024]图6是本发明实施例提供的超声酸洗时间对所述脱硅固体残渣中硅脱除率及钛 脱除率的影响曲线图。
[0025] 图7是本发明实施例提供的超声酸洗反应物液固质量比和超声酸洗温度对所述 脱硅固体残渣中硅脱除率及钛脱除率的影响曲线图。
[0026] 图8是本发明实施例提供的浓硫酸反应物液固质量比对所述粗品氟化铝中钛脱 除率的影响曲线图。
【具体实施方式】
[0027]下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0028]盐酸酸浸除铁：向低品位铝土矿颗粒中加入浓盐酸，反应形成浆液；过滤所述浆 液，得到含铁浸取液和除铁滤渣。具体地，按照0.5~4 mL浓盐酸/I g低品位铝土矿的比 例向低品位错土矿颗粒中加入浓盐酸，并在40°C~80°C温度下搅拌反应20~40min，形成 所述浆液，其中，所述浓盐酸的体积分数为36 %~38 %。稀释所述浆液，得到稀浆液；采用 压滤机过滤所述浆液，得到所述含铁浸取液和除铁滤渣。
[0029]搅拌捏球：研磨所述除铁滤渣，并加入氟化铵固体，将所述除铁滤渣及氟化铵固体 加水混合捏制形成多个混渣颗粒。具体地，先将所述除铁滤渣置于烘干箱中烘干，再将干燥 后的所述除铁滤渣磨碎成150~250目的颗粒，然后与所述氟化铵固体和少量水混合捏制 成多个混合小球，采用烘箱保温干燥所述多个混合小球去除其中的水分形成所述多个混渣 颗粒。
[0030] 高温焙烧脱硅：将多个所述混渣颗粒在300°C~700°C温度进行焙烧处理，得到脱 硅固体残渣。具体地，在300°C~700°C将多个所述混渣颗粒置于流化床反应器中进行焙 烧，使多个所述混渣颗粒中的二氧化硅转化为氟化硅气体，得到所述脱硅固体残渣，并采用 真空栗抽出所述流化床反应器中的气体，使得所述流化床反应器中的真空度维持在0. 6~ 0. 8MPa〇
[0031]氢氟酸超声酸洗：对所述脱硅固体残渣进行氢氟酸超声酸洗，反应形成超声酸洗 浆液，依次对所述超声酸洗浆液进行过滤、干燥处理得到超声酸洗过滤液及粗品氟化铝。具 体地，向所述脱硅固体残渣中按照1~5mL氢氟酸/Ig脱硅固体残渣的比例加入氢氟酸， 并在40°C~70°C的条件下超声酸洗反应1.5h~2.5h形成超声酸洗浆液。采用压滤机 过滤所述超声酸洗浆液，得到所述超声酸洗过滤液和粗品氟化铝。
[0032]浓硫酸酸洗除钛：采用浓硫酸酸洗所述粗品氟化铝，去除其中残留的钛元素，得到 氟化铝悬浊液，稀释所述氟化铝悬浊液，得到稀悬浊液。依次对所述稀悬浊液进行过滤、干 燥得到硫酸酸洗过滤液及精品氟化铝产品。具体地，向所述粗品中按照1~5mL浓硫酸/I g粗品氟化铝的比例加入浓硫酸，在温度为70°C~90°C的条件下酸洗反应1. 5h~2. 5h，形 成所述氟化铝悬浊液，其中，所述浓硫酸的体积分数为96 %~98 %。稀释所述悬浊液，得到 氟化铝混合物；采用压滤机过滤所述氟化铝混合物，得到所述硫酸酸洗过滤液和所述精品 氟化铝产品。所述硫酸酸洗过滤液经蒸发浓缩得到浓缩后的硫酸酸洗过滤液，然后将所述 浓缩后的硫酸酸洗过滤液通入到所述精化釜中，以回收利用浓硫酸。
[0033] 由此可见，本发明提供的利用低品位铝土矿制备氟化铝工艺的影响因素比较多， 比如，上述盐酸酸浸除铁步骤中的各工艺参数、上述高温焙烧脱硅步骤中的各工艺参数、上 述氢氟酸超声酸洗步骤中的各工艺参数以及上述浓硫酸酸洗除钛步骤中的各工艺参数。
[0034]下面就这些影响因素，对本发明提供的利用低品位铝土矿制备氟化铝工艺作进一 步的阐述。
[0035] 1.盐酸酸浸除铁对低品位铝土矿除铁工艺的影响。
[0036] 由于低品位铝土矿中的铁含量不是很高，部分以包裹的形式存在，故反应时间对 其有很大影响，而且，低品位铝土矿中铁的去除率还与盐酸的加入量和浸取温度有关。因此 需要选取一个合适的反应时间、反应物固液质量比和反应温度，使低品位铝土矿中的氧化 铁尽可能多的溶解，以提尚铁的去除率。其中，下面实验中，铁的去除率计算式为：
式中叫为低品位铝土矿的质量，g;m2为所述除铁滤渣的质量，g; Wl为低品位铝土矿中氧化铁的质量分数；w2为所述除铁滤渣中氧化铁的质量分数； 铝回收率计算式：
式中：mi*低品铝土矿的质量，g;m2为所述除铁滤渣的质量，g; ?3为低品铝土矿中氧化铝的质量分数；w4为所述除铁滤渣中氧化铝的质量分数。
[0037] 1. 1反应时间对低品位铝土矿的除铁效果的影响。
