[发明专利]从多离子混合溶液中分步提取氢氧化物的方法

说明书

本发明公开一种从多离子混合溶液中分步提取氢氧化物的方法。该方法以含硅、铝、铁、镁、钙、钛、稀土等离子的盐酸混合溶液为对象，采用电化学分步沉积的方法，从溶液中分别提取氢氧化铝、氢氧化铁、硅酸、氢氧化稀土、氢氧化钙和氢氧化镁等化合物，其种类与被溶解物的种类有关。该工艺适合于无机固废如粉煤灰、煤矸石、赤泥、金属尾矿等的精细分离，以及自然物质如沙漠风积沙、河沙、粘土等的提纯和分离。本发明工艺流程短、效率高、二次固废增量少，所提取的化合物纯度高，经过进一步处理或者可以直接用作功能性粉体材料，以及陶瓷、金属电解等行业的原料。

技术领域

本发明涉及资源循环利用、材料、矿物和冶金等技术领域。具体地说是一种从多离子混合溶液中分步提取氢氧化物的方法。

背景技术

大多数的无机固废中含有数量巨大的氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙等组分，如粉煤灰、煤矸石、金属或非金属尾矿、赤泥等。从这些物质中提取高纯化合物是资源再生利用的有效方法，它不仅使有效资源得到充分利用，而且由于工业废渣数量之巨大，可大大减少对环境的污染。此外，对沙漠风积沙、河沙、粘土等自然无机物质进行提纯，制备高纯度的化合物如氧化硅、氧化铝、氧化铁等，满足工业生产的质量要求，充分利用自然资源。

目前，针对粉煤灰、煤矸石、金属尾矿等的综合利用技术主要有碱法和酸法，用于提取氧化铝、氧化硅等化合物。在数量巨大的粉煤灰处理方面，碱法主要采用碳酸钙或氢氧化钠等碱性物质与粉煤灰在1200℃以上的高温下煅烧，使粉煤灰中的含铝化合物转变成可溶的铝酸盐和不溶的硅酸盐。从铝酸盐溶液中沉淀提取氢氧化铝后，形成的硅酸钙渣数量又十分巨大，它的再生利用又是一个新的难题。也有对硅酸钙渣进一步提取高纯度氧化硅的报导，工艺流程更加复杂。

采用碱法烧结和分步浸出法，对粉煤灰中Ga、Nb、RE等稀有金属进行联合提取。粉煤灰中加入大量碳酸钠在860℃下烧结，采用水浸法提取Ga，采用酸浸法提取RE。采用离子交换树脂和NH₄Cl溶液在40℃下对富Ga水浸滤液中的Ga进行吸附与解吸附，Ga的吸附率也偏低。在钼尾矿粉中添加碳酸钠焙烧、氨水浸出、HNO₃调节氨浸液的pH值、沉出和溶解等一系列工序从钼尾矿中提取Mo元素。

直接酸浸法则采用酸性溶液在高温下直接浸取粉煤灰中的铝质组分，浸出溶液可通过分离、提纯、结晶工序，转化成氯化铝、硫酸铝等；也可以用碱中和法析出氢氧化铝。这些化合物经过煅烧获得氧化铝。该工艺相对简单，但酸量消耗大，废液处理量大。此外，将粉煤灰与硫酸混合进行高温焙烧，再用浓硫酸或盐酸浸取含铝组分。针对浸取液采用沉淀法、吸附法、萃取法和离子交换法等方法回收溶液中的镓、钒、锂等金属元素。另外，在高温和卤气气氛下碳与粉煤灰还原反应生成挥发性的金属卤化物。

煤矸石粉在700-900℃焙烧后与盐酸反应，滤渣与HF反应生成SiF₄，在乙醇溶液中水解得到沉淀，经过洗涤后得到氧化硅粉末(白炭黑)。滤渣也可加入氢氧化钠溶液继续反应，经过滤、盐析、烘干等得到白炭黑。滤液加入碱化剂使AlCl₃和FeCl₃聚合成为氯化铝铁。

经盐酸溶解脱铝的富硅铁尾矿粉煅烧后与过量稀盐酸反应并过滤，滤渣和NaOH混合再次煅烧，倒入水中加热搅拌过滤。滤液中加入NaCl和盐酸，调节PH至8-9，对絮状沉淀超声洗涤，干燥得白炭黑。