專利名稱：一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁土礦綜合利用的方法，尤其涉及一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法。
背景技術(shù)：
多年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國鋼鐵工業(yè)與氧化鋁工業(yè)獲得的空前發(fā)展， 成為世界生產(chǎn)鋼鐵與氧化鋁的第一生產(chǎn)大國，但由于資源短缺，我國鐵礦石大量依靠國外進(jìn)口，在鐵礦石定價(jià)方面無話語權(quán)，使得我國鋼鐵工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展受到制約。而用于生產(chǎn)氧化鋁的鋁土礦即將面臨同樣問題，據(jù)資料顯示，按照我國目前氧化鋁的生產(chǎn)計(jì)算，鋁土礦的保障年限不足10年，所以開發(fā)新的鐵、鋁資源已迫在眉睫。1987年在我國廣西貴港地區(qū)發(fā)現(xiàn)了儲(chǔ)量約4億噸高硅高鐵三水鋁石型鋁土礦，該種鋁土礦鐵含量約40%，氧化鋁含量近 30%，硅含量在10%左右。由于此種高鐵鋁土礦鐵和鋁含量都不高，單提取其中一種金屬都是不經(jīng)濟(jì)的。但如果開展貴港鋁土礦經(jīng)濟(jì)高效利用技術(shù)研究，綜合回收氧化鋁和鐵，對(duì)緩解我國鋁土礦資源和鐵礦資源不足均具有重要的戰(zhàn)略意義。
目前，針對(duì)該類型高鐵鋁土礦綜合利用工藝主要有先用拜耳法提取氧化鋁，在通過燒結(jié)拜耳法赤泥提取鐵的“先鋁后鐵”方案；先通過高爐冶煉提取其中鐵，再堿液溶出煉鐵渣中的鋁酸鈣提取其中氧化鋁的“先鐵后鋁”方案；先通過磁化焙燒、磁選等過程是鐵與鋁分離，在分別利用的“磁選除鐵”方案等。但由于該類型高鐵鋁土礦活性硅高，采用拜耳法直接處理效果不佳、堿耗大；采用“先鐵后鋁”和磁化焙燒能耗高，經(jīng)濟(jì)性不佳，而且在“先鐵后鋁”方案中存在高爐冶煉渣浸取氧化鋁過程存在脫硅困難，氧化鋁提取率低等問題。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題合理利用高鐵鋁土礦，本發(fā)明提供一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，目的使高鐵鋁土礦中的鋁、鐵、硅有效分離，合理利用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，它包括下述步驟 將磨礦后的高鐵鋁土礦與159Γ36%濃度的鹽酸混合，鹽酸中的HCl與高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的摩爾比為壙9，混合后加入到耐鹽酸中壓反應(yīng)釜中，加熱至100°C 150°C，反應(yīng)時(shí)間10分鐘 150分鐘。
反應(yīng)降溫后固液分離，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣。
溶液加入過量氫氧化鈉堿液使鋁離子完全轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸根后進(jìn)行固液分離，得到含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液和高鐵渣。
含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液經(jīng)膜電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液和純凈鋁酸鈉溶液。
從離子膜陽極區(qū)出來的鋁酸鈉溶液引入晶種分解槽加入氫氧化鋁晶種進(jìn)行分解后固液分離，獲得氫氧化鋁產(chǎn)品和分解母液。
分解獲得的氫氧化鋁產(chǎn)品產(chǎn)品經(jīng)分級(jí)后，細(xì)顆粒做分解的晶種，粗粒子洗滌后經(jīng)高溫煅燒后獲得冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品。
分解母液與從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回氯化鋁和氯化鐵溶液進(jìn)行循環(huán)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果本發(fā)明不添加任何助劑，可使高鐵鋁土礦中氧化鋁和鐵有效浸出，氧化鋁的浸出率可達(dá)到89%以上，鐵的浸出率可達(dá)90%以上。本發(fā)明工藝流程中實(shí)現(xiàn)了堿的循環(huán)，整個(gè)過程沒有廢氣、廢液、廢渣的排出。本發(fā)明反應(yīng)條件為鹽酸濃度159Γ37%， 溫度100°C 150°C，此條件下設(shè)備容易解決，利于工業(yè)化。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 ；原料高鐵鋁土礦組成為=Al2O3 30. 2%、SiO2 :9. 4%、Fe2O3 :40. 6%、酌減18. 4%。原料高鐵鋁土礦的組成也可以采用其它組成成分及具體用量，這不能用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
