专利名称：一种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法
技术领域：
本发明属于矿物加工领域，具体涉及ー种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法。
背景技术：
我国是铝资源大国，截止2009年，我国铝土矿的探明储量已达到23亿吨以上，预计储量为50亿吨以上，主要集中在山西、贵州、河南和广西四个省区，其中广西地区铝土矿资源的特点是铁含量高，且矿物中稀有贵金属，如钪、镓等的含量也较其它地区的铝土矿资源高的多，相关研究表明广西地区高铁铝土矿中氧化铝含量为45%飞0%，氧化铁含量为 69^40%，钪的含量为0 . 00 479T0. 012%，镓的含量为0. 0089^0. 014%，如使用传统的拜耳法处理该类资源，不仅会造成稀有贵金属资源的严重浪费，还会产量大量的赤泥固体废弃物。随着我国对エ业生产过程中节能减排要求的逐步提高，以及新材料、新能源技术对钪和镓等稀有贵金属需求量的逐年増大，高铁铝土矿中有价金属元素的综合利用方法受到了エ业界和学术界的广泛关注。目前，高铁铝土矿的综合利用方法主要包括选-冶联合及火法-湿法联合处理工艺，公开号为CN1766128A的专利公开了ー种从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，该方法是将高铁铝土矿、石灰石、煤粉破碎后按比例混合后进行烧结，然后进行高炉冶炼，得到生铁产品，同时得到铝酸钙炉渣和CO2炉气；铝酸钙炉渣用碳酸钠溶液溶解浸出后，进行赤泥分离洗涤、脱硅、碳酸化分解制取氢氧化铝，再经焙烧得到氧化铝；公开号为CN101337683A的专利公开了ー种以高铁铝土矿为原料制备得到多种产物的组合生产方法，该方法首先对高铁铝土矿用盐酸作为浸出介质进行加压浸出，铁以离子形式进入盐酸中形成铁的氯化物，而铝则留在固体铝土矿中，从而使铁与铝得到分离；然后对盐酸浸出液进行焙烧，得到铁红和氯化氢气体，氯化氢气体用洗涤水吸收成为盐酸后循环利用，对上层产物进行熔炼、定向结晶制备出硅含量为14wt%以下的共晶铝硅合金。但是上述方法主要是通过烧结冶炼或者浸酸提取的方式，以生产氧化铝和实现铁铝分离为目的，虽然也提取出了硅元素，得到了共晶硅铝合金，但是却都忽视了高铁铝土矿中的钪、镓等高价值的稀有金属回收利用的问题，造成了严重的资源浪费。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供ー种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法，目的是克服现有技术中存在的有价元素综合利用率低和赤泥排放量大等缺点。实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行
(I)将高铁铝土矿破碎细磨至-74 -250 iim，加入质量浓度为10% 50%的硫酸，于固-液比I : (3 20)的条件下加热到6(Tl20°C，进行3(T240min的ー步浸出反应，得到ー步浸出矿浆，对一歩浸出矿浆进行固液分离，得到一歩浸出渣和一歩浸出液，其中高铁铝土矿中的钪、镓和铁进入到一歩浸出液中，氧化铝进入一歩浸出渣中，对ー步浸出液进行结晶得到硫酸铁，一歩浸出过程发生的反应如下
Sc203+3H2S04=3H20+Sc2 (SO4) 3 Ga203+3H2S04=3H20+Ga2 (SO4) 3 2Fe00H+3H2S04=4H20+ Fe2 (SO4) 3
结晶后的ー步浸出液经补酸至硫酸质量浓度30% 80%，用于ニ步浸出；
(2)将经过除铁和补酸后的一歩浸出液与一歩浸出渣混合，于固-液比I:(5 20)的条件下加热到10(T22(TC，进行3(T240min的ニ步加压浸出反应，得到ニ步浸出矿浆，对其进行固液分离，得到ニ步浸出液和ニ步浸出渣，ニ步浸出液经结晶得到硫酸铝，ニ步浸出渣的成分为含有残酸的ニ氧化硅，经结晶后的ニ步浸出液到一歩浸出反应中循环使用，ニ步浸出过程发生的反应如下
2A100H+3H2S04=4H20+ Al2(SO4)3
(3)所述的ニ步浸出液经4 30次循环后，采用P507质量浓度为1% 10%的P507与磺化煤油混合有机相作为萃取剂，萃取浸出液中的钪，萃取条件为萃取相比0 :A= (0. 5^3) 1,酸度0. 2 2mol/L，萃取时间3 lOmin，得到含有钪的有机相，使用I 3mol/L的NaOH对萃取后的有机相进行反萃，得到5((011)3产品，所述的？507为2-こ基己基磷酸单2-こ基己基酷，浸出液提钪和反萃过程中发生的反应如下
权利要求
