[发明专利]一种由明矾石中获得有价元素的方法

说明书

本发明涉及一种由明矾石中获得有价元素的方法，所述方法是采用亚熔盐分解明矾石，从而获得有价元素(如钾、铝和镓等)。采用本发明所述方法，钾元素的溶出率大于90％、铝元素的溶出率大于60％、镓元素的溶出率大于50％，而硅元素溶出率小于2％。此外，本发明是一种低能耗、且对环境友好的由明矾石中获得有价元素的方法。

技术领域

本发明涉及一种由明矾石中获得有价元素的方法，具体地说，涉及一种采用亚熔盐分解明矾石、从而获得有价元素(如钾、铝和镓等)的方法。

背景技术

明矾石为一种复杂的硫酸盐，也是一种具有综合利用价值的多元素矿产资源。然而，明矾石异常稳定，常温下很难溶于水或酸等试剂。因此，现有由明矾石中获得有价元素，必须先对明矾石进行高温煅烧，提高其在水或酸等试剂中的溶解度。

Mine等报道了一种采用硫酸和盐酸处理明矾石的方法(Hydrometallurgy，76(2005)，217-224)。该方法的主要步骤是：首先将待处理的明矾石经高温煅烧一定时间，然后采用一定浓度的硫酸和盐酸与经高温焙烧的明矾石反应，获得相应的有价元素。Mine等认为，煅烧温度是影响有价元素溶出率的关键因素(当煅烧温度高于650℃，有价元素溶出率明显上升；反之，则下降)。

显然，在现有由明矾石中获得有价元素的方法中，对明矾石进行高温煅烧是必不可少的步骤。如此，高能耗将不可避免。

鉴于此，本领域迫切需要一种低能耗、且对环境友好的由明矾石中获得有价元素的方法。

发明内容

如能采用亚熔盐分解明矾石从而获得有价元素，将是一种低能耗的由明矾石中获得有价元素的方法。但必须解决的技术难题是：如何有效控制明矾石中硅(Si)元素的大量溶出，实现梯级溶出。本发明的发明人经研究发现：当明矾石与亚熔盐在适当的温度反应适当的时间，可在不影响其它有价元素溶出的前提下，有效控制Si元素的大量溶出，达到梯级溶出目的。

因此，本发明的目的在于，提供一种低能耗、且对环境友好的由明矾石中获得有价元素的方法。

所述方法包括如下步骤：

(1)将明矾石、亚熔盐和水置于带有加热、控温和搅拌装置的反应容器中，在常压及30℃～110℃条件下，搅拌10分钟至4小时，得浆液；

(2)在常压及30℃～100℃条件下，过滤由步骤(1)所得的浆液，滤饼用水洗涤，合并滤液和洗涤液，得混合液，采用现有脱硅方法对所得混合液进行脱硅，并使其Al/Si(比值)大于500；

(3)将由步骤(2)所得的Al/Si(比值)为500～600的混合液进行蒸发结晶和过滤，所得晶体为硫酸钾，所得滤液经萃取法回收碱液后，得到含铝酸钾的溶液；

在所得含铝酸钾的溶液添加氢氧化铝(作为晶种)、并过滤，得到氢氧化铝；所得回收碱液可循环使用(即用于步骤(1)中)；

(4)循环使用至少三次的碱液经吸附(吸附柱可选用螯合型树脂等，吸附条件为常温(20℃～40℃)及常压(1大气压))，得到镓元素；

其中，明矾石与亚熔盐的质量比为1：(1～5)，所述亚熔盐为氢氧化钠或/和氢氧化钾，步骤(3)中所述萃取法回收碱液所选用的萃取剂为C₁～C₄直链或支链烷基取代的苯酚，步骤(4)中所述经吸附得到镓元素，其所采用的吸附柱为螯合型树脂，吸附条件为常温(20℃～40℃)及常压(1大气压)。

具体实施方式

在本发明一个优选的技术方案中，所用明矾石的平均粒度为100～400目；更优选技术方案是：所用明矾石的平均粒度为300～400目。

在本发明另一个优选的技术方案中，步骤(1)中，亚熔盐的质量百分浓度优选为20％～70％。