[0038] 采用单因素实验对反应时间进行探究，实验条件为：低品位铝土矿原矿20g，反应 温度60°C，浓盐酸用量80ml;实验数据如下表1和图2所示。
[0039] 表1低品位铝土矿原矿的组分。
[0040] 从图2可以看出，随着低品位铝土矿原矿颗粒和浓盐酸的搅拌反应时间的增加， 铁的去除率先增加，而后趋于平缓，这是因为：搅拌反应时间较短时，反应不是很充分，而随 着时间的延长，铁的去除率逐渐升高，并慢慢到达一个极限，在搅拌反应时间为30min时， 铁的去除率达到89. 88%。另外，随着搅拌反应时间的增加，铝的回收率先明显降低而后趋于 平稳，这是因为：开始反应时，低品位铝土矿原矿中的部分三水铝石和一水软铝石参加了反 应，使得铝的回收率明显下降，而后剩下的一水硬铝石不易参与反应，故铝的回收率变化不 明显。考虑到实验工艺，铝的回收率自然是越高越好，但考虑到搅拌反应时间对铁的去除率 的影响，搅拌反应时间应取30min为宜，此时，铝的回收率为97. 06%。
[0041] 1. 2反应物固液质量比和浸取温度对低品位铝土矿除铁效果的影响。
[0042] 取一定量如表1所示成分的低品位铝土矿颗粒，向其中分别加入不同体积的浓盐 酸，调节不同反应温度，选择浸取时间为30min，考察浓盐酸加入量与浸取温度对铁去除率 的影响，实验结果如图3所示。
[0043]由图3可以看出，随着浓盐酸加入量的增加，铁的去除率先增加，而后趋于平缓； 另外，随着反应浸取温度的增加，铁的去除率逐渐增加，当反应浸取温度为60°C时铁的去除 率达到89%，继续增加温度对铁去除率影响不大。因此，实验确定浓盐酸酸浸液的固液质量 比1:1，酸浸温度为60°C，此时铁的去除率为89%。
[0044] 2.高温焙烧脱硅对低品位铝土矿脱硅工艺的影响。
[0045] 所述高温焙烧脱硅工艺步骤的主要影响因素包括氟化铵的用量、焙烧温度和焙烧 时间。下面主要通过单因素实验确定焙烧法去除低品位铝土矿中硅元素的最佳工艺条件。 下面实验中使用的所述除铁滤渣的主要成分如表2所示。
[0046] 表2所述除铁滤渣主要成分。
[0047] 其中，在所述混渣颗粒进行高温焙烧脱硅的过程中，氟化铵受热分解，其分解产物 分别与上述铝土矿中的二氧化硅和三氧化二铝反应。由于所述混渣颗粒在进行上述焙烧脱 硅处理的过程中，氟化铵用量过少则会导致反应不完全，过多一方面会造成物料的浪费，另 一方面则会使得和所述除铁滤渣混合后成球困难，致使气固反应不能充分进行。因此，下面 的实验中，提及的氟化铵用量的计算公式是由使得上述除铁滤渣中的二氧化硅和三氧化二 铝恰好完全反应时所使用的氟化铵用量，具体计算式如下：
式中：m3为所述除铁滤渣的质量，g; 60为二氧化娃的相对分子质量； 102为三氧化二错的相对分子质量； 37为氟化铵的相对分子质量。
[0048] 实验采用X荧光分析法对所述脱硅固体残渣进行定量的元素分析，从而计算出硅 的脱除率。二氧化硅脱除率计算式：
式中：m3为所述除铁滤渣的质量，g; 1114为所述脱硅固体残渣的质量，g;w5为所述除铁滤渣中二氧化硅的质量分数； w6为所述脱硅固体残渣中二氧化硅的质量分数。
[0049] 2. 1焙烧反应时间对低品位铝土矿脱硅工艺的影响。
[0050] 取5份如表2所示组成成分的所述除铁滤渣20g，并磨碎成200目的颗粒，然后 分别加入相同量的氟化铵固体和少量水混合，再捏成多个紧实的混合小球，干燥多个所述 混合小球，形成多个所述混渣颗粒；然后分别将多个所述混渣颗粒置于流化床反应器中，在 500°C下焙烧不同时间进行脱硅处理，其中实验数据如下图4所示。从图4可以看出，随着 焙烧时间的增加，硅脱除率先增加而后基本保持不变，并在3h时硅的脱除率已基本达到最 高，此时为96. 1%。这是因为：焙烧反应时间很短时，所述混渣颗粒物料受热不均匀，氟化铵 分解不完全；随着焙烧时间的增加，氟化铵完全分解，因此硅的脱除率升高。继续增加焙烧 时间，反应已基本完全发生，因此硅的脱除率不会有很大变化。另外随着焙烧时间的增加， 氟化铝产率先增加而后趋于下降，在焙烧时间为2h时氟化铝产率到达最高为77. 87%。这 是因为：随着焙烧时间的增加，由于氟化铵的分解率有所增加，同时又因为反应在高温下进 行，反应生成的部分氟化铝与空气中水分发生水解反应，生成了氧化铝，因此产品的纯度有 所下降。因此，当焙烧时间过长，由于氟化铝在高温下反应，则会造成大量的能源浪费，消耗 人力物力，增加了成本，因此确定最佳的焙烧时间为2h，此时氟化铝的纯度为77. 87%。
[0051] 2. 2氟化