一種利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其包括將氧化鋁土礦焙燒后，加入硫酸進(jìn)行酸溶，加入穩(wěn)定劑、少量氧化劑和堿化劑進(jìn)行水解，之后熟化36-48h后制得淡黃色黏稠固體產(chǎn)品，其中所述焙燒的溫度為梯度升溫；所述硫酸采用噴流的方式逐次加入；所述酸溶、水解以及熟化均在2-5atm壓力下進(jìn)行。本發(fā)明所述方法采用原料單一易得，成本低廉，制備工藝簡(jiǎn)單易操作，便于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，一步法制得的成品直接為固態(tài)，方便了產(chǎn)品的運(yùn)輸與保存，利于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合硫酸鋁鐵的制備方法，更具體地涉及一種利用氧化鋁土礦直接制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合硫酸鋁鐵傳統(tǒng)制備工藝多采用工業(yè)級(jí)綠礬或含鐵、鋁多種物料結(jié)合作為原料，對(duì)原料要求高，且工藝條件要求較為嚴(yán)格，其次是成品大多數(shù)為液態(tài)，不易保存運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)十分突出，少數(shù)固態(tài)聚合硫酸鋁鐵也是由液態(tài)聚合硫酸鋁鐵在特定條件下干燥后制得的，這大大增加了固態(tài)聚合硫酸鋁鐵制備工藝的復(fù)雜程度。作為鋁礦石，高鐵低鋁氧化鋁土礦鋁的含量低于40 %，品位較低，達(dá)不到目前鋁工業(yè)加工要求，因此，目前還無法廣泛工業(yè)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是利用礦石中同時(shí)富含鐵和鋁成分的特點(diǎn)，采用創(chuàng)新的工藝技術(shù)和配方實(shí)現(xiàn)了直接以固體原料一步法制備固體聚合硫酸鋁鐵生產(chǎn)工藝，這不僅大大簡(jiǎn)化了制備工藝過程，也減少了生產(chǎn)成本，同時(shí)便于產(chǎn)品的運(yùn)輸與保存。
[0004]本發(fā)明所述利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其包括將氧化鋁土礦焙燒后，加入硫酸進(jìn)行酸溶，加入穩(wěn)定劑、少量氧化劑和堿化劑進(jìn)行水解，之后熟化36-48h后制得淡黃色黏稠固體產(chǎn)品，其中所述焙燒的溫度為梯度升溫；所述硫酸采用噴流的方式逐次加入；所述酸溶、水解以及熟化均在2-5atm壓力下進(jìn)行。于一定壓力范圍下進(jìn)行反應(yīng)，更有利于加快反應(yīng)進(jìn)程。
[0005]其中，所述焙燒包括:于400°C -500°C下焙燒O-5-lh ;之后于700-800°C下焙燒1-2h。當(dāng)400°C〈T<50(TC時(shí)，，這一階段主要是脫表面吸附水、結(jié)晶脫水、結(jié)構(gòu)脫水和內(nèi)部礦物脫水，這一過程增大了鋁土礦`顆粒表面的孔隙度，增加了鋁土礦與硫酸的接觸面積，同時(shí)存在原礦中少量針鐵礦(a-FeO(OH))轉(zhuǎn)變成赤鐵礦(a-Fe2O3)，這有利于鋁土礦中鐵的溶出；當(dāng)700°C <T ( 800°C時(shí)，一水硬鋁石中的AlO(OH)脫水轉(zhuǎn)變成a -Al2O3，于一水硬鋁石相比，后者的形態(tài)更有利于鋁土礦中鋁的溶出。
[0006]其中所述酸溶包括:按液固比為0.8:1-1.6:1的比例將焙燒過的氧化鋁土礦和7-llmol / L的硫酸置于溫度范圍為80-120°C、壓力范圍為2-5atm的反應(yīng)釜內(nèi)充分?jǐn)嚢?，其中所述硫酸采用噴流式分次加?先加入10-llmol / L的硫酸，其霧化粒徑為3000-5000 u m ;攪拌均勻后加入8_9mol / L的硫酸，其霧化粒徑為2000-3000 u m ;攪拌均勻后再加入7-8mol / L的硫酸，其霧化粒徑為1500-2000 iim。所述硫酸采用噴流式加入，可以加快反應(yīng)進(jìn)程，逐步減少所述硫酸的霧化粒徑可以增加反應(yīng)程度，使其反應(yīng)更充分。
