酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低品铝土矿分解综合利用技术，具体涉及一种采用酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法。
【背景技术】
[0002]氟化铝是电解铝生产中必须的助溶剂之一，能降低A1203的熔点并且可以提高电解质的电导率。随着氧化铝工业的发展，氟化铝产品在市场的竞争日益激烈。我国已探明的铝土矿储量为30.56亿t，在世界上位居第四，资源充足，分布集中，但99%为一水硬铝石型铝土矿，其特点是难磨、难溶、高硅、低铝硅比，目前我国铝土矿主要用于生产氧化铝，以混联法生产工艺为主，生产流程长、能耗高、建设投资大、产品质量差。为减少传统方法带来的不利影响，结合实际工业化生产需求，实验研究了用酸法处理低品位铝土矿制取氟化铝的生产工艺。该工艺以低品位铝土矿为原料，通过浓盐酸浸取、加氟化铵焙烧、氢氟酸超声强化酸洗、浓硫酸精化反应等工序，制得氟化铝产品，该工艺流程短、能耗低、适合大规模生产。以此为基础，对上述各工序的工艺条件进行研究。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，确有必要提供一种酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法，以解决上述问题。
[0004]本发明提供一种酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法，包括以下步骤:
酸浸除铁:向低品铝土矿颗粒中盐酸，反应形成浆液；过滤所述浆液，得到浸取液和除铁滤渣；干燥所述除铁滤渣得到除铁铝土矿；
制备铁红:在80?100°C下，对所述浸取液依次进行蒸发浓缩、结晶、干燥处理，得到铁红产品；冷却所述蒸发浓缩过程中蒸出的气体，以回收利用盐酸。
[0005]焙烧脱硅:磨碎所述除铁铝土矿，然后加入氟化铵固体进行混合，并捏成颗粒状，得到多个混渣颗粒；在300?700°C对多个所述混渣颗粒进行焙烧处理，得到含有氟化硅元素的气体生成物和焙烧固体残渣；
制取白炭黑:先在60?80°C采用氨水吸收氨解所述气体生物，再在60?80°C静置陈化I?2小时，得到浑浊液；对所述浑浊液依次进行过滤、干燥处理得到白炭黑；
氢氟酸超声酸洗:向所述焙烧固体残渣中加入氢氟酸，在超声条件下酸洗去除所述焙烧固体残渣中的硅元素和部分钛元素，得到氟化铝粗品；
精制氟化铝:采用浓硫酸酸洗所述氟化铝粗品以去除其中的钛元素，然后过滤、洗涤、干燥得到氟化铝精品。
[0006]其中，所述低品铝土矿中的铝硅比小于等于7。所述低品铝土矿的原矿中以氧化招、一■氧化娃等为主要成分，并含有氧化钟、氧化钦、氧化铁等杂质，而且所述低品招土矿中的各元素基本上是以氧化物形式存在的，其中的氧化铝具体地主要可分为一水硬铝石、三水铝石和一水软铝石。因此，本文中的“硅的脱除率”是指二氧化硅的脱除率，“硅含量”是指氧化硅的含量，“铁含量”是指氧化铁含量，“铁的去除率”是指氧化铁的去除率，“铝的回收率”是指氧化铝的回收率，“钛含量”是指氧化钛的含量，“钛的去除率”是指氧化钛的去除率。低品铝土矿原矿中含有一水硬铝石、部分三水铝石和部分一水软铝石。所述室温的温度为10?40 °C。
[0007]基于上述，所述酸浸除铁元素的步骤包括:按照I?1.4 mL浓盐酸/I g铝土矿的比例向所述低品招土矿中加入浓盐酸，并在40?80°C搅拌反应20?40 min，形成所述楽液，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；采用第一压滤机过滤所述稀浆液，得到所述浸取液和所述除铁滤渣；将所述除铁滤渣置于烘干箱中，烘干成所述除铁铝土矿。
[0008]基于上述，所焙烧脱硅元素的步骤包括:将所述除铁铝土矿磨成150?250目的滤渣颗粒，然后将所述滤渣颗粒与所述氟化铵固体和水混合并捏成多个混合球，且水占所有多个所述混合球总质量的0.1%?5% ;采用烘箱保温干燥多个所述混合球去除其中的水，得到多个所述混渣颗粒；将多个所述混渣颗粒置于流化床反应器中，在300?700°C和真空度维持在0.8?1.2 MPa的条件下，对多个所述混渣颗粒进行焙烧处理，得到所述焙烧固体残渣和所述气体生成物。
[0009]基于上述，所述制取白炭黑的步骤包括:将所述气体生成物在-6?-4 kPa下通入氨解槽中用氨水吸收，在60?80 °C下，以30?80 r/min搅拌以进行氨解；然后在60?80°C静置陈化I?2小时，得到浑浊液；将置于所述氨解槽中的所述混浊液输送到第二压滤机中过滤，得到白炭黑半成品和含氟滤液；依次洗涤、烘干所述白炭黑半成品，制得所述白炭黑成品。
