[发明专利]一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法

说明书

技术领域

一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，涉及一种利用酸法生产氧化铝，特别是利用弱酸柠檬酸浸出含铝资源生产氧化铝的方法。

背景技术

我国含铝资源丰富，目前探明储量高达几万亿吨，分布较广。目前常用的氧化铝生产工艺绝大部分为碱法，包括拜耳法、烧结法、混联法，较少用酸法，主要考虑的是酸法腐蚀严重，对设备耐酸性能要求高。但是拜耳法工艺要求原料的A/S大于8.0；烧结法对铝硅比要求不高，但是烧结法工艺相对复杂，能耗高；即使用于选矿-拜耳法的原料也要求A/S大于2.0。所以能用于氧化铝生产的原料铝土矿资源量范围大大缩小。其它不能用于目前氧化铝生产的含铝资源矿大部分是硅高、铝高或低、铝硅比低，用拜耳法或烧结法或联合法或物化选矿法来处理生产氧化铝成本高、周期长、收益低、残渣难处理、对环境污染大。将某些含铝资源如粘土矿直接用作耐火材料、砖材、水泥等原料，浪费铝源，社会经济上不划算。

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，提供一种利用腐蚀性较小的酸法浸出技术处理中低品位的含铝资源矿、扩大含铝的可利用资源量、降低了社会总生产成本、节能降耗、浸出渣、残留的酸、回水均可以回收再利用、污染排量少、环境友好的柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，其特征在于其过程是采用有机酸柠檬酸作为浸出剂浸取煅烧后粘土矿，过滤去除浸出渣，再将浸出液降温静置沉淀出柠檬酸铝，柠檬酸铝经高温焙烧得到氧化铝产品。

本发明的一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，其特征在于过滤沉淀后，滤液中含残余柠檬酸返回作浸出液循环利用，浸出渣用作生物硅肥、白炭黑、水泥、砖材的原料。

本发明的一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，其特征在于用于浸出的粘土矿为经过粉碎、球磨至粒度为833μm～74μm，在200℃～900℃下煅后焙烧1h～6h后的粘土矿。

本发明的一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，其特征在于焙烧后的粘土矿在50℃～150℃下浸出煅后粘土矿，浸出用柠檬酸浓度为5g/l～80g/l，矿浆的干矿重量百分比浓度为5％～30％，pH值0.5～5.0，前一段的浸出渣作为后一段的固体样，在同样的条件下连续浸出1～6段；每段浸出时间为1h～8h。

本发明的一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，其特征在于每段浸后，要趁热过滤浸矿固液混合物，再在0℃～50℃下将浸出液放置1～48个小时，再过滤产生出的沉淀。

本发明的一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，其特征在于过滤出的沉淀物在800℃～1400℃温度下，焙烧0.5h～4h得到氧化铝产品。

本发明的一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，其特征在于滤液残留有未参加反应的柠檬酸经离子色谱检测出含量后，计算后再添加的柠檬酸达到浸出要求柠檬酸浓度，返回到浸出容器循环利用。

本发明的一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝的方法，其特征在于萃取后的滤液累积的杂质离子，利用磷酸三丁酯TBP、三烷基胺7301、伯胺1923、三辛胺TOA为络合剂，分别采用甲苯、正辛醇、煤油作为稀释剂萃取多次循环后的滤液，连续萃取2次～6次，并用热水反萃，连续反萃1次～4次；反萃余液返回萃取段；向反萃取液添加柠檬酸，达到浸出要求的柠檬酸浓度，返回到浸出容器。

本发明的方法利用酸法生产氧化铝，含铝资源矿经过粉碎和球磨后，在200℃～900℃下焙烧，使得吸附水、自由水、晶格水脱除，并且矿物完全脱羟，水合硅酸盐变成偏高岭石，有利于有机酸浸出。在浸出过程中，柠檬酸主要通过其电离的H+和酸根离子的协同作用促进矿物的溶解。在此酸性条件下，H+和矿物表面阳离子发生交换反应，促进矿物中Al-O和Si-O键的水解反应，同时降低了体系中的酸度。而柠檬酸根配体与溶液中的铝离子络合生成柠檬酸铝络合物降低化学亲和力的影响，又间接地促进矿物溶解。柠檬酸根配体又和矿物表面的铝离子形成表面配合物来降低矿物水解反应的活化能，生成的表面配合物通过键极化作用破坏Si-O键的稳定性，从而提高了矿物水解速率，导致矿物结构中铝的释放。柠檬酸铝溶液在浸出温度下未饱和，趁热过滤除渣后，温度和压力均下降，溶液达到过饱和，柠檬酸铝沉淀析出。将其置于较高温度下焙烧，使得结晶水和反应生成的水放出，并同时实现氧化铝的物相转化。而且柠檬酸铝是分子量较大的有机铝，焙烧后容易形成粒度较细的特种氧化铝。