专利名称：一种以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法
技术领域：
本发明涉及一种提取方法，更特别地说，是指一种以红柱石选矿后尾矿为原料生 产出化学品氧化铝的方法。
背景技术：
化学品氧化铝即是非冶金系列氧化铝，主要包括特种陶瓷氧化铝系列、活性氧化 铝系列、造粒粉系列、特种耐火材料用氧化铝系列、研磨抛光用氧化铝系列等，广泛 应用于化工、陶瓷、耐火材料及军工行业等，用量十分大，市场前景广阔。
目前世界生产化学品氧化铝原料为铝土矿。然而，红柱石矿石通过选矿选出红柱
石精矿用作耐火材料的原料，氧化铝品位需要大于57%，产率只有12 15%，大量 选矿后的尾矿含氧化铝不足57%,无法利用，堆存在矿山，不仅浪费了资源，更为 严重的是污染环境，造成公害。
红柱石是一种富铝矿物，属于蓝晶石类矿物，是天然高铝硅酸盐矿物，化学组成 为八1203'&02，分子式为Ak (Si04) O，斜方晶系，柱状晶形，密度3.10~3.20 克/厘米3。如果能够利用红柱石矿生产化学品氧化铝技术可行，就可以用红柱石矿 选矿后的尾矿为原料生产化学品氧化铝，使红柱石资源得到综合利用，既节省了资源， 又保护了环境。然而，现有文献资料中尚未见相关报道用红柱石生产化学品氧化铝的 方法。
发明 内 容
本发明的目的是提出一种用红柱石选矿后的尾矿为原料生产出化学品氧化铝的 方法，解决了红柱石选矿后大量尾矿无法利用的问题。
本发明是一种以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法，化学品氧化铝的制备经 制球、焙烧、多级分离、添加助剂、造粒的方式从红柱石矿选矿后的尾矿为原料中提 取出纯度为99.5~99.999%的化学品氧化铝。
与铝土矿制备化学品氧化铝的技术相比，本发明用红柱石为原料制备化学品氧化 铝方法有以下特点
(1) 用红柱石矿、或者红柱石选矿后的尾矿为原料能够制备出符合国家标准 GB/YT619-2007的化学品氧化铝，节省我国匮乏的铝土矿资源，同时解决了红柱 石矿山选矿后大量尾矿无法利用的问题，生产出附加值高的化学品氧化铝。
(2) 利用新型钙混合物作为红柱石矿焙烧活化剂，可实现低温焙烧，节能降耗， 减少成本。
(3) 除杂净化剂的使用能够一步实现脱硅与除杂包括硅、铁、f丐、镁、钛、钒 等的脱除，工艺大大简化，并且效果好。
(4) 水热合成处理与除钠剂配合得到低钠高纯氢氧化铝，工艺简单，成本低。
(5) 喷雾热处理工艺得到不同指标的高纯氧化铝粉体。
(6) 矿渣可用作制备水泥或其它保温材料的原料，无工业废料。
图1是本发明用红柱石尾矿制备化学品氧化铝的流程框图。
具体实施例方式
本发明的一种用红柱石为原料生产化学品氧化铝的方法，其有下列制备步骤 第一步粉碎红柱石矿制球
将粒度小于0.5mm的40 50重量份的红柱石矿和粒度小于0.5ww的50 60 重量份的活化剂混合均匀后，经制球机制得粒度为10 60mm的球团；
所述活化剂由100重量份的氧化钙CaO中加入1 5重量份的氟化钙CaF^且
成；
第二步焙烧制红柱石自粉碎料
将第一步制得的球团在温度1100 130CTC下焙烧40 90min ，制得焙烧料； 然后焙烧料随坩埚移出焙烧炉，当坩埚内的焙烧料温度降至300 400。C时，取
出焙烧料置于空气中自然冷却至1S 27。C，制得红柱石自粉碎料；该红柱石自粉碎
料的粒度为10 50//m，焙烧料的自粉碎率达到98。/。以上； 第三步制红柱石浸出矿浆
将第二步骤制得的红柱石自粉碎料与浓度为6~8%的碳酸钠Na2COs溶液在搅 拌器中混合制成矿浆，加热矿浆至60 85°C，机械搅拌50 80min，制得红柱石 浸出矿浆；
该矿浆中lOOg的红柱石自粉碎料中有200 400丄的碳酸钠溶液； 机械搅拌速度为700 1000 Wmin ; 第四步除杂净化处理
将第三步制得的红柱石浸出矿浆经A过滤网除去矿渣，制得粗浸出液；在100丄 粗浸出液中添加2 8&除杂净化剂，搅拌，经B过滤网除去杂质后制得偏铝酸钠溶 液；