[0007]本發(fā)明所述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法還包括在所述氧化招土礦焙燒之前，進(jìn)行粉碎并過100-200目篩。
[0008]優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑P / [Fe+Al]為0.08-0.1，選自磷酸、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉或者磷酸二氫鉀中的一種。
[0009]優(yōu)選地，所述氧化劑選自濃硝酸、雙氧水、氯酸鈉或氯酸鉀中的一種。在研究中發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行所述酸溶之后所述氧化鋁土礦溶液中還存在有少量的二價(jià)鐵，故加入適量的氧化劑可以將所述二階鐵轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵，有利于提高所述制備的固體聚合硫酸鋁鐵的純度。
[0010]優(yōu)選地，所述堿化劑[OH] / [Fe+Al]為0.8-1.6，選自氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸氫鈉或者碳酸氫鉀中的一種。
[0011]優(yōu)選地,所述酸溶時(shí)間為40-60min。
[0012]優(yōu)選地，所述水解時(shí)間為30_40min。
[0013]本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中，所述利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法包括以下步驟:
[0014]步驟一、將氧化招土礦破碎過100-200目篩后；
[0015]步驟二、于400 V -500 V溫度下的馬弗爐中焙燒約30-60min，再在700 V -800 V下焙燒l_2h ；
[0016]步驟三、將焙燒完后的氧化鋁土礦放入溫度為80°C _120°C、壓力控制在2_5atm的反應(yīng)釜內(nèi)，噴流式加入10-llmol / L的硫酸，其霧化粒徑為3000-5000 ii m ;攪拌均勻后加A 8-9mol / L的硫酸，其霧化粒徑為2000-3000 u m ;攪拌均勻后再加入7_8mol / L的硫酸，其霧化粒徑為1500-2000 u m ;充分?jǐn)嚢韬蠹訜崴崛?0_60min ；
[0017]步驟四、依次加入P / [Fe+Al]為0.08-0.1的穩(wěn)定劑、少量氧化劑和[0H] /[Fe+Al]為0.8-1.6的堿化劑`攪拌水解聚合30_40min，停止加熱取出；
[0018]步驟五、熟化約36_48h得到淡黃色黏稠固體產(chǎn)物。
[0019]本發(fā)明所述利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，使用單一原料，不需多種原料參與反應(yīng)，降低了對(duì)原料的要求及工藝復(fù)雜性；梯度升溫焙燒更有利于鋁土礦中鋁的溶出。在酸溶過程中，采用噴流式加入硫酸，控制硫酸加入時(shí)的霧化粒徑，加快反應(yīng)進(jìn)程，使酸溶過程在有效的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)程度更充分。本發(fā)明所述方法簡(jiǎn)化了固態(tài)產(chǎn)品制備工藝條件，一步法制得的固體產(chǎn)品便于保存運(yùn)輸。原料單一易得，成本低廉，制備工藝簡(jiǎn)單易操作，便于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，一步法制得的成品直接為固態(tài)，方便了產(chǎn)品的運(yùn)輸與保存，利于推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0021]本發(fā)明所述利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法包括以下步驟:
[0022]步驟一、將氧化鋁土礦破碎過100-200目篩；
[0023]步驟二、于400°C _500°C溫度下的馬弗爐中焙燒約30_60min，再在700°C _800°C下焙燒l_2h ；
