一種含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝，包括以下步驟：（1）將含鋁硅酸鹽礦物磨細(xì)后，與20wt%-60wt%的強(qiáng)堿溶液按質(zhì)量比為1.0:0.5-2.5的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200℃-300℃，壓力為2MPa-6MPa，反應(yīng)時(shí)間為1h-8h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料；（2）將提鋁熟料用5wt%-50wt%的酸液浸取20min-40min，酸液的用量為提鋁熟料重量的1-10倍，過(guò)濾，然后調(diào)節(jié)含鋁溶液的pH值至8-10，固液分離得濾液和濾渣；（3）煅燒。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，分解溫度低，焙燒時(shí)間短，能耗低，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好，對(duì)環(huán)境污染小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氧化鋁的工藝，尤其是涉及一種含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁是一種重要的工業(yè)原料，主要用于生產(chǎn)金屬鋁，也可應(yīng)用于化工、電子、陶瓷和醫(yī)藥行業(yè)中。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝均以鋁土礦或一水硬鋁石型礦石為原料提取氧化鋁產(chǎn)品。我國(guó)是氧化鋁生產(chǎn)大國(guó)，而我國(guó)又是一個(gè)鋁土礦資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，需要大量進(jìn)口鋁土礦資源，對(duì)外依存度高達(dá)50%。隨著世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)不斷的發(fā)展和鋁土礦資源的日益緊缺，尋求含鋁非鋁土礦資源替代部分鋁土礦進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)，有利于緩解國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源相對(duì)缺乏的矛盾，對(duì)于有效降低對(duì)外資源依存度，提高資源自給率，保障國(guó)家鋁產(chǎn)業(yè)安全和可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。
[0003]含鋁硅酸鹽礦物作為地殼中鋁的最大存在形式，構(gòu)成地殼總重量的75%，資源儲(chǔ)量十分豐富，是一種可用于提取氧化鋁產(chǎn)品的鋁土礦替代資源。但由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，含硅量高，硅鋁分離難度較大，一直未能得到充分利用和普及工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種含鋁硅酸鹽礦物低溫分解產(chǎn)氧化鋁的工藝。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的的技術(shù)方案是:一種含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝，包括以下步驟:
(1)將含鋁硅酸鹽礦物 磨細(xì)(細(xì)度優(yōu)選-100目)后，與20wt%-60wt%(優(yōu)選35wt%-50wt%)的強(qiáng)堿溶液按質(zhì)量比為1.0:0.5-2.5 (優(yōu)選1.0: 1.0-2.0)的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200°C _300°C，壓力為2MPa-6MPa，反應(yīng)時(shí)間為lh_8h (優(yōu)選2h-4h)，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料；
(2)將步驟(I)所得提鋁熟料用5wt%-50wt%(優(yōu)選10wt%-25wt%)的酸液浸取20min-40min,酸液的用量為提鋁熟料重量的1_10倍(優(yōu)選2_5倍)，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)?，然后調(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值至8-10，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾液和濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度950°C -1200°C煅燒1.5h_2.5h，即成。
[0006]進(jìn)一步，步驟(I)中，所述含鋁硅酸鹽礦物為長(zhǎng)石、云母、高嶺土、蒙脫石、伊利石、沸石或石榴石等晶層結(jié)構(gòu)中含有部分鋁氧四面體的硅酸鹽礦物。
[0007]進(jìn)一步,步驟(I)中,所述強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液。
[0008]進(jìn)一步，步驟(I)所得提鉀母液和步驟(2)所得濾液作為提取鉀肥的原料。[0009]進(jìn)一步，步驟(2)中，所用酸液為硫酸、鹽酸或硝酸。
[0010]進(jìn)一步，步驟(2)中，提鋁殘?jiān)捎糜谥苽渌?、陶瓷等?br> [0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)可從鋁土礦替代資源-含鋁硅酸鹽礦物中提取獲得煉鋁原料-三氧化鋁，氧化鋁總收率可高達(dá)90%以上；
(2)工藝流程簡(jiǎn)單，分解溫度低，焙燒時(shí)間短，能耗低，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好；
(3)所用提鋁原料資源儲(chǔ)量十分豐富，所選用試劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉；
(4)含鋁硅酸鹽礦物分解得到的母液可作為提取鉀肥的原料，提鋁殘?jiān)捎糜谥苽渌?、陶瓷等，使資源得到有效綜合利用，同時(shí)，無(wú)“三廢”排放，對(duì)環(huán)境污染小。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例1
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將長(zhǎng)石磨細(xì)，過(guò)100目篩，按照長(zhǎng)石粉與40被％氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0: 1.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為220°C，壓力為3MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料，提鉀母液作為提取鉀肥的原料；. (2)將步驟(I)所得提鋁熟料用25被％硫酸浸取30min，所用硫酸質(zhì)量為提鋁熟料的質(zhì)量的2倍，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)缓笳{(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值為9，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度1000°C煅燒2h，制得高純氧化招。
[0014]本實(shí)施例的氧化鋁總收率為80%，氧化硅含量低于0.04%,達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁純度要求。
[0015]實(shí)施例2
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將長(zhǎng)石磨細(xì)，過(guò)100目篩，按照長(zhǎng)石粉與40被％氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0: 1.5的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱，反應(yīng)溫度為240°C，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h,固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料，母液作為提取鉀肥的原料；
(2)將步驟(I)所得提鋁熟料用25被％硫酸浸取30min，所用硫酸質(zhì)量為提鋁熟料的質(zhì)量的2倍，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)?，然后調(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值為9，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度1000°C煅燒2h，制得高純氧化招。
[0016]本實(shí)施例的氧化鋁總收率為84%，氧化硅含量低于0.04%,達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁純度要求。
[0017]實(shí)施例3
本實(shí)施例包括以下步驟:
(I)將長(zhǎng)石磨細(xì)，過(guò)100目篩，按照長(zhǎng)石粉與45被％氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0:2.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為240 V，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料，母液作為提取鉀肥的原料；
