从明矾石矿中制备出高纯度钾明矾和硫酸铝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种从明矾石矿中制备出高纯度钾明矾和硫酸铝的方法：首先，将明矾石矿焙烧脱除结晶水，其次，将脱水明矾石硫酸浸出铝和钾，浸出液结晶钾明矾；然后，将结晶母液补加一定量酸后返回赔少砂酸性流程循环浸出，循环浸出液结晶钾明矾；最后，将循环一定次数后结晶钾明矾母液结晶硫酸铝。目的在于：针对明矾石矿综合利用难题提供一种工艺简单、生产成本低、易于工业化的从明矾石矿中制备高纯度钾明矾和硫酸铝的方法。
【专利说明】从明矾石矿中制备出高纯度钾明矾和硫酸铝的方法
—.【技术领域】
[0001]本发明涉及贵金属冶金行业，特别是一种矿石中有价金属的综合回收、分离、提纯方法，具体涉及一种从明矾石矿中制备出高纯度钾明矾和硫酸铝的方法。
二.【背景技术】
[0002]我国矿产资源缺乏，Al、K是我国的重要矿产资源，其中钾是我国的紧缺资源。明矾石矿作为A1、K的潜在资源越来越受到国内外研究的重视。目前，国内外综合利用明矾石矿均没有经济、技术上合理的处理明矾石工艺。我国是明矾石储量大国，存在大量原生及伴生明矾石矿，温州矾矿被誉为“世界矾都”，明矾石储量占世界总储量的60%。紫金山铜矿是我国的特大型铜矿山，其中伴生有大量的明矾石矿，但目前我国的明矾石矿均未得到有效利用或利用效率很低。
[0003]明矾石矿硫酸浸出-结晶工艺过程中铝、钾结晶明矾过程是一种自然的分离、净化过程，较其他工艺具 有独特的优势。但由于明矾石矿中mAl/mK=3，而浸出-结晶明矾中mAl/mK=l,因此浸出液存在Al过剩问题,针对该问题目前并没有有效的方法改进，温州帆矿采用降低Al浸出率等方法使铝少浸出，造成Al、K的回收率较低及资源浪费。
[0004]发明专利“一种从伴生明矾石尾矿提取铝钾的方法”中提出了采用酸溶焙烧-水浸工艺制备明矾、硫酸铝产品的方法。专利公开说明书中首先将明矾石矿现在360°C下硫酸溶出，然后向浸出体系中加水结晶硫酸铝，浸出渣水浸后结晶明矾，结晶明矾母液蒸发结晶硫酸铝。但从该发明专利公开说明书内容及数据可以看出，该发明前后矛盾且无法实现结晶明矾与结晶硫酸铝的有效分离，得到的产品是明矾与硫酸铝或其它物质杂质的混合物。比如公开说明书中第一步结晶的A12(S04)3.17H20产品中公开的A1203含量为22.5%，而按照产品标准含量计算A12(S04)3.17H20中A1203实际含量应为15.74% ;第二步结晶得到的明矾产品中A1203、K20、S03含量分别为20.86%,20.79%,55.84%，而按照产品标准钾明矾中A1203、K20、S03实际含量应该分别为10.76%,9.91%,33.75% ;第三步结晶中得到的更是混合物，且所有结晶中Fe203等杂质含量均较高，Fe203和其它杂质最低含量均在2%以上。所得产品中产品纯度及杂质含量不符合任何产品的标准要求。另外，该工艺在360°C酸溶焙烧存在能耗高、工艺对设备要求高等问题，工业上无法实施。且高温酸溶使明矾石矿中Fe,Si等杂质大部分进入溶液中，给后续过滤及分离带来困难，从而造成产品杂质含量无法满足要求。
[0005]另外发明专利“一种石煤提钒铝、钾综合回收方法”中公开了一种向浸出液中添加钾盐或含钾物料，使溶液中多余的铝生成钾明矾，从而实现多余铝的回收或去除。在明矾石酸浸-结晶研究领域也有采用此方法的，但是加入的K2S04等添加物的价值远大于生成的钾明矾的价值，且钾明矾存在市场量小的问题，因此该方法得不偿失。
[0006]基于上述国内外，特别是我国明矾石矿综合利用存在的诸多问题，使明矾石矿一直无法有效回收的难题，本发明提出一种从明矾石矿中制备高纯度钾明矾和硫酸铝的方法。采用本发明A1、K的综合浸出率分别在92%、97%以上，得到的钾明矾纯度99.56%，硫酸铝中A1203含量15.95%上。本发明工艺简单、生产成本低、易于工业化。
三.
