[发明专利]一种煤系地层共伴生金属元素铝的浸出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤系地层共伴生金属元素铝的浸出方法，属选矿冶金领域。

背景技术

目前，铝主要从铝土矿中提取，传统的冶炼方法是采用碱法生产氧化铝，碱法分为拜耳法、烧结法和联合法，其中拜耳法适合处理高铝低硅的铝土矿，而我国主要采用拜耳法、联合法和烧结法生产工艺，但以拜耳法为主。

随着铝消费量的增加，传统铝土矿资源不断减少，开采成本增加，对于一些低品位富铝的矿物越来越受到重视，尤其是煤系地层中共伴生的铝资源，如煤矸石、粉煤灰及开采煤层附近的矿层，煤矸石和粉煤灰很早就有人开始研究，并开发出相对完整的提取工艺，但煤系地层中低品位富铝矿层的研究还较少，这种独立的富铝矿层，铝资源量大，靠近煤层，开发利用成本低。

目前对煤系地层共伴生金属元素铝还没有成熟的提取工艺，因此严重制约了该类资源的开发利用。

发明内容

本发明的目的是针对新型煤系地层共伴生多金属矿床，提供一种煤系地层共伴生金属元素铝的浸出方法。本发明方法将煤系地层共伴生多金属矿床中的金属元素铝部分转化为Al₂O₃，部分转化为AlCl₃浸出到溶液中，为铝的精炼提供前提条件，继而实现此类新型煤系地层共伴生多金属矿床中金属元素铝的开发利用。

为实现上述目的，本发明采取如下措施：

本发明所述新型煤系地层共伴生多金属矿床主要成分为Ga 85.5μg/g，Nb 225μg/g，∑REY 1585μg/g，TiO₂ 2.97%，SiO₂ 35.69%，Al₂O₃ 29.84%，其中氧化铝主要以高岭石形式存在。本发明所述煤系地层共伴生金属元素铝的浸出方法采用煅烧-水浸-酸浸法，将矿石中的铝逐步浸出。矿石中的铝主要是以铝硅酸盐形式存在，在矿石添加碳酸钠烧结剂焙烧过程中，会发生如下反应：

Al₂O₃+Na₂CO₃ → 2NaAlO₂+CO₂

SiO₂+Na₂CO₃ → Na₂SiO₃+CO₂

矿石中的铝部分与碳酸钠反应后生成偏铝酸钠（NaAlO₂），偏铝酸钠是溶于水的，在水浸过程中进入水浸滤液，经碳酸化处理后以Al(OH)₃沉淀的形式析出，煅烧后得到Al₂O₃。在焙烧过程中，未与碳酸钠反应的铝以氧化铝的形式，同Na₂SiO₃一起存在于水浸滤渣中。将水浸滤渣采用盐酸酸浸处理，氧化铝溶解，与盐酸生成AlCl₃，而Na₂SiO₃与盐酸反应生成粗硅胶，粗硅胶是一种沉淀，因此过滤后，水浸滤渣中的铝以AlCl₃的形式全部进入到酸浸滤液中，硅以粗硅胶的形式存在酸浸滤渣中，这样就有效实现了硅铝的分离。

具体地，本发明所述煤系地层共伴生金属元素铝的浸出方法，包括如下步骤：

（1）将矿石预先破碎、磨矿至粒度小于1mm，再与无水碳酸钠按1：1-1.5的质量比混合均匀后，在马弗炉中焙烧，得焙烧产物；

（2）将步骤（1）所得焙烧产物研磨至粒度小于1mm，按固液比1g：10-20ml进行水浸，将水浸浸出液过滤，分别收集得滤液I和滤渣I；

（3）向步骤（2）所得滤液I中通入CO₂气体，并测试溶液pH值，当溶液pH达到10.6-9.7时，停止通入气体，充分搅拌后过滤，收集得滤渣II，步骤（2）滤液I中的铝存在滤渣II中，滤渣II主要成分是Al(OH)₃沉淀，煅烧后得到Al₂O₃；

（4）将步骤（2）所得滤渣I于105℃下烘干，研磨至粒度小于1mm，再按固液比为1g：20-40ml进行盐酸酸浸，将酸浸浸出液过滤，收集得滤液II，步骤（2）滤渣I中的铝以AlCl₃的形式存在滤液II中。

优选地，上述步骤（1）中是将矿石预先破碎、磨矿至粒度小于0.046mm。