一种酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有色金属矿物处理与加工的方法，尤其涉及一种酸法处理低铝矿 物生产氧化铝的方法，属于矿物加工领域。
【背景技术】
[0002] 目前，国内外生产氧化铝的方法主要有两大类：碱法和酸法。
[0003] 碱法是用碱处理含铝原料，使其中的氧化铝转变为可溶于水的铝酸钠；原料中的 铁等杂质成为不溶物而分离，经处理制得氧化铝。其优点在于容易除铁，但除硅困难，只适 用于含硅量较低的高品位铝土矿。
[0004] 而酸法是用无机酸处理含铝原料，而得到相应的铝盐溶液，由于硅在酸中不溶而 分离，经处理制得氧化铝。酸法的研宄从上世纪中叶开始研宄，英国、法国、前苏联、美国、加 拿大等国的科学家对硫酸法、盐酸法均进行了大量的研宄，从酸法生产氧化铝的方法来看， 大体可分为五步：（1)高温焙烧；(2)酸浸；（3)除铁等杂质；(4)铝盐结晶，以得到中间产 物；（5)分解中间产物得氧化铝。在现有的或已经开发的工艺来看，酸法处理含铝资源，一 般采用硫酸或盐酸；氧化铝的生产通过中间产物，如硫酸铝矾、六水氯化铝等。硫酸法主要 过程是，用硫酸分解铝矿物，经过除杂后，蒸发浓缩将铝以硫酸铝或硫酸铝矾结晶析出以达 到铝的富集与分离，再经分解硫酸铝或硫酸铝矾结晶得到氧化铝。盐酸法的主要过程是，用 盐酸分解铝矿物，经过除杂后，蒸发浓缩将铝以六水氯化铝结晶析出以达到铝的富集与分 离，再经高温水解六水氯化铝得到氧化铝。与碱法相比，酸法生产氧化铝的优点在于能够处 理高硅的含铝非铝土矿，但酸对铝离子的选择性不好，存在着脱铁（包括其他杂质）困难的 缺点。因此，除杂净化铝盐溶液是酸法成败的关键。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种酸法处理低铝矿物生 产氧化铝的方法，该方法通过酸与低铝矿物反应、使铝及其他易溶于酸的成分溶解进入溶 液，然后采用六氟铝酸盐作沉淀除掉其他杂质，再经六氟铝酸盐沉淀铝、碱转化生产氢氧化 铝，分解氢氧化铝得到氧化铝。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0007] 一种酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，包括以下步骤：
[0008] 1)将低铝矿物磨细至粒径-200目，得到铝矿粉；
[0009] 2)将步骤1)后的铝矿粉加酸溶解，得到铝盐溶液；
[0010] 3)对步骤2)后的铝盐溶液中加入六氟铝酸盐结晶物进行除杂处理，保持溶液温 度为50~95°C，除杂处理60~120min后，过滤得到净化的铝盐溶液；
[0011] 4)在步骤3)后净化的铝盐溶液中加入碱金属氟化物，过滤、洗涤得到结晶物和结 晶母液；
[0012] 5)在步骤4)得到的结晶物中加入质量浓度为5~30%的碱进行反应，保持反应 过程的温度为60~110°C，反应完成后过滤、洗涤得到结晶氢氧化铝和碱金属氟化物；所述 碱金属氟化物返回步骤4)中；
[0013] 6)将步骤5)得到的结晶氢氧化铝经过滤、洗涤、干燥、煅烧后，得到氧化铝。
[0014] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述步骤2)中的酸为盐 酸；所述步骤4)后得到的结晶母液经电解法制备出盐酸和碱，盐酸用于步骤2)中溶解铝矿 粉，碱用于步骤5)中的反应。
[0015] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述步骤3)中加入的六氟 铝酸盐结晶物来自步骤4)中产生的结晶物。
[0016] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述步骤3)中，在加入六 氟铝酸盐结晶物进行除杂处理之前还对铝盐溶液进行粗除杂，所述粗除杂包括石膏法除 钙、碱法除镁、矾法除铁、水解除铁和硫化物除杂。当杂质含量较多时，采用常规冶金除杂方 法去除大部分杂质后再加入六氟铝酸盐结晶物净化除杂，得到净化的铝盐溶液。