【发明内容】
[0007]本发明一种从明矾石矿中制备出高纯度钾明矾和硫酸铝的方法的目的旨在针对明矾石矿综合利用难题提供一种工艺简单、生产成本低、易于工业化的从明矾石矿中制备高纯度钾明矾和硫酸铝的方法。
[0008]本发明是根据如下技术原理实现的；①明矾石矿中mAl/mK=3，而浸出-结晶明矾中mAl/mK=l。浸出体系中Al过量,过量的Al可以与S042-结晶硫酸招钾明帆与硫酸铝结晶存在差异。浸出液中钾明矾结晶首先进行，硫酸铝结晶当溶液中Al3+浓度超过一定浓度后开始；③浸出液循环浸出-结晶过程富集A13+，减低K+含量。由于每次结晶钾明矾后溶液中均有60%左右的Al3+过量，浸出液每次循环浸出-结晶过程结晶母液中A13+/K+比例均得到一定比例的增加，当结晶母液中A13+>60g/L、K+〈0.3g/L时即可实现硫酸铝的结晶。
[0009]本发明的技术方案，详细工艺条件如下:
[0010]1、首先，将明矾石矿焙烧脱除结晶水，其次，将脱水明矾石硫酸浸出铝和钾，浸出液结晶钾明矾；然后，将结晶母液补加一定量酸后返回赔少砂酸性流程循环浸出，循环浸出液结晶钟明帆；最后，将循环一定次数后结晶钟明帆母液结晶硫酸招;
[0011]2、明矾石矿为原矿或伴生明矾石矿，明矾石焙烧温度500~550°C、时间I~2小时。脱水明矾石浸出温度70~80°C、时间I~2小时、液固比5~7、硫酸用量300~400kg/t明矾石矿；
[0012]3、结晶钾明矾母液循环浸出次数为2~4次，结晶硫酸铝前最后一次结晶钾明矾母液中A13+>60g/L、K+〈0.3g/L，结晶时间24~48小时，结晶方式为自然结晶或蒸发结晶中。
[0013]本发明的特点和优点在于:
[0014]①利用明矾石矿酸浸过程Al过剩、结晶差异原理及循环浸出富集A13+，减低K+含量等浸出过程本身性质，首次采用循环浸出、分离、富集工艺制备钾明矾、硫酸铝产品；
[0015]②本发明只采用浸出剂硫酸一种浸出剂，过程中无任何其它试剂或添加剂加入；
[0016]③本发明利用钾明矾、硫酸铝结晶过程均为与溶液中杂质离子自然分离、净化过程，实现了一步制备出符合标准要求的高纯度钾明矾、硫酸铝产品。
[0017]采用本发明A1、K的综合浸出率分别在92%、95%以上，得到的钾明矾纯度99.56%，硫酸铝中A1203含量15.95%上。钾明矾、硫酸铝各项指标分别符合GB1895-2004食品添加剂、HG/T2225-2001 —等品技术要求。
四.【具体实施方式】
[0018]实例1:取紫金山伴生明矾石矿100g于坩埚中并置于马弗炉中于温度550°C、时间2小时条件下焙烧脱水，然后在硫酸用量400kg/t明矾石矿、温度80°C、液固比5条件下浸出脱水明矾，浸出液自然结晶钾明矾，结晶钾明矾母液补加一定量酸后返回浸出，循环浸出液结晶钾明矾，如此循环3次后结晶钾明矾母液结晶硫酸铝。脱水明矾石循环浸出-结晶试验结果如表1所示，脱水明矾石不同循环浸出次数结晶明矾、硫酸铝纯度如表2所示，结晶钾明矾多元素分析结果如表3所示，结晶硫酸铝多元素分析结果如表4所示。由表
3、表4结果可见，制备的钾明矾、硫酸铝各项指标分别符合GB1895-2004食品添加剂、HG/T2225-2001 一等品技术要求
[0019]实例2:取紫金山伴生明矾石矿100g于坩埚中置于马弗炉中在温度550°C、时间
1.5小时条件下焙烧脱水，然后在硫酸用量350kg/t明矾石矿、温度70°C、液固比7条件下浸出脱水明矾，浸出液自然结晶镓明矾，结晶钾明矾后母液补加一定量酸后返回浸出，循环浸出液结晶钾明矾，如此循环4次后结晶母液结晶硫酸铝。得到的钾明矾纯度99.48%，结晶硫酸铝中A1203含量16.05%。对结晶钾明矾、硫酸铝分别按照GB1895-2004、HG/T2225-2001进行化学检测，钾明矾、硫酸铝各项指标分别符合GB1895-2004食品添加剂、HG/T2225-2001 一等品技术要求。
[0020]实例3:取温州矾矿原生明矾石矿100g于马弗炉中在温度500°C、时间I小时条件下焙烧脱水，然后在硫酸用量300kg/t明矾石矿、温度80°C、液固比6条件下浸出脱水明矾，浸出液自然结晶镓明矾，结晶钾明矾后母液补加一定量酸后返回浸出，循环浸出液结晶钾明矾，如此循环3次后结晶母液结晶硫酸铝，结晶钾明矾纯度99.50%，结晶硫酸铝中A1203含量15.98%。对结晶钾明矾、硫酸铝分别按照GB1895-2004、HG/T2225-2001进行化学检测，钾明矾、硫酸铝各项指标分别符合GB1895-2004食品添加剂、HG/T2225-2001 —等品技术要求。
[0021]表1脱水明矾石循环浸出、富集、分离结果
[0022]
【权利要求】
1.从明矾石矿中制备出高纯度钾明矾和硫酸铝的方法，其特征在于:具体步骤包括:首先，将明矾石矿焙烧脱除结晶水，其次，将脱水明矾石硫酸浸出铝和钾，浸出液结晶钾明矾；然后，将结晶母液补加一定量酸后返回赔少砂酸性流程循环浸出，循环浸出液结晶钾明矾；最后，将循环一定次数后结晶钾明矾母液结晶硫酸铝。
2.根据权利要求1所述的从明矾石矿中制备出高纯度钾明矾和硫酸铝的方法，其特征在于:明矾石矿为原矿或伴生明矾石矿，明矾石焙烧条件为温度500~550°C、时间I~2小时，脱水明矾石浸出条件为温度70~80°C、时间I~2小时、液固比5~7、硫酸用量300~400kg/t明矾石矿。
3.根据权利要求1所述的从明矾石矿中制备出高纯度钾明矾和硫酸铝的方法，其特征在于:结晶钾明矾母液循环浸出次数为2~4次，结晶硫酸铝前最后一次结晶钾明矾母液中A13+>60g/L、K+〈0.3g/L，结晶时间24~48小时，结晶方式为自然结晶或蒸发结晶中。
【文档编号】C22B26/10GK103787396SQ201410039642
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】黄中省, 衷水平, 王瑞永 申请人:紫金矿业集团股份有限公司