酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法_2

文档序号:9445721阅读:来源:国知局
,难溶于酸,不易去除。其反应方程式主要为:
Al2O3 + 6HC1 = 2A1C13 + 3H20Fe2O3 + 6HC1 = 2FeCl3 + 3H20
另外,由于与低品铝土矿颗粒反应的是浓盐酸,反应后所得到的所述浆液中的酸的浓度仍然比较高,具有强腐蚀性和挥发性,所以要对所述浆液进行加水稀释,稀释体积倍数为I?3倍,得到所述稀浆液;那么,过滤所述稀浆液要用的所述压滤机也应选择耐酸、耐腐蚀材质,如,聚四氟乙烯。
[0022]制备铁红:在80?100°C下,对所述浸取液依次进行蒸发浓缩、结晶、干燥处理,得到铁红产品;冷却所述蒸发浓缩过程中蒸出的气体,以回收利用盐酸。其中,所述焙烧脱硅步骤中的主要反应方程式为:
NH4F = NH3 ? + HF 个,
S12 + 4HF = SiF4 + 2Η20,
Al2O3 + 6HF = 2A1F3 + 3H20。
[0023]焙烧脱硅:磨碎所述除铁铝土矿,然后加入氟化铵固体进行混合,并捏成颗粒状,得到多个混渣颗粒;在300?700°C对多个所述混渣颗粒进行焙烧处理,得到含有氟化硅元素的气体生成物和焙烧固体残渣。具体地,将所述除铁铝土矿磨成150?250目的滤渣颗粒,然后将所述滤渣颗粒与所述氟化铵固体和水混合并捏成多个混合球,且水占所有多个所述混合球总质量的0.1%?5% ;采用烘箱保温干燥多个所述混合球去除其中的水,得到多个所述混渣颗粒;将多个所述混渣颗粒置于流化床反应器中,在300?700°C和真空度维持在0.8?1.2 MPa的条件下,对多个所述混渣颗粒进行焙烧处理,得到所述焙烧固体残渣和所述气体生成物。
[0024]制取白炭黑:先在60?80°C采用氨水吸收氨解所述气体生物,再在60?80°C静置陈化I?2小时,得到浑浊液;对所述浑浊液依次进行过滤、干燥处理得到白炭黑。具体地,将所述气体生成物在-6?-4 kPa下通入氨解槽中用氨水吸收,在60?80 °C下,以30?80 r/min搅拌以进行氨解;然后在60?80°C静置陈化I?2小时,得到浑浊液;将置于所述氨解槽中的所述混浊液输送到第二压滤机中过滤,得到白炭黑半成品和含氟滤液;依次洗涤、烘干所述白炭黑半成品,制得所述白炭黑成品。其中,所述气体生成物主要包括氟化硅气体、氨气和氟化氢气体,而且该步骤涉及的反应原理主要为:
SiF4 + 4NH3.H2O = 4NH4F + S12.2H20 I,
HF+ NH3 = NH4F,
3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S12 I,
H2SiF6 + 6 NH3 + 2H20 = 6 NH4F + S12 I。
[0025]回收氟化铵:过滤所述浑浊液,得到含氟滤液;对所述含氟滤液依次进行减压蒸发浓缩、结晶、干燥处理,得到氟化铵晶体和二氧化硅滤渣。具体地,将置于所述氨解槽中的所述混浊液输送到第二压滤机中过滤,得到所述含氟滤液;将含氟滤液通过栗输送到氟化铵浓缩结晶釜中,使之在60?80°C,真空度为0.05?0.08 MPa时,于所述氟化铵浓缩结晶釜中浓缩,直至所述氟化铵浓缩结晶釜中的氟化铵浓度达到12mol/L ;然后采用冷却水循环系统在20?30°C进行冷却结晶;将结晶后的晶浆经离心机离心分离,干燥,得到所述氟化铵晶体。
[0026]氢氟酸超声酸洗:向所述焙烧固体残渣中加入氢氟酸,在超声条件下酸洗去除所述焙烧固体残渣中的硅元素和部分钛元素,得到氟化铝粗品。具体地,在60?80°C的温度下,用2?4倍所述焙烧固体残渣体积的氢氟酸在35?45 kHz的条件下超声酸洗所述焙烧固体残渣2?3 h,以去除所述焙烧固体残渣中残留的硅元素以及部分钛元素,过滤得到所述氟化铝粗品。其中,由于该步骤中采用氢氟酸酸洗,所以使用的反应器应用聚四氟乙烯作为衬层,以防酸腐蚀反应器。另外,该步骤中涉及的反应方程式主要为:
T12 + 4HF = TiF4 + 2H20,S12 + 4HF = SiF4 + 2H20。