1.ー种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法，其特征在于按照以下步骤进行 (1)将高铁铝土矿破碎细磨至-74 -250iim，加入质量浓度为10% 50%的硫酸，于固-液比I : (3 20)的条件下加热到6(Tl20°C，进行3(T240min的ー步浸出反应，得到ー步浸出矿浆，对一歩浸出矿浆进行固液分离，得到一歩浸出渣和一歩浸出液，其中高铁铝土矿中的钪、镓和铁进入到一歩浸出液中，氧化铝进入一歩浸出渣中，对ー步浸出液进行结晶得到硫酸铁，一歩浸出过程发生的反应如下 Sc203+3H2S04=3H20+Sc2 (SO4) 3 Ga203+3H2S04=3H20+Ga2 (SO4) 32Fe00H+3H2S04=4H20+ Fe2 (SO4) 3 结晶后的ー步浸出液经补酸至硫酸质量浓度30% 80%，用于ニ步浸出； (2)将经过除铁和补酸后的一歩浸出液与一歩浸出渣混合，于固-液比I:(5 20)的条件下加热到10(T22(TC，进行3(T240min的ニ步加压浸出反应，得到ニ步浸出矿浆，对其进行固液分离，得到ニ步浸出液和ニ步浸出渣，ニ步浸出液经结晶得到硫酸铝，ニ步浸出渣的成分为含有残酸的ニ氧化硅，经结晶后的ニ步浸出液到一歩浸出反应中循环使用，ニ步浸出过程发生的反应如下2A100H+3H2S04=4H20+ Al2(SO4)3 (3)所述的ニ步浸出液经4 30次循环后，采用P507质量浓度为1% 10%的P507与磺化煤油混合有机相作为萃取剂，萃取浸出液中的钪，萃取条件为萃取相比0 :A= (0. 5^3) 1,酸度0. 2 2mol/L，萃取时间3 lOmin，得到含有钪的有机相，使用I 3mol/L的NaOH对萃取后的有机相进行反萃，得到5((011)3产品，所述的？507为2-こ基己基磷酸单2-こ基己基酷，浸出液提钪和反萃过程中发生的反应如下&3+ + (HA)2 O Sc(HA2)3 + 3H + Sc (HA2) s+3Na0H=Sc (OH) 3+3Na (HA2) (4)采用HDEHP浓度为0.02、. 5mol/L的HDEHP和磺化煤油混合有机相作为萃取剂，进一步萃取提抗后的浸出液中的镓，萃取条件为萃取相比0:A= (0. 5 2) :1，酸度0.05mol/L 2mol/L，萃取时间I 5min，所述的HEDHP为ニ(2-こ基己基磷酸)，萃取反应为Ga3+ +(HA)2 O Ga(HA2)3+3H* 对萃取后的有机相使用2 7mol/L的浓硫酸溶液反萃，得到硫酸镓溶液。
2.根据权利要求I所述的ー种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法，其特征在于所述的步骤(I)中一歩浸出液结晶得到的硫酸铁，通过热解制备铁红。
3.根据权利要求I所述的ー种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法，其特征在于所述的步骤(2)中二步浸出液经结晶得到的硫酸铝，于热解温度78(T90(TC，热解时间5飞Omin的热解条件下制备Y-Al2O3，热解反应为A12 (SO4) 3=A1203+S03 ;所述的ニ步浸出渣使用石灰中和后用于生产水泥。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的ー种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法，其特征在于所述的硫酸铝或硫酸铁热解产生的SO3,体，经吸收制酸后直接用于ー步浸出液的补酸。
5.根据权利要求I所述的ー种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法，其特征在于所述的高铁铝土矿原料的成分组成按质量百分比Fe203l(T40%，Al20335^70%,ScO. ooro. 005%, GaO. 003 0. 010%，余量为 灼减及杂质。
全文摘要
本发明属于矿物加工领域，具体涉及一种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法。本发明的技术方案是以高铁铝土矿为原料，使用分步酸浸法提取矿物中的多种有价金属元素，首先使用低浓度的硫酸低温浸出矿物中的钪、镓和铁等元素，含铝矿相进入一步浸出渣中，一步浸出液通过结晶得到硫酸铁，第二步浸出使用经过除铁及补酸后的一步浸出液在加压浸出条件下提取一步浸出渣中的铝，二步浸出液经结晶制备硫酸铝产品，结晶后的二步浸出液返回一步浸出循环使用，钪和镓等元素在浸出液中经多次循环富集后，使用萃取的方式分离，得到钪和镓产品。本发明通过分步提取的方式实现了高铁铝土矿中有价元素的综合利用、酸和水的循环及废弃物的零排放。
文档编号C22B3/40GK102643985SQ201210106278
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者刘燕, 吕国志, 张廷安, 朱晓峰, 牛丽萍, 蒋孝丽, 豆志河, 赵爱春, 赵秋月 申请人:东北大学