一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法
【专利摘要】一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，采用碱酸介质两段湿法溶出联合工艺分离矿中铝、铁和硅组分。一段碱介质溶出过程运用拜耳法，用低碱浓度的铝酸钠溶液在低温下溶出矿中的三水铝石，并将一段溶出液经晶体分解提取氢氧化铝，种分母液返回一段碱介质溶出过程；二段酸介质溶出过程是用一定浓度的硫酸溶液处理一段渣，使渣中的铝和铁均高效溶出并实现与硅组分等酸不溶物分离，溶出液相加氨水调节酸度，使铝以硫酸铝铵晶体析出并与铁分离，分离铝后的液相进一步升高温度沉淀铁得到富铁渣，富铁渣经煅烧后获得可用作炼铁原料的氧化铁。碱酸介质两段湿法溶出工艺的耦合，可实现高铁三水铝石型铝土矿中铝、铁和硅组分的分离及铝铁的综合利用。
【专利说明】一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，具体地说是涉及一种采 用碱酸介质两段湿法溶出联合工艺分离铝、铁和硅组分，最终实现高铁三水铝石型铝土矿 综合利用的方法。
【背景技术】
[0002] 铝和铁是国民经济发展的支柱产业。铝与国民经济的关联度高达91%，氧化铝产 量的90%用于电解制备金属铝。铝土矿是提取氧化铝的主要原料，铁矿石是炼铁的主要原 料，随着我国钢铁产业和氧化铝产业的迅猛增加，铁矿石和铝土矿资源的供求矛盾日益突 出。近年来，我国铁矿石和铝土矿的对外依存度均已高达60%，加上澳大利亚铁矿石资源的 价格连年上涨、印尼铝土矿资源的出口限制，严重影响我国钢铁和氧化铝工业的生产安全。 因此，依靠技术进步以开采我国尚未利用的难处理铁、铝资源具有重要意义。
[0003] 我国广西和福建拥有大量特色高铁三水铝石型铝土矿，仅广西中部的贵港、宾阳 和横县等地已探明的三水铝石矿资源储量超过2亿吨，是我国目前已知规模最大的高铁三 水错石矿矿床。商铁二水错石型错土矿王要由二水错石、针铁矿、赤铁矿、商岭土、石央、锐 钛矿等矿物组成，其主要化学成分为Al 203、Fe203、Si02和H 20等，其中含Al20320?37%，Fe203 多在20%以上，最高可达40%?50%，含Si024?12%、A/S (铝硅比，氧化铝和二氧化硅的质 量比)较低，一般在2. 6?5. 4之间。虽然矿石中铝、铁等主要组分总量较高，但当直接用于 提铝时，矿石中A1203含量和A/S两个重要指标均未能满足目前氧化铝生产工艺的要求；当 直接用于炼铁时，A1 203含量过高影响高炉操作，且Fe203含量未达到炼铁的要求。目前，该 矿为呆滞资源。
[0004] 多年来，国内外就高铁铝土矿资源的铝铁分离开展了大量的研究，报道较多的主 要是如下三种典型工艺：（1) "先选后冶"，即采用磁选、浮选等选矿方法获得高品位的铝精 矿和铁精矿，然后分别提取铝和铁的方法；虽然此法能在一定程度上实现铝铁的分离，但 由于高铁铝土矿中铁铝矿物粒度细微、相互胶结、类质同象现象明显，矿物的单体解离性能 差，故分离效率不高，大量选矿尾矿中夹带的铝和铁难以利用，资源利用率不高。（2) "先铁 后铝"，即用高炉或电炉冶炼提铁，炉渣浸出提铝的方法；该法能有效实现铁铝分离，但存在 提铁成本较高、炼铁时造渣困难等问题。（3) "先铝后铁"，即为利用拜耳法先提取氧化铝， 后从拜耳法赤泥中回收铁的方法；对于不同类型的高铁铝土矿，拜耳法溶出条件不同，适于 处理（有效A1 203/活性Si02)较高的高铁铝土矿；赤泥中铁回收可采用煤基还原、磁选等方 法，但回收经济性及回收效率难以保证。
[0005] 除上述方法外，近年来也有大量的酸法研究报道，浸出介质包括盐酸和硫酸等。以 盐酸为浸出介质时，各种不同工艺的区别在于铁和铝分离方法的不同，可采用萃取分离、蒸 发结晶-碱介质转化分离、直接碱介质转化分离等。涉及硫酸介质的方法主要包括两段硫 酸浸出工艺、硫酸铵焙烧工艺、硫酸化焙烧工艺等。虽理论上能实现高铁铝土矿中铝铁分 离，但酸法普遍存在流程较复杂、浸出介质循环代价高、对设备要求高等问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为克服现有高铁铝土矿铁铝综合利用存在的流程复杂、能耗高等 不足，提供一种技术可行、经济合理的碱酸介质两段湿法溶出处理高铁三水铝石型铝土矿 的联合工艺，实现铝、铁、硅组分分离并综合利用的新方法。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0008] -种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，是采用碱酸介质两段湿法溶出工艺 实现铝、铁、硅组分的高效分离及铝、铁组分的产品化。该方法一段碱介质溶出采用低温低 碱拜耳法实现高铁三水铝石型铝土矿中以三水铝石赋存的铝组分的提取与产品化，二段酸 介质溶出采用一定浓度的硫酸溶液处理一段溶出渣，以实现渣中铝和铁的高效溶出并与硅 组分等酸不溶物分离，二段溶出液加氨水进一步分离铝和铁。其特征在于该方法的操作过 程包括：
