一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁土礦綜合利用的方法，尤其涉及一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法，包括下述步驟：（1）將磨礦后的高鐵鋁土礦與鹽酸混合，并加入至耐鹽酸反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)；（2）反應(yīng)得到氯化鋁與氯化鐵溶液及高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；（3）加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液；（4）得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣；（5）所得氯化鈉溶液經(jīng)膜電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；（6）氫氧化鈉溶液返回至步驟（3）循環(huán)使用。本發(fā)明環(huán)保效能顯著，能使高鐵鋁土礦中的鋁、鐵、硅有效分離實(shí)現(xiàn)綜合利用。
【專利說明】一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁土礦綜合利用的方法，尤其涉及一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]多年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)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(guó)，但由于資源短缺，我國(guó)鐵礦石大量依靠國(guó)外進(jìn)口，在鐵礦石定價(jià)方面無話語權(quán)，使得我國(guó)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(guó)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(guó)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%,娃含量在10%左右。由于此種聞鐵招土礦鐵和招含量都不聞，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(guó)鋁土礦資源和鐵礦資源不足均具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]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】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種環(huán)保效能顯著，能使高鐵鋁土礦中的鋁、鐵、硅有效分離并合理利用的一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法，它包括下述步驟:
(1)將磨礦后的高鐵鋁土礦與鹽酸混合，并加入至耐鹽酸反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度5(Tl80°C，反應(yīng)時(shí)間5?150min，鹽酸濃度5%?36%，鹽酸中的HCl與高鐵鋁土礦中氧化鋁及氧化鐵的摩爾比為4-9:1;
(2)反應(yīng)降溫后進(jìn)行固液分離及洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液及高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；
(3)將步驟(2)所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗漆;
(4)將步驟(3)得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發(fā)等工序； (5)將步驟(3)所得氯化鈉溶液經(jīng)離子膜電解槽電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；
(6)將步驟(5)從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟(3)循環(huán)使用；
(7)將步驟(5)得到的氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回步驟(I)循環(huán)使用。
[0006]所述步驟(4)中，離子膜電解槽的陽極為鍍鎳鋼網(wǎng)或鍍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。
[0007]所述步驟(4)中，離子膜電解槽單槽的運(yùn)行電流密度為800?5000A/m2 ;電解溫度為 60°C?80°C。
[0008]所述步驟(2)所得高硅渣用于制備高硅填料、白炭黑、硅膠、水玻璃、活性硅酸鈣、偏硅酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。
[0009]所述步驟(4)所得高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅。
[0010]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)了鹽酸和氫氧化鈉的循環(huán)，得到冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品、優(yōu)質(zhì)煉鐵原料高鐵渣、氧化硅富集程度高的高硅渣，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，整個(gè)過程沒有廢氣、廢液、廢渣的排出。整體工藝主要為液相反應(yīng)，與之前的“先鋁后鐵”和“先鐵后鋁”的方案相比具有流程簡(jiǎn)化，能耗低，鋁、鐵回收率高等優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明環(huán)保效能顯著，能使高鐵鋁土礦中的鋁、鐵、硅有效分離實(shí)現(xiàn)綜合利用。

【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
原料高鐵鋁土礦組成為=Al2O3:31.2%,S12:9.7%,Fe2O3:39.6%、酌減:17.6%。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。
[0012]取100g上述高鐵鋁土礦，將高鐵鋁土礦干法磨礦，將36%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與高鐵鋁土礦混合，高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:9，加熱至50°C，反應(yīng)時(shí)間150分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發(fā)工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)?- PbO2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，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回高鐵鋁土礦鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0013]實(shí)施例2
取100g實(shí)施例1中采用的高鐵鋁土礦，將高鐵鋁土礦干法磨礦，將5%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與高鐵鋁土礦混合，高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:7，加熱至180°C，反應(yīng)時(shí)間150分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發(fā)等工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后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，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回高鐵鋁土礦鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0014]實(shí)施例3
取100g實(shí)施例1中采用的高鐵鋁土礦，將高鐵鋁土礦干法磨礦，將25%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與高鐵鋁土礦混合，高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:4，加熱至110°C，反應(yīng)時(shí)間60分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發(fā)等工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)? PbO2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，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回高鐵鋁土礦鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0015]實(shí)施例4
取100g實(shí)施例1中采用的高鐵鋁土礦，將高鐵鋁土礦干法磨礦，將36%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與高鐵鋁土礦混合，高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:8，加熱至160°C，反應(yīng)時(shí)間5分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發(fā)等工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)? PbO2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，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回高鐵鋁土礦鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0016]實(shí)施例5
取100g實(shí)施例1中采用的高鐵鋁土礦，將高鐵鋁土礦干法磨礦，將20%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與高鐵鋁土礦混合，高鐵鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:7，加熱至120°C，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發(fā)等工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)? PbO2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，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回高鐵鋁土礦鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0017]上述實(shí)施例中所得高硅渣用于制備高硅填料、白炭黑、硅膠、水玻璃、活性硅酸鈣、偏硅酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。所得高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法，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，并加入至耐鹽酸反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度5(Tl80°C，反應(yīng)時(shí)間5?150min，鹽酸濃度5%?36%，鹽酸中的HC1與高鐵鋁土礦中氧化鋁及氧化鐵的摩爾比為4-9:1; (2)反應(yīng)降溫后進(jìn)行固液分離及洗滌，得到氯化鋁與氯化鐵溶液及高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離； (3)將步驟(2)所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗漆; (4)將步驟(3)得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發(fā)等工序； (5)將步驟(3)所得氯化鈉溶液經(jīng)離子膜電解槽電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液； (6)將步驟(5)從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟(3)循環(huán)使用； (7)將步驟(5)得到的氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回步驟(1)循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，離子膜電解槽的陽極為鍍鎳鋼網(wǎng)或鍍?chǔ)? Pb02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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，離子膜電解槽單槽的運(yùn)行電流密度為800?5000A/m2 ;電解溫度為60V?80°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法，其特征在于:所述步驟(2)所得高硅渣用于制備高硅填料、白炭黑、硅膠、水玻璃、活性硅酸鈣、偏硅酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法，其特征在于:所述步驟(4)所得高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK104340996SQ201310312692
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】李來時(shí) 申請(qǐng)人:沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司