所述矿渣为90。/。以上的硅酸二钙(作水泥的主原料)、7。/。以下的二氧化硅Si02、 2%以下的氧化铝八1203、以及余量的氧化物铁、氧化镁。
所述除杂净化剂由10重量份的氧化钙CaO和3 5重量份的铝胶组成，或者是 由10重量份的氧化钙CaO和3 5重量份的氢氧化铝Al (OH) 3组成；
所述杂质包括有硅Si、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钛Ti、钒V等。
一般红柱石原矿中含有硅Si、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钛Ti、钒V等杂质，在 本发明中，虽然红柱石原矿经制球、焙烧、浸出、分离得到的粗浸出液中同样存在这 些元素，该元素与除杂净化剂进行化学反应，生成硅酸钙沉淀，其它杂质则由铝胶或 者氢氧化铝吸附沉淀于A分离器内。
第五步碳分分解
将第四步得到的l丄的偏铝酸钠溶液中加入15 25g的氢氧化铝晶种，并通入 浓度为20~36%的二氧化碳气体，在40 6(TC条件下进行碳分分解处理，制得氢 氧化铝；
含有氢氧化铝晶种的偏铝酸钠溶液在pH =8 9时，停止通入二氧化碳气体； 第六步水热合成处理
在第五步制得的氢氧化铝中添加除钠剂进行水热合成处理，得到纯度99.5 99.999。/。的高纯氢氧化铝Al (OH) 3。
所述水热合成温度为110 150°C，压力为1 10MP"，水热合成处理时间控 制为30 120min ;
所述除钠剂是碳酸铵(NH4) 2C03、碳酸氢铵NH4HC03的一种或两种组合， 组合时的按重量比1:1配制除钠剂。
所述除钠剂的用量是100重量份的中性氢氧化铝中加入0.3 5重量份除钠剂；
在此步骤得到的氢氧化铝中含有1~2%的钠，该钠存在于氢氧化铝的分子间， 采用常规方法无法脱除，通过水合热处理，钠与除钠剂发生化学反应生成碳酸钠，该 碳酸钠溶解在水热合成处理液中。
第七步雾化造粉
将第六步得到的高纯氢氧化铝Al(OH)3进行喷雾热处理，得到粒度为l~30//m 的氧化铝八1203粉体，氧化铝八1203粉体白度在97以上。
所述喷雾热处理工艺条件为温度为900 1200。C,压力为l 10M尸a。 实施例 1 :
红柱石尾矿中包括的氧化铝品位为45 wt%，含氧化硅46wt。/。，三氧化二铁2 wt%，余量为其它杂质。
第一步粉碎红柱石尾矿制球
将粒度小于0.5mw的45重量份的红柱石矿和粒度小于0.5mw的55重量份的 活化剂混合均匀后，经制球机制得粒度为10mm的球团；
所述活化剂由100重量份的氧化钙CaO中加入5重量份的氟化钙CaF^且成； 第二步焙烧制红柱石自粉碎料
将第一步制得的球团在温度130CTC下焙烧60min ，制得焙烧料； 然后焙烧料随坩埚移出焙烧炉，当坩埚内的焙烧料温度降至40crc时，取出焙烧
料置于空气中自然冷却至27°C，制得红柱石自粉碎料；该红柱石自粉碎料的粒度为
10~35//W，焙烧料的自粉碎率达到98%以上； 第三步制红柱石浸出矿浆
将第二步骤制得的红柱石自粉碎料与浓度为8%的碳酸钠Na2C03溶液在搅拌器 中混合制成矿浆，加热矿浆至85"C，机械搅拌50min，制得红柱石浸出矿浆； 该矿浆中100g的红柱石自粉碎料中有400Z的碳酸钠溶液； 机械搅拌速度为1000Wmin; 第四步除杂净化处理
将第三步制得的红柱石浸出矿浆经A过滤网除去矿渣，制得粗浸出液；在IOO丄 粗浸出液中添加8&除杂净化剂，搅拌，经B过滤网除去杂质后制得偏铝酸钠溶液；
所述矿渣为90。/。以上的硅酸二钙(作水泥的主原料)、7。/。以下的二氧化硅Si02、 2%以下的氧化铝八1203、以及余量的氧化物铁、氧化镁。 所述除杂净化剂由10重量份的氧化钙CaO和5重量份的铝胶组成；铝胶是 八1203晶相结构为^p，俗名为铝胶。
所述杂质包括有硅Si、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钛Ti、钒V等。
