专利名称：一种含铝矿物的综合利用方法
技术领域：
一种含铝矿物的综合利用方法，涉及一种铝土矿、赤泥、高岭土等物质中硅、铝、 铁、钠、稀土元素等综合利用的方法。
背景技术：
我国的铝土矿资源品位普遍较低，适宜的综合利用技术可以实现其中多种元素的综合利用，创造良好的经济效益和环境效益。赤泥是从铝土矿中提取氧化铝之后产生的工业固体废物，每生产ι吨氧化铝将产生0. 6-2. 0吨赤泥。赤泥中含有多种有价值元素(如铁、 铝、钠等)，大量的堆积，不仅对环境产生污染，也是资源的一种浪费。现在已有很多关于赤泥和铝土矿综合利用的专利或期刊资料，现将与本专利技术直接相关的技术分析如下
中国专利文献《一种拜耳法赤泥中氧化钠和氧化铝的回收方法》(公开号 CN101289211A，
公开日2008年10月22日)涉及一种氧化铝生产过程中拜耳法赤泥中回收氧化钠和氧化铝的方法。将拜耳法赤泥用循环碱液在加入石灰条件下进行溶出，从中回收氧化铝和氧化钠，降低废渣赤泥量。该方法仅对拜耳法赤泥中的部分氧化钠和氧化铝进行了回收。其技术流程与原料与本专利技术是完全不同的。中国专利文献《一种铝土矿生产氧化铝的方法》(申请号200810114781，
公开日
2008年10月22日)涉及一种采用中低品位高硅铝土矿氧化铝的生产方法，其特征在于将铝土矿直接用高浓度苛性碱液浸出铝土矿中的铝硅酸盐矿物以实现化学脱硅，浸出分离后的固体为精矿再进入拜耳法生产流程生产氧化铝。专利文献《从铝土矿中除去二氧化硅》(申请号97181239，
公开日2000年1月26 日)中选择高苛性钠浓度和高氧化铝含量的苛性钠溶液溶出铝土矿中的氧化硅，而保持氧化铝的溶出率极低。期刊文献《钠硅渣中的氧化铝回收工艺》(中国有色金属学报，2004年第14卷第3 期)中涉及到一种从钠硅渣中回收氧化铝的技术，但目的在于研究铝在碱液中(Na20。> 180 g/L)的溶出特性及其回收技术。期刊文献《亚熔盐溶出一水硬铝石型铝土矿过程中赤泥的铝硅行为》(过程工程学报，2007年第7卷第5期)和《亚熔盐法回收赤泥》(中国有色金属学报，2008年第18卷专辑1)中介绍了亚熔盐技术在赤泥和铝土矿中提取铝的技术。与本发明不同的是，亚熔盐技术中，SiO2以钠铝硅酸盐的形式进入固相，从而达到回收铝的目的。现在已有很多关于赤泥和铝土矿综合利用的专利和期刊资料，现有的技术多是设法提高增大铝的溶出率，同时抑制硅的溶出。这样造成的问题主要体现在(1)除石英砂的以外，还有相当量的硅以脱硅产物(硅渣)的形式存在于溶出渣(或赤泥)中，会造成钠和铝的损失，同时造成赤泥的碱污染；(2)溶出渣中的钠硅渣是一种结晶产物，会均勻的包覆在赤铁矿、稀土矿物等成分的表面，不利于其中的铁及稀土元素的综合利用。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种铝土矿、赤泥、高岭土等含铝矿物的有效综合利用方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于其利用过程是将含铝矿物原料，与固体原料重量10—100倍的一定浓度的碱溶液或铝酸钠溶液在一定温度下混合处理，使得固体原料中50%以上的含硅矿物和80%以上的含铝矿物在碱液中溶出并转入溶液，经分离未溶固相A，实现赤泥或铝土矿中硅、铝与铁等元素的分离。然后向溶出液相(主要为铝、硅、钠的高浓度溶液)中加入石灰等添加剂使得溶液中85%以上的硅化合物变成硅渣固相，经沉降实现固液分离得到硅渣固相B和铝酸钠溶液。硅渣B可以经调节元素配比、控制结晶条件制备沸石，或用于其它用途。将铝酸钠溶液分成两部分，其中小部分可以进入氧化铝工序生产氧化铝或用于其它产品，大部分与新进入工艺流程的固体原料混合用于再次溶出微细粒赤泥或铝土矿。未溶固相A主要是硅含量小于10%的含铁矿物，可直接或分选后作为铁精矿或用于其它用途。一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于其利用过程的步骤包括
