[发明专利]酸热法处理低品铝土矿的综合利用方法

说明书

技术领域

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

氟化铝是电解铝生产中必须的助溶剂之一，能降低Al2O3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

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。

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℃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。

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℃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℃采用氨水吸收氨解所述气体生物，再在60～80℃静置陈化1～2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。

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铝、二氧化硅等为主要成分，并含有氧化钾、氧化钛、氧化铁等杂质，而且所述低品铝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℃。

基于上述，所述酸浸除铁元素的步骤包括：按照1～1.4 mL浓盐酸/1 g铝土矿的比例向所述低品铝土矿中加入浓盐酸，并在40～80℃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％；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。

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℃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。

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℃下，以30～80 r/min搅拌以进行氨解；然后在60～80℃静置陈化1～2小时，得到浑浊液；将置于所述氨解槽中的所述浑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。

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℃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℃冷却结晶，离心分离得到所述氟化铵晶体。