[发明专利]一种利用红土镍矿冶炼渣溶出制备铝硅溶液的工艺方法

说明书

本发明属于环境、材料技术领域，涉及一种以红土镍矿冶炼渣为原料制备铝硅溶液的工艺方法。通过碱熔红土镍矿冶金渣、超声强化水浸过程、添加Al(OH)₃为铝源调整硅铝摩尔比，获得水‑渣混合的粗铝硅溶出液，经抽滤和液固分离，分别获得具有一定摩尔比的铝硅溶液以及固态滤渣。本发明的有益效果是使Si和Al的回收率分别提高44％和65％，而施加超声后滤渣颗粒的粒度比无超声和机械搅拌时均更加细小，因而能够充分溶出回收红土镍矿中的有价金属铝、硅，通过分别或组合使用超声协同强化水浸过程、有效利用低价铝源调整溶液中硅铝摩尔比的方法，实现高效、低成本利用红土镍矿冶金渣资源，减少生态环境危害，提高综合利用红土镍矿冶金渣工艺技术的经济和环境效益。

技术领域

本发明属于环境、材料技术领域，涉及一种以红土镍矿冶炼渣为原料制备铝硅溶液的工艺方法。

背景技术

随着红土矿火法冶炼镍铁合金规模逐步扩大，其冶炼废渣的排放量逐渐增多。现行工艺对该渣的处理主要采用水淬后堆存，不仅占用大量土地，而且污染大气、土壤和地下水源。另一方面，红土镍矿中含有大量的铝、硅等有价成分，对其进行综合回收利用，可以制备出多种高附加值产品，减少废弃物的排放，符合循环经济、清洁生产及提高对矿产资源综合利用率的要求。以往镍铁渣的综合利用研究，主要集中在制备建材原料、矿物棉、地基回填原料、微晶玻璃等方面，其经济价值较低。近年来，利用镍铁渣制备4A、13X沸石型分子筛的工艺技术研究日渐增多。与建材类产品相比，此类分子筛产品具有更高的经济价值，以及更广泛的工业用途。

现行生产各类沸石型分子筛的工艺主要通过处理铝硅溶液来实现。因此，利用红土镍矿冶金渣生产分子筛的关键工艺之一是制备铝硅溶液。目前的溶出工艺方案，主要通过碱熔法，在机械搅拌条件下，溶出回收该渣中的硅、铝，再添加一定量的NaAlO₂，获得所需硅铝摩尔比n(SiO₂)/n(Al₂O₃)，最后制备出沸石型分子筛。该工艺过程耗时长、工艺效率低，还需添加价格较高的NaAlO₂来调整硅铝摩尔比。因此，提高红土镍矿溶出铝硅工艺的效率、降低物料消耗成本，将有益于红土镍矿冶金渣综合利用工艺技术的发展、推广应用和经济效益，并减少对生态环境的危害。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种工艺方法，通过碱熔红土镍矿冶金渣、超声强化水浸过程、添加Al(OH)₃为铝源调整硅铝摩尔比，实现以红土镍矿冶金渣为原料高效率、低成本制备铝硅溶液的目标。本发明旨在充分溶出回收红土镍矿中的有价金属铝、硅，通过分别或组合使用超声协同强化水浸过程、有效利用低价铝源调整溶液中硅铝摩尔比的方法，实现高效、低成本利用红土镍矿冶金渣资源，减少生态环境危害，提高综合利用红土镍矿冶金渣工艺技术的经济和环境效益。

本发明的的技术方案是：一种以红土镍矿冶炼渣为原料制备铝硅溶液的工艺方法，该方法将固态冶金渣破碎、研磨后，再与一定量固态Na₂CO₃或NaOH混合，经高温(400-800℃)碱熔、超声强化水浸过程，制备获得一定铝硅摩尔比(可在1.2–6.0范围内调节)的铝硅溶液。

该工艺方法具体包括以下步骤：

步骤1.破碎研磨：将固态红土镍矿冶炼渣破碎研磨至200目左右。

步骤2.配料混合：将磨细的冶炼渣与一定量的固态Na₂CO₃或NaOH充分混合。

步骤3.高温碱熔：将上述混合料至于容器内，经高温(400-800℃)加热并保温一定时间(30–60min)后取出冷却，破碎研磨后备用。

步骤4.超声强化水浸：将上述碱熔后物料加一定量去离子水浸出，在70-90℃下施加一定功率的超声波作用于溶液一定周期(30–120min)后，分别获得液固混合的粗铝硅溶出液。