一般红柱石原矿中含有硅Si、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钛Ti、钒V等杂质，在 本发明中，虽然红柱石原矿经制球、焙烧、浸出、分离得到的粗浸出液中同样存在这 些元素，该元素与除杂净化剂进行化学反应，生成硅酸l丐沉淀，其它杂质则由铝胶或 者氢氧化铝吸附沉淀于A分离器内。
第五步碳分分解
将第四步得到的l丄的偏铝酸钠溶液中加入25g的氢氧化铝晶种，并通入浓度 为20%的二氧化碳气体，在60'C条件下进行碳分分解处理，制得氢氧化铝； 含有氢氧化铝晶种的偏铝酸钠溶液在pH =8时，停止通入二氧化碳气体； 第六步水热合成处理
在第五步制得100重量份的氢氧化铝中添加5重量份的碳酸铵(NH4) 2C03 作为除钠剂进行水热合成处理，得到纯度99.97。/。的高纯氢氧化铝Al (OH) 3。
所述水热合成温度为15(TC，压力为，水热合成处理时间控制为90min ; 第七步雾化造粉
将第六步得到的高纯氢氧化铝Al(OH)3进行喷雾热处理，得到粒度为l 15//m 的氧化铝^203粉体，氧化铝^203粉体白度在97以上。
所述喷雾热处理工艺条件为温度为1200°C，压力为IOMP"。
经此方法制得的氧化铝粉体其纯度为99.97%。 实施例 2 :
红柱石尾矿中包括的氧化铝品位为35wt。/。，含氧化硅50wt。/。，三氧化二铁8 wt%，余量为其它杂质。
第一步粉碎红柱石尾矿制球
将粒度小于的50重量份的红柱石矿和粒度小于0.5附m的50重量份的 活化剂混合均匀后，经制球机制得粒度为60mm的球团；
所述活化剂由100重量份的氧化钙CaO中加入1重量份的氟化钙CaF2组成；
第二步焙烧制红柱石自粉碎料
将第一步制得的球团在温度1100。C下焙烧90min ，制得焙烧料； 然后焙烧料随坩埚移出焙烧炉，当坩埚内的焙烧料温度降至300。C时，取出焙烧
料置于空气中自然冷却至18°C，制得红柱石自粉碎料；该红柱石自粉碎料的粒度为
40 50//m，焙烧料的自粉碎率达到98%以上； 第三步制红柱石浸出矿浆
将第二步骤制得的红柱石自粉碎料与浓度为6%的碳酸钠Na2C03溶液在搅拌器 中混合制成矿浆，加热矿浆至6(TC，机械搅拌80min，制得红柱石浸出矿浆； 该矿桨中lOOg的红柱石自粉碎料中有200￡的碳酸钠溶液； 机械搅拌速度为700Wmin; 第四步除杂净化处理
将第三步制得的红柱石浸出矿浆经A过滤网除去矿渣，制得粗浸出液；在IOO丄 粗浸出液中添加2&除杂净化剂，搅拌，经B过滤网除去杂质后制得偏铝酸钠溶液；
所述矿渣为90。/。以上的硅酸二钙(作水泥的主原料)、7。/。以下的二氧化硅Si02、 2。/。以下的氧化铝A1203、以及余量的氧化物铁、氧化镁。
所述除杂净化剂由10重量份的氧化钙CaO和3重量份的氢氧化铝Al (OH) 3
组成；
所述杂质包括有硅Si、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钛Ti、钒V等。 一般红柱石原矿中含有硅Si、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钛Ti、钒V等杂质，在 本发明中，虽然红柱石原矿经制球、焙烧、浸出、分离得到的粗浸出液中同样存在这 些元素，该元素与除杂净化剂进行化学反应，生成硅酸钙沉淀，其它杂质则由铝胶或 者氢氧化铝吸附沉淀于A分离器内。 第五步碳分分解
将第四步得到的1A的偏铝酸钠溶液中加入15g的氢氧化铝晶种，并通入浓度为 36。/。的二氧化碳气体，在40。C条件下进行碳分分解处理，制得氢氧化铝； 含有氢氧化铝晶种的偏铝酸钠溶液在pH = 9时，停止通入二氧化碳气体； 第六步水热合成处理
在第五步制得的氢氧化铝中添加除钠剂进行水热合成处理，得到纯度99.5%的高 纯氢氧化铝A1 (OH) 3。
