酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低品鋁土礦分解綜合利用技術(shù)，具體涉及一種采用酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氟化鋁是電解鋁生產(chǎn)中必須的助溶劑之一，能降低A1203的熔點并且可以提高電解質(zhì)的電導(dǎo)率。隨著氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，氟化鋁產(chǎn)品在市場的競爭日益激烈。我國已探明的鋁土礦儲量為30.56億t，在世界上位居第四，資源充足，分布集中，但99%為一水硬鋁石型鋁土礦，其特點是難磨、難溶、高硅、低鋁硅比，目前我國鋁土礦主要用于生產(chǎn)氧化鋁，以混聯(lián)法生產(chǎn)工藝為主，生產(chǎn)流程長、能耗高、建設(shè)投資大、產(chǎn)品質(zhì)量差。為減少傳統(tǒng)方法帶來的不利影響，結(jié)合實際工業(yè)化生產(chǎn)需求，實驗研究了用酸法處理低品位鋁土礦制取氟化鋁的生產(chǎn)工藝。該工藝以低品位鋁土礦為原料，通過濃鹽酸浸取、加氟化銨焙燒、氫氟酸超聲強化酸洗、濃硫酸精化反應(yīng)等工序，制得氟化鋁產(chǎn)品，該工藝流程短、能耗低、適合大規(guī)模生產(chǎn)。以此為基礎(chǔ)，對上述各工序的工藝條件進行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，確有必要提供一種酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法，以解決上述問題。
[0004]本發(fā)明提供一種酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法，包括以下步驟:
酸浸除鐵:向低品鋁土礦顆粒中鹽酸，反應(yīng)形成漿液；過濾所述漿液，得到浸取液和除鐵濾渣；干燥所述除鐵濾渣得到除鐵鋁土礦；
制備鐵紅:在80?100°C下，對所述浸取液依次進行蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、干燥處理，得到鐵紅產(chǎn)品；冷卻所述蒸發(fā)濃縮過程中蒸出的氣體，以回收利用鹽酸。
[0005]焙燒脫硅:磨碎所述除鐵鋁土礦，然后加入氟化銨固體進行混合，并捏成顆粒狀，得到多個混渣顆粒；在300?700°C對多個所述混渣顆粒進行焙燒處理，得到含有氟化硅元素的氣體生成物和焙燒固體殘渣；
制取白炭黑:先在60?80°C采用氨水吸收氨解所述氣體生物，再在60?80°C靜置陳化I?2小時，得到渾濁液；對所述渾濁液依次進行過濾、干燥處理得到白炭黑；
氫氟酸超聲酸洗:向所述焙燒固體殘渣中加入氫氟酸，在超聲條件下酸洗去除所述焙燒固體殘渣中的硅元素和部分鈦元素，得到氟化鋁粗品；
精制氟化鋁:采用濃硫酸酸洗所述氟化鋁粗品以去除其中的鈦元素，然后過濾、洗滌、干燥得到氟化鋁精品。
[0006]其中，所述低品鋁土礦中的鋁硅比小于等于7。所述低品鋁土礦的原礦中以氧化招、一■氧化娃等為主要成分，并含有氧化鐘、氧化欽、氧化鐵等雜質(zhì)，而且所述低品招土礦中的各元素基本上是以氧化物形式存在的，其中的氧化鋁具體地主要可分為一水硬鋁石、三水鋁石和一水軟鋁石。因此，本文中的“硅的脫除率”是指二氧化硅的脫除率，“硅含量”是指氧化硅的含量，“鐵含量”是指氧化鐵含量，“鐵的去除率”是指氧化鐵的去除率，“鋁的回收率”是指氧化鋁的回收率，“鈦含量”是指氧化鈦的含量，“鈦的去除率”是指氧化鈦的去除率。低品鋁土礦原礦中含有一水硬鋁石、部分三水鋁石和部分一水軟鋁石。所述室溫的溫度為10?40 °C。
[0007]基于上述，所述酸浸除鐵元素的步驟包括:按照I?1.4 mL濃鹽酸/I g鋁土礦的比例向所述低品招土礦中加入濃鹽酸，并在40?80°C攪拌反應(yīng)20?40 min，形成所述楽液，其中，所述濃鹽酸的體積分數(shù)為36%?38%;稀釋所述漿液，得到稀漿液；采用第一壓濾機過濾所述稀漿液，得到所述浸取液和所述除鐵濾渣；將所述除鐵濾渣置于烘干箱中，烘干成所述除鐵鋁土礦。
[0008]基于上述，所焙燒脫硅元素的步驟包括:將所述除鐵鋁土礦磨成150?250目的濾渣顆粒，然后將所述濾渣顆粒與所述氟化銨固體和水混合并捏成多個混合球，且水占所有多個所述混合球總質(zhì)量的0.1%?5% ;采用烘箱保溫干燥多個所述混合球去除其中的水，得到多個所述混渣顆粒；將多個所述混渣顆粒置于流化床反應(yīng)器中，在300?700°C和真空度維持在0.8?1.2 MPa的條件下，對多個所述混渣顆粒進行焙燒處理，得到所述焙燒固體殘渣和所述氣體生成物。