(1)将含铝矿物原料与碱溶液或铝酸钠溶液混合，进行硅、铝的溶出反应；
(2)将溶出反应液直接进行分离，得到固相A和溶出液相；
(3)向溶出液相中加入石灰等物质使得溶液中的硅化合物变成硅渣固相B；
(4)将步骤(3)的反应物进行固液分离，得到硅渣固相B和铝酸钠溶液；
(5)将步骤(4)得到的硅渣B用于制备沸石；
(6)将步骤(4)得到的铝酸钠溶液，进入氧化铝工序生产氧化铝，或返回步骤(1)； (7 )步骤(2 )的固相A用作铁精矿或其他用途。本发明的一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于溶出用碱液或铝酸钠溶液中 Na2Ok浓度50 g/L - 500g/L, Al2O3浓度50 g/L - 500g/L,溶出液用量为铝矿物原料质量的 10-100 倍，温度 20。(- 280。(，溶出时间0.511-10 h。本发明的一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于含铝矿物原料为铝土矿、赤泥或高岭土等含铝物质。本发明的一种含铝矿物的综合利用方法，溶出液经脱硅后大部分返回溶出过程， 一部分用于生产氧化铝或铝酸钠等产品，或其它用途；固相主要富集了 Fe2O3、及稀土矿物， 有利于进一步综合利用。本发明的一种含铝矿物的综合利用方法，通过将铝土矿、赤泥和高岭土等物质中的资源充分回收利用，具体而言，本发明具有以下特点
(1)利用碱液溶出矿物中的硅和铝，实现了铝、硅和其它成分的分离，利于其中铝、硅、 铁及稀土元素的利用；本发明可以用于处理现有氧化铝生产工艺中产生的赤泥，同时也可以用于处理各种铝土矿尤其是高铁铝土矿；
(2)与传统工艺不同的是，本发明中溶出得到的液相中含有高浓度的Na、Al和Si，其中 SiO2含量在5g/L以上。(3)与传统工艺不同的是，本发明中溶出液不经稀释等处理直接进行固液分离得到高浓度液相和固相A。
(4)与传统工艺不同的是，本发明中溶出液的脱硅产物硅渣作为一种后续利用的中间产物单独利用，因此可以避免进入溶出渣带来的污染和腐蚀问题。因此说，本技术可以解决赤泥、铝土矿带来的环境污染问题和资源浪费问题。
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施例方式一种含铝矿物的综合利用方法，将待处理微细粒赤泥或铝土矿原料，与固体原料重量10—100倍的一定浓度的碱溶液或铝酸钠溶液在一定温度下混合处理，使得固体原料中50%以上的含硅矿物和80%以上的含铝矿物在碱液中溶出并转入溶液，经沉降分离未溶固相A，实现赤泥或铝土矿中硅、铝与铁等元素的分离。然后向沉降分离后的溶出液相(主要含铝、硅、钠等元素)中加入石灰等添加剂使得溶液中85%以上的硅化合物生成硅渣固相，经沉降实现固液分离得到硅渣固相B和铝酸钠溶液。硅渣B可以经调节元素配比、控制结晶条件制备沸石，或用于其它用途。将铝酸钠溶液分成两部分，其中小部分可以进入氧化铝工序生产氧化铝或用于其它产品，大部分与新进入工艺流程的固体原料混合用于再次溶出微细粒赤泥或铝土矿。未溶固相A主要是硅含量小于10%的含铁矿物，可直接或分选后作为铁精矿或用于其它用途。本发明的方法，溶出用碱液或铝酸钠Na2Ok浓度50 g/L - 500 g/L,碱液或铝酸钠溶液用量为固体物料质量的10-100倍，温度20 °C - 280。C，溶出时间0.5 h - IOh0实施例1