所述水热合成温度为ll(TC，压力为IMP"，水热合成处理时间控制为120min ; 所述除钠剂是碳酸铵(NH4) 2C03、碳酸氢铵NH4HC03的组合，组合时的按 重量比l:l配制除钠剂。
所述除钠剂的用量是100重量份的中性氢氧化铝中加入0.3重量份除钠剂； 第七步雾化造粉
将第六步得到的高纯氢氧化铝Al (OH) 3进行喷雾热处理，得到粒度为20 30/^的氧化铝八1203粉体，氧化铝^203粉体白度在97以上。
所述喷雾热处理工艺条件为温度为900。C，压力为lM尸a。
经此方法制得的氧化铝粉体其纯度为99.5%。 实施例3 :
红柱石尾矿中包括的氧化铝品位为52 wt%，含氧化硅38 wt%，三氧化二铁4 wt%，余量为其它杂质。
第一步粉碎红柱石尾矿制球
将粒度小于0.5mm的40重量份的红柱石矿和粒度小于0.5mm的60重量份的 活化剂混合均匀后，经制球机制得粒度为30mw的球团；
所述活化剂由100重量份的氧化钙CaO中加入3重量份的氟化i丐CaFj且成； 第二步焙烧制红柱石自粉碎料
将第一步制得的球团在温度120CrC下焙烧90min，制得焙烧料； 然后焙烧料随坩埚移出焙烧炉，当坩埚内的焙烧料温度降至40(TC时，取出焙烧
料置于空气中自然冷却至18°C，制得红柱石自粉碎料；该红柱石自粉碎料的粒度为
30 50/wz，焙烧料的自粉碎率达到98%以上； 第三步制红柱石浸出矿浆
将第二步骤制得的红柱石自粉碎料与浓度为8%的碳酸钠Na2C03溶液在搅拌器 中混合制成矿浆，加热矿浆至6CTC，机械搅袢70min，制得红柱石浸出矿浆； 该矿浆中100g的红柱石自粉碎料中有300Z的碳酸钠溶液； 机械搅拌速度为800r/min; 第四步除杂净化处理
将第三步制得的红柱石浸出矿浆经A过滤网除去矿渣，制得粗浸出液；在IOO丄 粗浸出液中添加5&除杂净化剂，搅拌，经B过滤网除去杂质后制得偏铝酸钠溶液；
所述矿渣为90%以上的硅酸二钙(作水泥的主原料)、7。/。以下的二氧化硅Si02、
2%以下的氧化铝^203、以及余量的氧化物铁、氧化镁。
所述除杂净化剂由10重量份的氧化钙CaO和4重量份的铝胶组成； 所述杂质包括有硅Si、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钛Ti、钒V等。 一般红柱石原矿中含有硅Si、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钛Ti、钒V等杂质，在
本发明中，虽然红柱石原矿经制球、焙烧、浸出、分离得到的粗浸出液中同样存在这
些元素，该元素与除杂净化剂进行化学反应，生成硅酸钙沉淀，其它杂质则由铝胶或
者氢氧化铝吸附沉淀于A分离器内。 第五步碳分分解
将第四步得到的1Z的偏铝酸钠溶液中加入20g的氢氧化铝晶种，并通入浓度 为36%的二氧化碳气体，在6CTC条件下进行碳分分解处理，制得氢氧化铝； 含有氢氧化铝晶种的偏铝酸钠溶液在pH = 8时，停止通入二氧化碳气体； 第六步水热合成处理
在第五步制得的氢氧化铝中添加除钠剂进行水热合成处理，得到纯度'99.999% 的高纯氢氧化铝A1 (OH) 3。
所述水热合成温度为13(TC，压力为，水热合成处理时间控制为80min ;
所述除钠剂是碳酸铵(NH4) 2C03、碳酸氢铵NH4HC03的组合，组合时的按 重量比l:l配制除钠剂。
所述除钠剂的用量是100重量份的中性氢氧化铝中加入2.5重量份除钠剂；
第七步雾化造粉
将第六步得到的高纯氢氧化铝Al (OH) 3进行喷雾热处理，得到粒度为20~ 30//附的氧化铝八1203粉体，氧化铝Al203粉体白度在98。
所述喷雾热处理工艺条件为温度为110(TC，压力为5M尸"。 经此方法制得的氧化铝粉体其纯度为99.999%。
权利要求