[0009]基于上述，所述制取白炭黑的步驟包括:將所述氣體生成物在-6?-4 kPa下通入氨解槽中用氨水吸收，在60?80 °C下，以30?80 r/min攪拌以進行氨解；然后在60?80°C靜置陳化I?2小時，得到渾濁液；將置于所述氨解槽中的所述混濁液輸送到第二壓濾機中過濾，得到白炭黑半成品和含氟濾液；依次洗滌、烘干所述白炭黑半成品，制得所述白炭黑成品。
[0010]基于上述，所述制取白炭黑的步驟還包括回收氟化銨:在60?80°C下，在真空度為0.05?0.08 MPa時對所述含氟濾液進行加壓濃縮蒸發(fā)處理直至氟化銨濃度達到12mol/L，然后在20?30°C冷卻結(jié)晶，離心分離得到所述氟化銨晶體。
[0011]基于上述，所述氫氟酸超聲酸洗的步驟包括:用2?4倍所述焙燒固體殘渣體積的氫氟酸在60?80°C的溫度和35?45 kHz的條件下，超聲酸洗所述焙燒固體殘渣2?3h，得到超聲酸洗混合物，過濾所述超聲酸洗混合物得到所述氟化鋁粗品。
[0012]基于上述，所述精制氟化鋁的步驟包括:將所述氟化鋁粗品置于精化釜中，加入2?4倍體積的濃硫酸在80?90°C的條件下反應(yīng)2?3 h，溶解所述氟化鋁粗品中的氧化鈦，形成氟化鋁懸濁液；過濾所述氟化鋁懸濁液，得到氟化鋁濾渣和硫酸濾液；洗滌、干燥所述氟化鋁濾渣得到所述氟化鋁精品。
[0013]基于上述，所述精制氟化鋁的步驟還包括回收利用硫酸:對所述硫酸濾液進行蒸發(fā)濃縮，得到濃縮后的硫酸；然后將濃縮后的硫酸通入到所述精化釜中以回收循環(huán)利用。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法具有以下優(yōu)點:
第一，本發(fā)明采用酸熱法處理低品鋁土礦，制備了白炭黑、鐵紅、氟化鋁等一系列產(chǎn)品，鋁土礦中的有效成分得到了充分的利用，氟資源通過氨水進行固化循環(huán)利用，減少了氟的浪費。整個流程簡單，使用的設(shè)備也比較少。與選礦拜耳法、富礦燒結(jié)法等相比，無需對低品位鋁土礦進行預(yù)處理，采用簡單的操作即可得到產(chǎn)品，工藝條件溫和，適于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0015]第二，本發(fā)明的主要特點是采用酸浸除鐵-流化床焙燒脫硅-超聲酸洗-精制氟化鋁等工藝方法步驟處理低品位鋁土礦，鋁土礦中鋁的回收率高，反應(yīng)條件溫和，工藝流程簡單；利用鹽酸酸浸除去鋁土礦中的鐵，浸取液進一步生產(chǎn)鐵紅，與此同時回收鹽酸，降低了原料浪費以及環(huán)境污染；在鋁土礦脫硅元素的方法中，利用氟化銨分解產(chǎn)生的氟化氫與二氧化硅反應(yīng)，硅的脫除率可達到98.84%，且氟循環(huán)利用率可達到90%以上，解決了氟資源短缺的問題；在氟化鋁粗產(chǎn)品除鈦元素的方法中，采用濃硫酸熱洗，鈦元素的脫除率可達92.26%ο
[0016]第三、本發(fā)明使得鋁元素的回收率達到了 90%，白炭黑的收率達到83%，比表面積達到245 m2/g，氟化鋁的純度達到了 96.61%，達到了國際先進水平，實驗所取得數(shù)據(jù)可作為工業(yè)化的基礎(chǔ)和依據(jù)。整個工藝流程時間短，工藝條件溫和，有助于節(jié)約資源，降低浪費和環(huán)境保護，其推廣使用，必將產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟意義。
[0017]第四，本發(fā)明在所述除鐵鋁土礦與氟化銨混合形成多個所述混渣顆粒的過程中，加入少量水，可以使得形成的所述混渣球更加密實，在氟化銨分解時，氟化氫氣體與鋁土礦有更長的接觸時間，使硅元素的脫除更徹底；干燥除去所述混渣球中的水分，以防止后續(xù)在高溫下生成的產(chǎn)物氟化鋁可與空氣中的水汽發(fā)成水解反應(yīng)生成A1203。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明提供的從低品鋁土礦分解廢氣中回收氟資源的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0020]請參閱圖1，本發(fā)明提供一種酸熱法處理低品鋁土礦的綜合利用方法，包括以下步驟:
酸浸除鐵:向低品鋁土礦顆粒中鹽酸，反應(yīng)形成漿液；過濾所述漿液，得到浸取液和除鐵濾渣；干燥所述除鐵濾渣得到除鐵鋁土礦。具體地，向所述低品鋁土礦中，按照I?1.4mL濃鹽酸/I g招土礦的比例加入濃鹽酸，并在40?80°C攪拌20?40 min進行反應(yīng)，形成所述漿液，其中，所述濃鹽酸的體積分數(shù)為36%?38%;稀釋所述漿液，得到稀漿液；采用第一壓濾機過濾所述稀漿液，得到所述浸取液和所述除鐵濾渣；將所述除鐵濾渣置于烘干箱中，烘干成所述除鐵鋁土礦。
[0021]其中，所述低品鋁土礦中的鋁幾乎都以不溶于酸的形式存在，但是礦石中的鐵和少量的三水鋁石和一水軟鋁石等可溶性元素卻可以用酸溶解除去。故可用鹽酸法處理鋁土礦去除絕大部分的鐵以及一些酸溶性雜質(zhì)，避免鐵在后續(xù)工藝中因高溫而轉(zhuǎn)變晶格