[0024]步驟三、將焙燒完后的氧化鋁土礦放入溫度為80°C _120°C、壓力控制在2_5atm的反應(yīng)釜內(nèi)，噴流式加入10-llmol / L的硫酸，其霧化粒徑為3000-5000 ii m ;攪拌均勻后加A 8-9mol / L的硫酸，其霧化粒徑為2000-3000 u m ;攪拌均勻后再加入7_8mol / L的硫酸，其霧化粒徑為1500-2000 u m ;充分?jǐn)嚢韬蠹訜崴崛?0_60min ；[0025]步驟四、依次加入P / [Fe+Al]為0.1的穩(wěn)定劑、少量氧化劑和[OH] / [Fe+Al]為1.6的堿化劑攪拌水解聚合30-40min，停止加熱取出；
[0026]步驟五、熟化約36_48h得到淡黃色黏稠固體產(chǎn)物。
[0027]實(shí)施例1
[0028]本發(fā)明所述利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法包括以下步驟:
[0029]步驟一、將氧化鋁土礦破碎過200目篩后；
[0030]步驟二、于500°C溫度下的馬弗爐中焙燒約60min，再在800°C下焙燒Ih ；
[0031]步驟三、將20g焙燒完后的氧化鋁土礦放入溫度為80°C、壓力控制在5atm的反應(yīng)釜內(nèi)，按照固液比1.6:1的比例，噴流式加入llmol / L的硫酸，其霧化粒徑為5000 y m ;攪拌均勻后加入9mol / L的硫酸,其霧化粒徑為3000 ii m ;攪拌均勻后再加入8mol / L的硫酸，其霧化粒徑為2000 u m ;充分?jǐn)嚢韬蠹訜崴崛?0min ；
[0032]步驟四、依次加入P / [Fe+Al]為0.08的穩(wěn)定劑例如磷酸、少量氧化劑例如雙氧水和[OH] / [Fe+Al]為0.8的堿化劑例如氫氧化鈉攪拌水解聚合40min，停止加熱取出；
[0033]步驟五、熟化約36h得到淡黃色黏稠固體產(chǎn)物。
[0034]實(shí)施例2
[0035]步驟一、將氧化鋁土礦破碎過120目篩；
[0036]步驟二、于400°C溫度下的馬弗爐中焙燒約30min，再在800°C下焙燒約Ih，
`[0037]步驟三、將20g焙燒完后的`氧化鋁土礦放入溫度為80°C、壓力控制在3atm的反應(yīng)釜內(nèi)，按液固比為1.4:1的配比噴流式加入IOmol / L的硫酸，其霧化粒徑為3000 iim ;攪拌均勻后加入8mol / L的硫酸,其霧化粒徑為2000 ii m ;攪拌均勻后再加入7mol / L的硫酸，其霧化粒徑為1500 ii m ;充分?jǐn)嚢杓訜崴崛?0min，
[0038]步驟四、依次加入P / [Fe+Al]為0.1的穩(wěn)定劑例如磷酸、少量氧化劑例如雙氧水和[OH] / [Fe+Al]為1.0的堿化劑例如氫氧化鈉攪拌水解聚合40min，停止加熱取出；
[0039]步驟五、熟化36h得到淡黃色黏稠固體產(chǎn)物。
[0040]實(shí)施例3
[0041]本發(fā)明所述利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法包括以下步驟:
[0042]步驟一、將氧化鋁土礦破碎過100目篩后；
[0043]步驟二、于800°C溫度下的馬弗爐中焙燒約60min ；
[0044]步驟三、將20g焙燒完后的氧化鋁土礦放入溫度為120°C、壓力控制在2atm的反應(yīng)釜內(nèi)，按照固液比1.4:1的比例噴流式加入IOmol / L的硫酸；充分?jǐn)嚢韬蠹訜崴崛?0min ；
[0045]步驟四、依次加入P / [Fe+Al]為0.09的穩(wěn)定劑、少量氧化劑和[OH] / [Fe+Al]為1.6的堿化劑攪拌水解聚合30min,停止加熱取出；
[0046]步驟五、熟化約40h得到淡黃色黏稠固體產(chǎn)物。
[0047]本發(fā)明所述利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法制備的所述固體聚合硫酸鋁鐵的產(chǎn)品性能表如下:
[0048]性能指實(shí)施例1 實(shí)施例2 實(shí)施例3 Fe:.0:含量(%) 6^79 ^9 5719 八10:含量(%) 9.18 8.16 7.01 鹽基度(％) 90,55 79.66 54.31 濁度去除率(％)_92.93_93.91_86.32
