种利用锂矿渣制备磷酸二氢铝的方法，有效解决了锂矿渣的处理问题，并变废为宝，进行了资源再利用，在锂矿产业链上进行了补充和完善，使得产业价值进一步得到提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将锂矿渣水洗烘干，得到矿渣粉体；

将所述矿渣粉体与磷酸混合，进行烧结处理，得到烧结产物；

将所述烧结产物溶于水中，过滤得到滤液；

在所述滤液中，按铝盐与所述矿渣粉体的质量比为(0-0.05):1加入铝盐，使滤液中铝元素和磷元素的摩尔比为1:(2.7-3.1)，然后再按钡盐与所述矿渣粉体的质量比为(0-0.08):1加入钡盐，混合后过滤，得到磷酸二氢铝溶液。

2.如权利要求1所述的磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，在将所述矿渣粉体与磷酸混合的步骤中，所述矿渣粉体与磷酸的质量比为1:(0.8-1.7)。

3.如权利要求1所述的磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，在将所述矿渣粉体与磷酸混合的步骤中，所述磷酸为65-85％(wt)的浓磷酸溶液。

4.如权利要求1所述的磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为160-240℃；和/或，

所述烧结处理的时间为3-6h。

5.如权利要求1所述的磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，将所述烧结产物溶于水中的步骤包括：按水的质量与所述矿渣粉体的质量比为(1.1-1.7):1，将所述烧结产物与水混合浸泡，搅拌2-6h。

6.如权利要求1所述的磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，在所述滤液中加入铝盐，使滤液中铝元素和磷元素的摩尔比为1:(2.7-3.1)后，得到的溶液密度为1.44-1.62，pH为1.4-1.6。

7.如权利要求1所述的磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，在所述滤液温度为70-120℃的条件下，加入所述铝盐和钡盐。

8.如权利要求1-7任一项所述的磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，所述铝盐选自氢氧化铝和氧化铝中的至少一种。

9.如权利要求1-7任一项所述的磷酸二氢铝的制备方法，所述钡盐选自氢氧化钡和醋酸钡中的至少一种。

10.如权利要求1-7任一项所述的磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于，在得到所述磷酸二氢铝溶液之后，还包括将所述磷酸二氢铝溶液进行干燥处理，得到磷酸二氢铝粉体。