取IOOOg上述高鐵鋁土礦，將高鐵鋁土礦干法磨礦，將36%的鹽酸按照1 :9(高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比)加入到耐鹽酸中壓反應(yīng)釜中與高鐵鋁土礦混合，加熱至150°C，反應(yīng)時(shí)間10分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣；溶液加入過量氫氧化鈉堿液使鋁離子完全轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸根后進(jìn)行固液分離， 得到含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液和高鐵渣；含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍鎳鋼網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為全氟磺酸膜，運(yùn)行電流密度為800A/m2，電解溫度為80°C ；從離子膜陽極區(qū)出來的鋁酸鈉溶液引入晶種分解槽，在分解槽中加入晶種比為4的晶種并控制分解液的溫度為80°C，經(jīng)10小時(shí)的分解后進(jìn)行固液分離，其種分母液與離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉堿液一起加入氯化鋁、氯化鐵溶液中進(jìn)行循環(huán)，分解獲得的氫氧化鋁產(chǎn)品產(chǎn)品經(jīng)分級(jí)后，細(xì)顆粒做分解的晶種，粗粒子洗滌后經(jīng)高溫煅燒后獲得冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品。
實(shí)施例2 ；取IOOOg實(shí)施例1中采用的高鐵鋁土礦，將高鐵鋁土礦濕法磨礦，將高鐵鋁土礦干法磨礦，將15%的鹽酸按照1 :4 (高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比)加入到耐鹽酸中壓反應(yīng)釜中與高鐵鋁土礦混合，加熱至100°C，反應(yīng)時(shí)間 150分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣；溶液加入過量氫氧化鈉堿液使鋁離子完全轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸根后進(jìn)行固液分離，得到含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液和高鐵渣；含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)?-1 鈦網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為全氟羧酸膜，運(yùn)行電流密度為5000A/m2，電解溫度為60°C;從離子膜陽極區(qū)出來的鋁酸鈉溶液引入晶種分解槽，在分解槽中加入晶種比為1 的晶種并控制分解液的溫度為60°C，經(jīng)20小時(shí)的分解后進(jìn)行固液分離，其種分母液與離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉堿液一起加入氯化鋁、氯化鐵溶液中進(jìn)行循環(huán)，分解獲得的氫氧化鋁產(chǎn)品產(chǎn)品經(jīng)分級(jí)后，細(xì)顆粒做分解的晶種，粗粒子洗滌后經(jīng)高溫煅燒后獲得冶金級(jí)氧化招廣品。
實(shí)施例3 ；取IOOOg實(shí)施例1中采用的高鐵鋁土礦，將高鐵鋁土礦濕法磨礦，將高鐵鋁土礦干法磨礦，將沈％的鹽酸按照1 :6 (高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比)加入到耐鹽酸中壓反應(yīng)釜中與高鐵鋁土礦混合，加熱至130°C，反應(yīng)時(shí)間 30分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣；溶液加入過量氫氧化鈉堿液使鋁離子完全轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸根后進(jìn)行固液分離，得到含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液和高鐵渣；含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)?-1 鈦網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為磺酸與羧酸的復(fù)合膜，運(yùn)行電流密度為1400A/ m2,電解溫度為70°C ；從離子膜陽極區(qū)出來的鋁酸鈉溶液引入晶種分解槽，在分解槽中加入晶種比為3的晶種并控制分解液的溫度為70°C，經(jīng)15小時(shí)的分解后進(jìn)行固液分離，其種分母液與離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉堿液一起加入氯化鋁、氯化鐵溶液中進(jìn)行循環(huán)，分解獲得的氫氧化鋁產(chǎn)品產(chǎn)品經(jīng)分級(jí)后，細(xì)顆粒做分解的晶種，粗粒子洗滌后經(jīng)高溫煅燒后獲得冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，其特征在于，包括下述步驟(1)將磨礦后的高鐵鋁土礦與鹽酸混合，并加入至耐鹽酸中壓反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)；(2)反應(yīng)降溫后進(jìn)行固液分離，得到氯化鋁與氯化鐵溶液及高硅渣；(3)將步驟(2)所得溶液加入過量氫氧化鈉堿液進(jìn)行固液分離，得到鋁酸鈉溶液及高鐵渣；(4)將步驟(3)所得鋁酸鈉溶液經(jīng)膜電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液及純凈鋁酸鈉溶液；(5)將步驟(4)所得純凈鋁酸鈉溶液引入晶種分解槽，并加入氫氧化鋁晶種進(jìn)行分解后進(jìn)行固液分離，獲得氫氧化鋁產(chǎn)品及分解母液；(6)將步驟(5)制得的氫氧化鋁進(jìn)行分級(jí)后，細(xì)顆粒做分解的晶種，粗粒子洗滌后經(jīng)高溫煅燒后獲得冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品；(7)將步驟(5)制得的分解母液與從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟 (3)進(jìn)行循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，其特征在于(1)將磨礦后的高鐵鋁土礦與15% 