[发明专利]一种由低铝硅比的含铝矿物制备氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及提取冶金技术领域，具体涉及一种由低铝硅比的含铝资源制备氧化铝的方法。

背景技术

我国铝土矿缺乏，而具有含铝化合物和含硅化合物的物料储量很大。例如，低铝硅比的铝土矿、粘土、高岭土、煤矸石等。它们的典型成分如下，中低铝硅比的铝土矿组成成分按质量百分比计为SiO₂ 20％～60％，Al₂O₃ 30％～70％，TiO₂ 0.1％～4％，Fe₂O₃ 0.1％～5％，MgO 0.1％～1％，CaO 0.1％～2％，K₂O 0.01～5％，其余微量；粘土组成成分按质量百分比计为SiO₂ 35％～80％，Al₂O₃ 15％～70％，Fe₂O₃ 0.1％～10％，MgO 0.1％～10％，CaO 0.1％～10％，其余微量；高岭土组成成分按质量百分比计为SiO₂ 30％～65％，Al₂O₃ 20％～45％，Fe₂O₃ 0.01％～1％，MgO 0.1％～2％，其余微量；煤矸石组成成分按质量百分比计为SiO₂20％～70％，Al₂O₃ 8％～40％，Fe₂O₃ 0.1％～10％，MgO 0.01％～10％，CaO 0.1％～10％，C10％～40％，其余微量。

由低铝硅比的铝土矿制备氧化铝的方法有所谓的选矿拜耳法，即采用浮选的方法将含铝矿物富集到一定程度后采用拜耳法生产氧化铝。由于浮选工艺使含铝精矿含有有机物浮选药剂，给后续工序带来麻烦，而浮选过程会造成原矿中二氧化硅和一部分三氧化二铝进入尾矿而损失。由粘土、高岭土或煤矸石等含铝化合物和含硅化合物的物料生产氧化铝未见报道。

发明内容

针对低铝硅比的铝土矿、粘土、高岭土和煤矸石等含铝资源利用技术的现状，本发明提供一种由低铝硅比含铝资源制备氧化铝的方法。

本发明方法是将低铝硅比含铝资源经磨细后，与浓硫酸反应制备硫酸铝；加热硫酸铝分解制备氧化铝，产生的三氧化硫制成硫酸，再用于制备硫酸铝，实现硫酸的循环利用。

本发明由含铝化合物和含硅化合物的物料制备氧化铝的方法包括：

将低铝硅比含铝资源磨细到10μm以下，强磁选机磁选除铁，将除铁后铁含量低于0.5％以下的含铝资源与90～98％浓硫酸反应，根据反应的具体条件，分焙烧法和浸出法。焙烧法是将物料与浓硫酸按质量体积(g∶ml)比为1∶1～5，在150℃～330℃温度下反应2～3小时，然后升高温度至330℃～400℃，反应后的剩余硫酸和部分硫酸分解成的SO₃以气体形式逸出。将产物降温到60℃～200℃直接加入2～5倍体积的水，在60～90℃下搅拌30～50分钟，溶出反应生成的硫酸铝。而逸出的硫酸和SO₃气体经过浓硫酸吸收，再返回焙烧工序。涉及的化学反应方程式为：

Al₂O₃+3H₂SO₄＝Al₂(SO₄)₃+3H₂O↑

H₂SO₄＝SO₃↑+H₂O↑

浸出法是将物料与浓硫酸按质量体积比为1∶3～10，在100℃～330℃温度下，以300～500转/min的转速搅拌2～3小时，然后降温至100℃～150℃直接过滤得到含硫酸铝晶体的滤饼，滤液为水和反应剩余的硫酸。将滤饼在330℃～400℃焙烧1～3h，使滤饼中吸附的少量硫酸和部分硫酸分解成的SO₃以气体形式逸出。再将滤饼降温，加入2～5倍体积的水，在60℃～90℃下搅拌30～50分钟，溶出反应生成的硫酸铝。

焙烧或浸出工序得到的产品在溶出硫酸铝后，过滤分离，滤液为硫酸铝溶液，滤渣主要为二氧化硅，在100℃～120℃蒸发滤液得到Al₂(SO₄)₃·18H₂O晶体。