铵加入量和焙烧温度对低品位铝土矿脱硅工艺的影响。
[0052] 取6份如表2组分的所述除铁滤渣20g，并分别磨碎成200目的颗粒，然后分别加 入理论反应质量0. 6倍、0. 8倍、1. 0倍、1. 2倍、1. 4倍、1. 6倍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中，分别在300 °C、400 °C、500 °C、600 °C、700 °C下焙烧2 h进 行脱硅处理，最终得到焙烧后硅脱除率与氟化铵的加入量及焙烧温度的关系图，如图5所 不。
[0053] 由图5可以看出，随着氟化铵固体加入量的增加，硅的脱除率逐渐增加，当氟化铵 固体的加入量高于理论氟化铵用量的1. 4倍时，硅的脱除率不再增加。另外，随着焙烧温度 的增加，硅的脱除率逐渐增加，当焙烧温度为500°C时硅的脱除率达到96%。继续增加焙烧 温度，硅的脱除率有所下降，这是因为焙烧温度过高使氟化铵分解过快，硅反应不完全，从 而硅脱除率降低。因此，实验确定氟化铵固体加入量为理论反应用量的1. 4倍，焙烧温度为 500°C，此时硅的脱除率为96%，氟化铝的纯度为90. 93%。
[0054] 3.氢氟酸超声酸洗步骤对低品位铝土矿制备氟化铝工艺的影响。
[0055] 所述氢氟酸超声酸洗工艺的主要影响因素包括氢氟酸的用量、酸洗温度和酸洗时 间。下面主要通过单因素实验确定氢氟酸超声酸洗脱硅的最佳工艺条件，下面实验中使用 的所述脱硅固体残渣主要成分如表3所示。
[0056] 3. 1超声酸洗时间对低品位铝土矿制备氟化铝工艺的影响。
[0057] 采用单因素实验对反应时间进行探究，实验条件为：所述脱硅固体残渣所述10g， 氢氟酸用量30ml，反应温度40 °C，实验结果见图6所示。
[0058] 表3所述脱硅固体残渣的组分。
[0059]从图中我们可以看出，随着超声酸洗时间的延长，硅的脱除率先增加而后基本保 持不变，这是因为超声酸洗时间短时，反应物中的硅与氟化氢气体不能充分的发生反应，随 着超声酸洗时间的增加，反应物中的硅含量基本保持不变，这是因为在此条件下，反应物中 硅的残余量已基本到达一个极限，再增加超声酸洗时间，对反应的影响不是很大。可以看 出，在超声酸洗时间为2h时，硅的脱除率已基本达到最高，为66. 72%。另外，从图中可以看 出，随着反应时间的增加，钛的脱除率随之增加，随后趋于平稳。可以看出，在2h时，钛的脱 除率已基本到达最高，此时为46. 65%。结合上述讨论，认为超声酸洗时间以2h为宜，此时氟 化铝的纯度为93. 17%。
[0060] 3. 2超声酸洗反应物液固质量比和反应温度对低品位铝土矿制备氟化铝工艺的影 响。
[0061] 取5份所述脱硅固体残渣20g，并分别磨碎成200目的颗粒，然后分别加入所述焙 烧固体残渣质量数值的1倍、2倍、3倍、4倍、5倍体积的氢氟酸液体，分别在30°C、40°C、 50°C、60°C、70°C下超声酸洗2h，最终得到超声酸洗的硅脱除率与超声酸洗反应物质量比和 反应温度关系如图7所示。
[0062] 由图7可以看出，随着反应物液固质量比的增加，在一定的范围内，娃的脱除率有 所增加，当反应物液固质量比为3:1时，硅的脱除率不再增加，这是因为当氢氟酸用量过多 时，在此条件下硅的脱除率已基本到达一个极限；另外，随着温度的增加，硅的脱除率逐渐 增加，当温度为60°C时硅的脱除率达到70%，继续增加温度对硅的脱除率影响不大。这是因 为，随着温度的升高，分子运动剧烈，使得原本难以反应或是被包裹的二氧化硅裸露出来参 与了反应，但温度继续升高，反应物中硅元素的残余量已基本到达一个极限，升高温度对反 应的影响不是很大。因此确定的氢氟酸超声酸洗脱硅的最佳工艺条件为：反应物液固质量 比为3:1，反应温度为60 °C，反应时间为2h，此时氟化铝的纯度为95. 38%。
[0063] 4.浓硫酸酸洗除钛步骤对低品位铝土矿制备氟化铝工艺的影响。
[0064] 所述浓硫酸酸洗除钛工艺的主要影响因素包括浓硫酸的用量、酸洗温度和酸洗时 间。下面主要通过单因素实验确定浓硫酸酸洗除钛的最佳工艺条件。
[0065] 取5份所述粗品氟化铝20g，并分别磨碎成200目的颗粒，然后分别加入所述粗品 氟化铝质量数值的1倍、2倍、3倍、4倍、5倍体积浓硫酸液体，在80°C下酸洗2h，最终得到 酸洗后产品的钛去除率与酸洗反应物固液质量比关系图，如图8所示。
[0066] 由图8可以看出，随着浓硫酸加入量的增加，钛的脱除率逐渐增加，当反应物的液 固质量比为3:1时，钛的脱除率达到97%，继续增加浓硫酸的量，钛的脱除率增加不明显。因 此实验确定浓硫酸的加入量为粗品氟化铝体积的3倍，此时得到的所述精品氟化铝的纯度 为 97. 24%。