取山东某氧化铝厂干赤泥100 g，与Na2Ok浓度500 g/L碱液2 L混合后加热至20 0C, 搅拌反应8 h。固液分离后得到溶出液1.9 L，其中SiO2和Al2O3的含量分别为6. 54 g/L, 7. 72g/L，溶出率分别为64%和82% ；溶出液经脱硅后，溶液回用于下次溶出，脱硅产物按照 4A沸石的组成配比，在水热条件下制得沸石产品；溶出后得到固相72. 29g，其中Fe203、Ti02 含量分别达到46. 42%和2. 35%，SiO2含量为9. 51%，经XRD鉴定SiO2主要以活性较低的石英形式存在。固相中石英和氧化铁可分离性良好，经溜槽、摇床分离后，铁精矿中总铁含量 55. 05%。表1溶出前后样品中的组成
权利要求
1.一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于其利用过程的步骤包括(1)将含铝矿物原料与高浓度碱溶液或铝酸钠溶液混合，进行硅、铝的溶出反应； (2 )将溶出反应液直接进行固液分离，得到固相A和溶出液相；(3)向溶出液相中加入石灰或其他物质使得溶液中的硅化合物变成硅渣固相B；(4)将步骤(3)的反应物进行固液分离，得到硅渣固相B和铝酸钠溶液；(5)将步骤(4)得到的硅渣B用于制备沸石或其他用途；(6)将步骤(4)得到的铝酸钠溶液，部分进入氧化铝工序生产氧化铝，部分返回步骤(1);(7)步骤(2)的固相A作为铁精矿。
2.根据权利要求1所述的一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于溶出用碱液或铝酸钠溶液中Na2Ok浓度50 g/L - 500g/L, Al2O3浓度50 g/L - 500g/L,溶出液用量为铝矿物原料质量的10-100倍，温度20 0C - 280°C，溶出时间0. 5h - 10 h。
3.根据权利要求1所述的一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于溶出步骤(1)得到的液相是稳定的高浓度的Na、Al和Si的溶液，其中SiO2的含量在5g/L以上。
4.根据权利要求1所述的一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于溶出液不经稀释等处理直接进行固液分离得到高浓度液相和固相A。
5.根据权利要求1所述的一种含铝矿物的综合利用方法，其特征在于含铝矿物原料为赤泥、铝土矿或高岭土。
全文摘要
一种含铝矿物的综合利用方法，涉及一种铝土矿、赤泥、高岭土等中硅、铝、铁、钠、稀土元素等综合利用的方法。其特征在于其步骤包括将含铝矿物原料进行硅、铝的溶出反应，然后直接进行固液分离得到固相A和溶出液相；向溶出液相中加入石灰或其他物质使得溶液中的硅化合物变成硅渣固相B；反应得到的硅渣B用于制备沸石或其他用途；得到的铝酸钠溶液，部分进入氧化铝工序生产氧化铝，部分返回步骤溶出步骤，固相A可以作为铁精矿或其他用途。本发明的方法溶出液经脱硅后大部分返回溶出过程，一部分用于生产氧化铝或铝酸钠等产品；固相主要富集了Fe2O3及稀土矿物，有利于进一步综合利用，可以很好地利用了其中的硅、铝、钠、铁等元素，具有良好的经济效益和社会效益。
文档编号B09B1/00GK102328943SQ201110166648
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者于延芬, 刘万超, 和新忠, 李旺兴, 闫琨, 陈湘清, 鲍春 申请人:中国铝业股份有限公司