[0017] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述步骤1)中，低铝矿物 磨细之前还对低铝矿物进行600~900°C的高温焙烧。一般，对于易于酸分解的铝矿（如高 硅铝土矿），可直接进行磨粉处理；对于难于直接酸分解的铝矿（如高岭土），则经需600~ 900°C的高温焙烧以破坏矿物结构，再经磨粉。
[0018] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述步骤2)中，溶解过程 的温度为50~90 °C，可随反应过程逐渐升温。
[0019] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述步骤3)中的含六氟铝 酸盐结晶物为1(#1? 6或Na 3A1F6;K述步骤4)中的碱金属氟化物为KF或NaK;所述步骤5) 中的碱为NaOH或KOH。
[0020] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述步骤1)中的低铝矿物 是指Al 2O3的质量含量为30%~50%、Al/Si彡3的含铝矿物。
[0021] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述低铝矿物为高岭土、高 铝粉煤灰和劣质铝土矿中的一种或几种。
[0022] 上述的酸法处理低铝矿物生产氧化铝的方法，优选的，所述步骤4)中，净化的铝 盐溶液中Al 3+浓度为25~65g/L ;铝盐溶液与碱金属氟化物在常温至95°C下反应，反应时 间 90 ~180min。
[0023] 本发明的酸法处理低铝矿物生产氧化铝工艺过程如图1所示，其基本原理为：
[0024] 将矿粉先用酸溶解，如采用盐酸，溶解过程反应如下：
[0025] A1203+6HC1 == 2A1C13+3H20。
[0026] 然后固液分离，得到含其他杂质的氯化铝溶液。盐酸处理矿粉，会溶解许多杂质。 基于大多金属杂质元素均能与在酸性条件下与氟形成难溶物沉淀的特点，可选择沉淀除杂 达到净化溶液的目的。由于铝是主元素，为避免铝被同时沉淀，选用六氟铝酸盐结晶物（如 K 3AlF6)作沉淀剂是最佳选择：
[0027] K3AlF6+3/nM n+= = 3K ++AlF3+3/nMFn(n = 2, 3)。
[0028] 用K3A1F6#沉淀齐I」，沉淀杂质的能力（IogK)如表1所示。
[0029] 表1 K3AlF6除杂反应的热力学平衡
[0030]
[0031] K3AlF6对大多数杂质金属离子的脱除能力强。对某些杂质（如锌）除去能力较弱， 如果对要求高，可辅以硫化物沉淀法去除。经净化除杂处理，得到较为纯净的铝盐溶液。
[0032] 然后在纯净的铝盐溶液中加入碱金属氟化物（如KF)，得到结晶物（K3AlF 6)和结 晶母液（盐）：
[0033] A1C13+6KF == K3AlF6+3KCl〇
[0034] K3AlF6可以加碱反应转化，得到氢氧化铝：
[0035] K3A1F6+3K0H = = Al (OH) 3+6KF。
[0036] KF可以作为碱金属氟化物返回前述步骤反应，也可以作为生产K3AlF6的氟原料进 行回收。建立了一个碱金属氟化物参与的循环，产出氢氧化铝，后续工艺与传统氧化铝生产 工艺相同。整个酸法氧化铝生产各主要过程的热力学平衡，如表2所示。
[0037] 表2酸法氧化铝生产各主要过程的热力学平衡
[0038]
[0039] 如果配置氯化物电解装置，结晶母液（盐）可以电解，再生盐酸和碱：
[0040] 2KC1+2H20 = = 2K0H+H2+C12 (电解）；
[0041] H2+C12== 2HC1 (盐酸合成）。
[0042] 上述整个反应过程物质循环如下：
[0043]
[0044]整个过程的总效应为：l/2Al203+3/2H20= =Al (OH)3。
[0045] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0046] 1)本发明的工艺制备的氧化铝纯度高达98. 5%以上，杂质含量极少。
[0047] 2)本发明的工艺可以极