[0009] (a)将高铁三水铝石型铝土矿磨细至粒度74 i! m以下后，将矿与一定Na20浓度和 分子比（定义为氧化钠与氧化铝的摩尔比，用MR表示）的铝酸钠溶液混合，铝酸钠溶液与 铝土矿混合的液固比（用体积质量比表示）按照配料分子比1. 3?1. 8折算，将混合料浆于 80?150° C下反应5?120min，反应结束后趁热进行液固分离，固相为一段溶出渣，液相 为错酸钠精液；
【权利要求】
1. 一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，其特征在于该方法的操作过程包括： (a) 将高铁三水铝石型铝土矿磨细至粒度74 μ m以下后，将矿与一定Na20浓度和分子 比的铝酸钠溶液混合，分子比定义为Na20与A1 203的摩尔比，用MR表示，铝酸钠溶液与铝土 矿混合的液固比按照配料分子比1. 3?1. 8折算，液固比用体积质量比表示，将混合料浆置 于80?150° C下反应5?120min,反应结束后趁热进行液固分离，固相为一段溶出渔，液 相为错酸钠精液；
(b) 步骤（a)结束后，将步骤（a)获得的铝酸钠精液调整Na20浓度至180g/L以下，并 采用晶种分解法进行种分，获得氢氧化铝产品和分子比为2. 0?4. 0的种分母液，种分母液 返回至步骤（a)重新溶出高铁三水铝石型铝土矿； (c) 步骤（a)结束后，分析一段溶出渣中的A1203和Fe203的含量，按照渣中A1 203和Fe203 全部与H2S04反应所需H2S04理论量的1?2. 5倍配料，将一段溶出渣与一定浓度的硫酸溶 液混合，将混合料浆置于耐酸压力釜中于一定温度下反应一定时间，反应结束后趁热进行 液固分离，固相为富集硅的残渣，液相为富含Al 3+和Fe3+的二段溶出液； (d) 步骤（c)结束后，往二段溶出液中添加一定量的氨水，将二段溶出液的酸度调节至 一定的pH值，并在低温下搅拌反应0. 5?3h，反应结束液固分离，固相为硫酸铝铵产品； (e) 步骤（d)结束后，将步骤（d)分离获得的滤液至于耐酸压力釜中，并在一定温度下 搅拌反应〇. 5?4h，反应结束后降温排压并液固分离，分离获得的液相返回至步骤（c)，用 于稀释浓硫酸配置一定浓度的硫酸溶液，分离获得的固相为富铁渣，富铁渣经煅烧后获得 氧化铁固相，用作炼铁原料。
2. 根据权利要求1所述的一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，其特征在于： 步骤（a)中用于溶出高铁三水铝石型铝土矿的铝酸钠溶液Na20浓度为80?250g/L，分子 比为2. 0?4. 0。
3. 根据权利要求1所述的一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，其特征在于： 步骤（c)中用于处理一段溶出渣的硫酸溶液的质量浓度为10%?50%。
4. 根据权利要求1所述的一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，其特征在于： 步骤（c)中硫酸溶液处理一段溶出渣的温度为60?150° C，反应时间为0. 5?4h。
5. 根据权利要求1所述的一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，其特征在于： 步骤（d)中加氨水调节二段溶出液酸度沉铝时的pH值为0. 5?3. 0,沉铝温度为20° C? 50° C〇
6. 根据权利要求1所述的一种高铁三水铝石型铝土矿综合利用的方法，其特征在于： 步骤（e)中制备富铁渣的温度为90?160° C。
【文档编号】C01F7/76GK104291383SQ201310298304
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】张盈, 高元楠, 郑诗礼, 王晓辉, 李猛, 张懿 申请人:中国科学院过程工程研究所