(2)將步驟(I)所得提鋁熟料用25被％硫酸浸取30min，所用硫酸質(zhì)量為提鋁熟料的質(zhì)量的2倍，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)缓笳{(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值為9，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于1000°C煅燒2h，制得高純氧化鋁。
[0018]本實(shí)施例的氧化鋁總收率為92%，氧化硅含量低于0.04%,達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁純度要求。
[0019]實(shí)施例4
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將長(zhǎng)石磨細(xì)，過(guò)100目篩，按照長(zhǎng)石粉與45被％氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0:2.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為280°C，壓力為6MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料，母液作為提取鉀肥的原料；
(2)將步驟(I)所得提鋁熟料用25被％硫酸浸取30min，所用硫酸質(zhì)量為提鋁熟料的質(zhì)量的2倍，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)缓笳{(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值為9，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度1000°C煅燒2h，制得高純氧化招。
[0020]本實(shí)施例的氧化鋁總收率為94%，氧化硅含量低于0.04%,達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁純度要求。
[0021]實(shí)施例5
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將云母磨細(xì)，過(guò)100目篩，按照云母粉與45被％氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0:2.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為240°C，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料，母液作為提取鉀肥的原料；
(2)將步驟(I)所得提鋁熟料用25被％硫酸浸取30min，所用硫酸質(zhì)量為提鋁熟料的質(zhì)量的2倍，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)?，然后調(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值為9，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度1000°C煅燒2h，制得高純氧化招。
[0022]本實(shí)施例的氧化鋁總收率為94%，氧化硅含量低于0.04%,達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁純度要求。
[0023]實(shí)施例6
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將蒙脫石磨細(xì)，過(guò)100目篩，按照蒙脫石粉與45被％氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0:2.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為240°C，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料，母液作為提取鉀肥的原料；
(2)將步驟(I)所得提鋁熟料用25被％硫酸浸取30min，所用硫酸質(zhì)量為提鋁熟料的質(zhì)量的2倍，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)?，然后調(diào)節(jié)含鋁溶液的pH值為9，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度1000°C煅燒2h，制得高純氧化招。
[0024]本實(shí)施例的氧化鋁總收率為92%，氧化硅含量低于0.04%,達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁純度要求。
[0025]實(shí)施例7
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將石榴石磨細(xì)，過(guò)100目篩，按照石榴石粉與45被％氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0:2.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為240°C，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料，母液作為提取鉀肥的原料；
(2)將步驟(I)所得提鋁熟料用25被％硫酸浸取30min，所用硫酸質(zhì)量為提鋁熟料的質(zhì)量的2倍，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)?，然后調(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值為9，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度1000°C煅燒2h，制得高純氧化招。
[0026]本實(shí)施例的氧化鋁總收率為94%，氧化硅含量低于0.04%,達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁純度要求。
[0027]實(shí)施例8.
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將長(zhǎng)石磨細(xì)，過(guò)100目篩，按照石榴石粉與40被％氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0:1.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為220°C，壓力為3MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料，母液作為提取鉀肥的原料；
(2)將步驟(I)所得提鋁熟料用18被％鹽酸浸取30min，所用鹽酸質(zhì)量為提鋁熟料的質(zhì)量的3倍，使熟料中的鋁反應(yīng)溶解進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)?，然后調(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值為9，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾渣，濾渣主要成分為Al (OH) 3 ；
(3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度1000°C煅燒2h，制得高純氧化招。
[0028]本實(shí)施例的氧化鋁總收率為70%，氧化硅含量低于0.04%,達(dá)到冶金級(jí)氧化鋁純度要求。
【權(quán)利要求】
1.一種含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)將含鋁硅酸鹽礦物磨細(xì)后，與20wt%-60wt%的強(qiáng)堿溶液按質(zhì)量比為1.0:0.5-2.5的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200°C -300°C，壓力為2MPa-6MPa，反應(yīng)時(shí)間為lh_8h，固液分離，得提鉀母液和提鋁熟料； (2)將步驟(I)所得提鋁熟料用5wt%-50wt%的酸液浸取20min-40min，酸液的用量為提鋁熟料重量的ι-?ο倍，使熟料中的鋁反應(yīng)進(jìn)入液相，過(guò)濾分離除去不溶殘?jiān)?，然后調(diào)節(jié)含鋁溶液的PH值至8-10，得Al (OH) 3沉淀物，固液分離得濾液和濾渣，濾渣主要成分為Al(OH)3 ； (3)將步驟(2)所得主要成分為Al(OH)3的濾渣于溫度950°C -1200°C煅燒1.5h_2.5h，即成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝，其特征在于:步驟(I)中，所述含鋁硅酸鹽礦物為長(zhǎng)石、云母、高嶺土、蒙脫石、伊利石、沸石或石榴石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝，其特征在于:步驟(I)中，所述強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝，其特征在于:步驟(I)所得提鉀母液和步驟(2)所得濾液作為提取鉀肥的原料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝，其特征在于:步驟(2)中，所用酸 液為硫酸、鹽酸或硝酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鋁硅酸鹽礦物低溫分解生產(chǎn)氧化鋁的工藝，其特征在于:步驟(2)中，提鋁殘?jiān)糜谥苽渌嗷蛱沾伞?br> 【文檔編號(hào)】C01F7/02GK103435079SQ201310396927
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】謝超, 曾召剛, 孫成高, 楊三妹, 湯建良, 鄭賢福, 高文遠(yuǎn), 劉雨星, 鄒娟 申請(qǐng)人:化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院