[0010]基于上述，所述制取白炭黑的步骤还包括回收氟化铵:在60?80°C下，在真空度为0.05?0.08 MPa时对所述含氟滤液进行加压浓缩蒸发处理直至氟化铵浓度达到12mol/L，然后在20?30°C冷却结晶，离心分离得到所述氟化铵晶体。
[0011]基于上述，所述氢氟酸超声酸洗的步骤包括:用2?4倍所述焙烧固体残渣体积的氢氟酸在60?80°C的温度和35?45 kHz的条件下，超声酸洗所述焙烧固体残渣2?3h，得到超声酸洗混合物，过滤所述超声酸洗混合物得到所述氟化铝粗品。
[0012]基于上述，所述精制氟化铝的步骤包括:将所述氟化铝粗品置于精化釜中，加入2?4倍体积的浓硫酸在80?90°C的条件下反应2?3 h，溶解所述氟化铝粗品中的氧化钛，形成氟化铝悬浊液；过滤所述氟化铝悬浊液，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氟化铝精品。
[0013]基于上述，所述精制氟化铝的步骤还包括回收利用硫酸:对所述硫酸滤液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的硫酸；然后将浓缩后的硫酸通入到所述精化釜中以回收循环利用。
[0014]与现有技术相比，本发明提供的酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法具有以下优点:
第一，本发明采用酸热法处理低品铝土矿，制备了白炭黑、铁红、氟化铝等一系列产品，铝土矿中的有效成分得到了充分的利用，氟资源通过氨水进行固化循环利用，减少了氟的浪费。整个流程简单，使用的设备也比较少。与选矿拜耳法、富矿烧结法等相比，无需对低品位铝土矿进行预处理，采用简单的操作即可得到产品，工艺条件温和，适于大规模生产。
[0015]第二，本发明的主要特点是采用酸浸除铁-流化床焙烧脱硅-超声酸洗-精制氟化铝等工艺方法步骤处理低品位铝土矿，铝土矿中铝的回收率高，反应条件温和，工艺流程简单；利用盐酸酸浸除去铝土矿中的铁，浸取液进一步生产铁红，与此同时回收盐酸，降低了原料浪费以及环境污染；在铝土矿脱硅元素的方法中，利用氟化铵分解产生的氟化氢与二氧化硅反应，硅的脱除率可达到98.84%，且氟循环利用率可达到90%以上，解决了氟资源短缺的问题；在氟化铝粗产品除钛元素的方法中，采用浓硫酸热洗，钛元素的脱除率可达92.26%ο
[0016]第三、本发明使得铝元素的回收率达到了 90%，白炭黑的收率达到83%，比表面积达到245 m2/g，氟化铝的纯度达到了 96.61%，达到了国际先进水平，实验所取得数据可作为工业化的基础和依据。整个工艺流程时间短，工艺条件温和，有助于节约资源，降低浪费和环境保护，其推广使用，必将产生良好的社会和经济意义。
[0017]第四，本发明在所述除铁铝土矿与氟化铵混合形成多个所述混渣颗粒的过程中，加入少量水，可以使得形成的所述混渣球更加密实，在氟化铵分解时，氟化氢气体与铝土矿有更长的接触时间，使硅元素的脱除更彻底；干燥除去所述混渣球中的水分，以防止后续在高温下生成的产物氟化铝可与空气中的水汽发成水解反应生成A1203。
【附图说明】
[0018]图1是本发明提供的从低品铝土矿分解废气中回收氟资源的方法流程图。
【具体实施方式】
[0019]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。
[0020]请参阅图1，本发明提供一种酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法，包括以下步骤:
酸浸除铁:向低品铝土矿颗粒中盐酸，反应形成浆液；过滤所述浆液，得到浸取液和除铁滤渣；干燥所述除铁滤渣得到除铁铝土矿。具体地，向所述低品铝土矿中，按照I?1.4mL浓盐酸/I g招土矿的比例加入浓盐酸，并在40?80°C搅拌20?40 min进行反应，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；采用第一压滤机过滤所述稀浆液，得到所述浸取液和所述除铁滤渣；将所述除铁滤渣置于烘干箱中，烘干成所述除铁铝土矿。
[0021]其中，所述低品铝土矿中的铝几乎都以不溶于酸的形式存在，但是矿石中的铁和少量的三水铝石和一水软铝石等可溶性元素却可以用酸溶解除去。故可用盐酸法处理铝土矿去除绝大部分的铁以及一些酸溶性杂质，避免铁在后续工艺中因高温而转变晶格