36%濃度的鹽酸混合，鹽酸中的HCl與高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的摩爾比為4 9，混合后加入到耐鹽酸中壓反應(yīng)釜中，加熱至100°C 150°C，反應(yīng)時(shí)間10分鐘 150分鐘；(2)反應(yīng)降溫后固液分離，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣；(3)溶液加入過量氫氧化鈉堿液使鋁離子完全轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸根后進(jìn)行固液分離，得到含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液和高鐵渣；(4)含高濃度氯離子的鋁酸鈉溶液經(jīng)膜電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液和純凈鋁酸鈉溶液；(5)從離子膜陽極區(qū)出來的鋁酸鈉溶液引入晶種分解槽加入氫氧化鋁晶種進(jìn)行分解后固液分離，獲得氫氧化鋁產(chǎn)品和分解母液；(6 )分解獲得的氫氧化鋁產(chǎn)品產(chǎn)品經(jīng)分級(jí)后，細(xì)顆粒做分解的晶種，粗粒子洗滌后經(jīng)高溫煅燒后獲得冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品；(7)分解母液與從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回氯化鋁和氯化鐵溶液進(jìn)行循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，其特征在于所述的膜電解槽的陽極為鍍鎳鋼網(wǎng)或鍍?chǔ)?- PbO2鈦網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為全氟磺酸膜、全氟羧酸膜或磺酸與羧酸的復(fù)合膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，其特征在于所述的膜電解槽單槽的運(yùn)行電流密度為80(T5000A/m2，電解溫度為60°C 80°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，其特征在于所述的電解后的純凈鋁酸鈉溶液加入氫氧化鋁晶種進(jìn)行分解過程采用機(jī)械攪拌，分解溫度為 600C 80°C，分解時(shí)間10小時(shí) 20小時(shí)，晶種加入量(以干氧化鋁計(jì))為溶液中氧化鋁量的廣4倍(即晶種比為廣4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，其特征在于所述氯氣和氫氣用于制備鹽酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，其特征在于所述的高硅渣用于制備高硅填料、白炭黑、硅膠、水玻璃、活性硅酸鈣的硅系列產(chǎn)品中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法，其特征在于所述的高鐵渣用于煉鐵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效綜合利用高鐵鋁土礦的方法。步驟是將高鐵鋁土礦與鹽酸混合，混合后加入到壓反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)；反應(yīng)降溫后固液分離，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣；溶液加入過量氫氧化鈉堿液，得到鋁酸鈉溶液和高鐵渣，電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液和純凈鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液引入晶種分解槽進(jìn)行分解后固液分離，獲得氫氧化鋁產(chǎn)品和分解母液；經(jīng)分級(jí)后，細(xì)顆粒做分解的晶種，粗粒子洗滌后經(jīng)高溫煅燒后獲得冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品。該方法可使高鐵鋁土礦中氧化鋁和鐵有效浸出，整個(gè)過程能耗低、無廢物產(chǎn)生，完全實(shí)現(xiàn)綠色化生產(chǎn)，有利于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C01F7/02GK102515223SQ201110408488
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者吳玉勝, 李來時(shí) 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)