[0049]由表中可以看出，所述實(shí)施例1-3制備的所述聚合硫酸鋁鐵均符合聚合硫酸鋁鐵的技術(shù)指標(biāo)要求范圍。但本發(fā)明所述利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法中實(shí)施例I和實(shí)施例2制備的所述固體聚合硫酸鋁鐵中所述Fe2O3含量、Al2O3含量、鹽基度以及濁度去除率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)施例3所制備的所述固體聚合硫酸鋁鐵的各項(xiàng)指標(biāo)，由此可以看出，所述焙燒時(shí)采用梯度升溫有效提高了所述固體聚合硫酸鋁鐵中所述Al2O3的含量以及鹽基度，在水解反應(yīng)中加入少量氧化劑可以有效提高所述Fe2O3的含量，所述酸溶過程中逐次噴流式加入硫酸使其反應(yīng)更充分，提高了所述固體聚合硫酸鋁鐵中所述Al2O3和Fe2O3的含量以及鹽基度，由表中可以看出所述實(shí)施例1和實(shí)施例2制備所述聚合硫酸鋁鐵的濁度去除率均高于所述實(shí)施例3制備的聚合硫酸鋁鐵。
[0050]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描`述的實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其包括將氧化鋁土礦焙燒后，加入硫酸進(jìn)行酸溶，加入穩(wěn)定劑、少量氧化劑和堿化劑進(jìn)行水解，之后熟化36-48h后制得淡黃色黏稠固體產(chǎn)品，其中所述焙燒的溫度為梯度升溫；所述硫酸采用噴流的方式逐次加A ;所述酸溶、水解以及熟化均在2-5atm壓力下進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于，所述焙燒包括:于400°C -500°C下焙燒0.5-lh ;之后于700-800°C下焙燒l_2h。
3.如權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于，所述酸溶包括:按液固比為0.8:1-1.6:1的比例將焙燒過的氧化鋁土礦和7-1 lmol / L的硫酸置于溫度范圍為80-120°C、壓力范圍為2-5atm的反應(yīng)釜內(nèi)充分?jǐn)嚢?，其中所述硫酸采用噴流式分次加?先加入10-llmol / L的硫酸，其霧化粒徑為3000-5000 ii m ;攪拌均勻后加入8-9mol / L的硫酸，其霧化粒徑為2000-3000 iim;攪拌均勻后再加入7-8mol / L的硫酸，其霧化粒徑為1500-2000 u m。
4.如權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于，其還包括在所述氧化招土礦焙燒之前，進(jìn)行粉碎并過100-200目篩。
5.如權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于，所述穩(wěn)定劑P / [Fe+Al]為0.08-0.1，選自磷酸、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉或者磷酸二氫鉀中的一種。
6.如權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于，所述氧化劑選自濃硝酸、雙氧水、氯酸鈉或氯酸鉀中的一種。
7.如權(quán)利要求1所 述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于，所述堿化劑[OH] / [Fe+Al]為0.8-1.6,選自氫氧化鈉、氫氧化韓、碳酸氫鈉或者碳酸氫鉀中的一種。
8.如權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于，所述酸溶時(shí)間為40_60min。
9.如權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁土礦制備固體聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于，所述水解時(shí)間為30-40min。
【文檔編號(hào)】C01G49/14GK103803662SQ201310703446
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】吳烈善, 伍敏莉, 蘇翠翠, 吳蒙, 莫小榮 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)