1、一种以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法，其特征在于有下列制备步骤第一步粉碎红柱石矿制球将粒度小于0.5mm的40～50重量份的红柱石矿和粒度小于0.5mm的50～60重量份的活化剂混合均匀后，经制球机制得粒度为10～60mm的球团；所述活化剂由100重量份的氧化钙CaO中加入1～5重量份的氟化钙CaF2组成；第二步焙烧制红柱石自粉碎料将第一步制得的球团在温度1100～1300℃下焙烧40～90min，制得焙烧料；然后焙烧料随坩埚移出焙烧炉，当坩埚内的焙烧料温度降至300～400℃时，取出焙烧料置于空气中自然冷却至18～27℃，制得红柱石自粉碎料；该红柱石自粉碎料的粒度为10～50μm，焙烧料的自粉碎率达到98％以上；第三步制红柱石浸出矿浆将第二步骤制得的红柱石自粉碎料与浓度为6～8％的碳酸钠Na2CO3溶液在搅拌器中混合制成矿浆，加热矿浆至60～85℃，机械搅拌50～80min，制得红柱石浸出矿浆；该矿浆中100g的红柱石自粉碎料中有200～400L的碳酸钠溶液；机械搅拌速度为700～1000r/min；第四步除杂净化处理将第三步制得的红柱石浸出矿浆经A过滤网除去矿渣，制得粗浸出液；在100L粗浸出液中添加2～8kg除杂净化剂，搅拌，经B过滤网除去杂质后制得偏铝酸钠溶液；所述除杂净化剂由10重量份的氧化钙CaO和3～5重量份的铝胶组成；第五步碳分分解将第四步得到的1L的偏铝酸钠溶液中加入15～25g的氢氧化铝晶种，并通入浓度为20～36％的二氧化碳气体，在40～60℃条件下进行碳分分解处理，制得氢氧化铝；含有氢氧化铝晶种的偏铝酸钠溶液在pH＝8～9时，停止通入二氧化碳气体；第六步水热合成处理在第五步制得的氢氧化铝中添加除钠剂进行水热合成处理，得到纯度99.5～99.999％的高纯氢氧化铝；所述水热合成温度为110～150℃，压力为1～10MPa，水热合成处理时间控制为30～120min；所述除钠剂是碳酸铵、碳酸氢铵的一种；所述除钠剂的用量是100重量份的中性氢氧化铝中加入0.3～5重量份除钠剂；第七步雾化造粉将第六步得到的高纯氢氧化铝进行喷雾热处理，得到粒度为1～30μm的氧化铝粉体，氧化铝粉体自度在97以上；所述喷雾热处理工艺条件为温度为900～1200℃，压力为1～10MPa。
2、 根据权利要求1所述的以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法，其特征在于 第四步骤中所述矿渣为90。/。以上的硅酸二钙、7。/。以下的二氧化硅、2%以下的氧 化铝、以及余量的氧化物铁、氧化镁。
3、 根据l又利要求1所述的以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法，其特征在于 第四步骤中所述除杂净化剂由10重量份的氧化钙和3 5重量份的氢氧化铝组 成。
4、 根据权利要求1所述的以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法，其特征在于 第四步骤中所述杂质包括有硅、铁、钙、镁、钛、钒。
5、 根据权利要求1所述的以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法，其特征在于 第六步骤中所述除钠剂是由碳酸铵和碳酸氢铵的组合，组合时的按重量比1:1配 制除钠剂。
6、 根据权利要求1所述的以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法，其特征在于 制备得到的化学品氧化铝的纯度为99.5~99.999%。
全文摘要
本发明公开了一种以红柱石为原料制备化学品氧化铝的方法，化学品氧化铝的制备经制球、焙烧、多级分离、添加助剂、造粒的方式从红柱石矿选矿后的尾矿为原料中提取出纯度为99.5～99.999％的化学品氧化铝，使红柱石资源得到综合利用，既节省了资源，又保护了环境。
文档编号C01F7/00GK101182025SQ20071017822
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者卢惠民, 苏学民, 韩国雄 申请人:蹬口县欧凯红柱石矿业有限公司;北京航空航天大学