[0027]精制氟化铝:采用浓硫酸酸洗所述氟化铝粗品以去除其中的钛元素,然后过滤、洗涤、干燥得到氟化铝精品。具体地,将所述氟化铝粗品置于精化釜中,加入2?4倍体积的浓硫酸溶解所述氟化铝粗品中的氧化钛,在80?90°C下反应2?3h得到氟化铝悬浊液,过滤所述氟化铝悬浊液得到氟化铝滤渣和硫酸滤液;洗涤、干燥所述氟化铝滤渣得到所述氟化铝精品;对所述硫酸滤液进行蒸发浓缩,得到浓缩后的硫酸;然后将浓缩后的硫酸通入到所述精化釜中以回收循环利用。其中,该步骤中浓硫酸酸洗后过滤得到滤饼用水清洗至中性,再进行干燥处理,有利于提高钛的去除率;该步骤中涉及的反应方程式为:
T12 + H2SO4 = T1SO4 + H2O0
[0028]下面将以具体的实施例,本发明提出的酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法作更进一步地说明。
[0029]实施例1:酸浸除铁及制取铁红
取铝土矿原矿20.000g,铁含量为2.72%,加入60mL的浓盐酸,在90°C下反应2h,反应完毕后得到18.837g除铁铝土矿和浸取液,铁含量为0.30%,铁的去除率为89.61%。在80°C下,对所述浸取液依次进行蒸发浓缩、结晶、干燥处理,得到铁红产品0.41 g,铝的回收率为85% ;冷却所述蒸发浓缩过程中蒸出的气体,以回收利用盐酸。
[0030]实施例2:酸浸除铁及制取铁红
取铝土矿原矿20.000g,铁含量为2.72%,加入80mL的浓盐酸,在60°C下反应2h,反应完毕后得到18.864g除铁铝土矿和浸取液,铁含量为0.32%,铁的去除率为88.90%。在90°C下,对所述浸取液依次进行蒸发浓缩、结晶、干燥处理,得到铁红产品0.41 g,铝的回收率为86% ;冷却所述蒸发浓缩过程中蒸出的气体,以回收利用盐酸。
[0031]实施例3:酸浸除铁及制取铁红
取铝土矿原矿20.000g,铁含量为2.72%,加入80mL的浓盐酸,在60°C下反应1.5h,反应完毕后得到18.725g除铁铝土矿和浸取液,铁含量为0.30%,铁的去除率为89.67%。在100°C下,对所述浸取液依次进行蒸发浓缩、结晶、干燥处理,得到铁红产品0.42 g,铝的回收率为86% ;冷却所述蒸发浓缩过程中蒸出的气体,以回收利用盐酸。
[0032]实施例4:焙烧脱硅、制取白炭黑及回收氟化铵
焙烧脱硅:取经盐酸法后得到的除铁铝土矿20.000g,硅含量为15.75%,加入I倍反应比的氟化铵,在500°C下反应3h,反应完毕后得到18.125g焙烧固体残渣和含有氟化硅元素的气体生成物,硅含量为1.39%,硅的脱除率为92.00%ο
[0033]制取白炭黑:将所述气体生成物在_4kPa下通入氨解槽中,在60°C,以30 r/min搅拌以进行氨解;然后在60°C静置陈化I小时,过滤得到白炭黑半成品和含氟滤液;依次进行洗涤、烘干处理得到5.16 g白炭黑成品,白炭黑成品的收率83%,比表面积达到260 m2/g。
[0034]回收氟化铵:在60°C及真空度为0.05?0.06 MPa时,减压浓缩上述含氟滤液;在20°C进行冷却结晶;离心分离,干燥,得到氟化铵晶体,氟化铵的回收率为83%。
[0035]实施例5:焙烧脱硅、制取白炭黑及回收氟化铵
焙烧脱硅:取除铁铝土矿20.000g,硅含量为15.75%,加入1.2倍反应比的氟化铵,在700°C下反应3h,反应完毕后得到18.076 g焙烧固体残渣和含有氟化硅元素的气体生成物,硅含量为3.98%,硅的脱除率为77.16%。
[0036]制取白炭黑:将所述气体生成物在_4kPa下通入氨解槽中,在70°C,以50 r/min搅拌以进行氨解;然后在70°C静置陈化1.5小时,过滤得到白炭黑半成品和含氟滤液;依次进行洗涤、烘干处理得到4.37 g白炭黑成品,白炭黑成品的收率84%,比表面积达到248 m2/g。
[0037]回收氟化铵:在60°C及真空度为0.06?0.07 MPa时,减压浓缩上述含氟滤液;在25°C进行冷却结晶;离心分离,干燥,得到氟化铵晶体,氟化铵的回收率为83%。
[0038]实施例6:焙烧脱硅、制取白炭黑及回收氟化铵
焙烧脱硅:取除铁铝土矿20.0OOg,硅含量为15.75%,加入1.2倍反应比的氟化铵,在500°C下反应lh,反应完毕后得到17.421g焙烧固体残渣和含有氟化硅元素的气体生成物,硅含量为1.27%,硅的脱除率为92.98%ο
[0039]制取白炭黑:将所述气体生成物在_4kPa下通入氨解槽中,在80°C,以80 r/min搅拌以
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