[0067] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽 管参照优选实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【主权项】
1. 一种利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法，其特征在于包括以下步骤： 盐酸酸浸除铁：向低品位铝土矿中加入盐酸，反应形成浆液；压滤所述浆液，得到含铁 浸取液和除铁滤渣； 搅拌捏球：研磨所述除铁滤渣，加入氟化铵固体进行混合，并捏制形成多个混渣颗粒； 高温焙烧脱硅：将多个所述混渣颗粒在300°C~700°C温度下进行焙烧，得到脱硅固体 残渣； 氢氟酸超声酸洗：向所述脱硅固体残渣中加入氢氟酸，在超声条件下进行酸洗，去除所 述脱硅固体残渣中残留的硅元素和部分钛元素，得到粗品氟化铝； 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；然后对所述氟化铝悬浊液进行过滤、洗涤、干燥处理，得到精品氟化铝。2. 根据权利要求1所述的利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法，其特征在于，所述盐 酸酸浸除铁步骤包括：按照0.5~4 mL浓盐酸/I g低品位铝土矿的比例向所述低品位铝 土矿中加入浓盐酸，并在40°C~80°C温度下搅拌反应20~40 min，形成所述浆液，其中，所 述浓盐酸的体积分数为36%~38% ;加水稀释所述浆液，得到稀浆液；过滤所述稀浆液，得 到所述浸取液和所述除铁滤渣。3. 根据权利要求1所述的利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法，其特征在于，所述搅 拌捏球步骤包括：将所述除铁滤渣磨碎成粒度为150~250目的颗粒，然后与氟化铵固体和 水混合并捏制成多个混合小球，且水占所有所述混合小球质量的〇. 1%~5% ;采用烘箱保温 干燥多个所述混合小球去除其中的水，得到多个所述混渣颗粒。4. 根据权利要求1所述的利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法，其特征在于，所述高 温焙烧脱硅步骤包括：将多个所述混渣颗粒置于流化床反应器中，在300°C~700°C和真空 度维持在0. 6~0. 8 MPa的条件下，对多个所述混渣颗粒进行焙烧处理，得到所述脱硅固体 残渣。5. 根据权利要求1所述的利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法，其特征在于，所述氢 氟酸超声酸洗步骤包括：在60°C~80°C的温度和35~45 kHz的条件下，分别用1~5倍 体积的氢氟酸超声酸洗所述焙烧固体残渣2~3 h，得到所述超声酸洗混合溶液，过滤所述 超声酸洗混合溶液得到所述粗品氟化铝。6. 根据权利要求1所述的利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法，其特征在于，所述浓 硫酸酸洗除钛步骤包括：将所述粗品氟化铝置于精化釜中，加入1~5倍体积的浓硫酸并在 80°C~90°C的温度下反应2~3h，溶解所述粗品氟化铝中残留的氧化钛，得到所述氟化铝 悬浊液，稀释所述氟化铝悬浊液，得到氟化铝混合溶液；过滤所述氟化铝混合溶液得到氟化 铝滤渣和硫酸滤液；洗涤、干燥所述氟化铝滤渣，得到所述精品氟化铝产品。7. 根据权利要求6所述的利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法，其特征在于，所述浓 硫酸酸洗除钛步骤还包括：对所述硫酸滤液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的硫酸滤液；然后 将所述浓缩后的硫酸滤液通入到所述精化釜中，以回收利用浓硫酸。
【专利摘要】本发明提供一种利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法，主要包括以下步骤：盐酸酸浸除铁、搅拌捏球、高温焙烧脱硅、氢氟酸超声酸洗、浓硫酸酸洗除钛。通过上述步骤解决了如何有效去除低品位铝土矿中铁元素、硅元素、钛元素等杂质来制备精品氟化铝的问题，使得低品位铝土矿中的有效成分得到了充分利用，提高了产品质量，减少了资源浪费。本发明提供的上述方法无需对低品位铝土矿进行预处理，工艺条件温和，适于大规模生产。
【IPC分类】C01F7/50
【公开号】CN105110359
【申请号】CN201510566441
【发明人】张光旭, 秦传钧, 张建设, 邓军, 韩洋, 张保民, 宁站昭, 王二军, 肖郁良, 张斌, 魏俊峰
【申请人】洛阳国兴矿业科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月9日