CN101336209A - 铝矿中矿物的提取与纯化 - Google Patents

铝矿中矿物的提取与纯化 Download PDF

Info

Publication number
CN101336209A
CN101336209A CNA2006800519869A CN200680051986A CN101336209A CN 101336209 A CN101336209 A CN 101336209A CN A2006800519869 A CNA2006800519869 A CN A2006800519869A CN 200680051986 A CN200680051986 A CN 200680051986A CN 101336209 A CN101336209 A CN 101336209A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
reaction product
aluminum
raw material
titanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800519869A
Other languages
English (en)
Inventor
罗伯特·劳埃德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karalee Research Pty Ltd
Original Assignee
Karalee Research Pty Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2005907032A external-priority patent/AU2005907032A0/en
Application filed by Karalee Research Pty Ltd filed Critical Karalee Research Pty Ltd
Publication of CN101336209A publication Critical patent/CN101336209A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/02—Halides of titanium
    • C01G23/028—Titanium fluoride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C01B33/181—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by a dry process
    • C01B33/183—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by a dry process by oxidation or hydrolysis in the vapour phase of silicon compounds such as halides, trichlorosilane, monosilane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00—Halogens; Halogen acids
    • C01B7/19—Fluorine; Hydrogen fluoride
    • C01B7/191—Hydrogen fluoride
    • C01B7/192—Preparation from fluorspar
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46—Sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/20—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from aluminous ores using acids or salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/48—Halides, with or without other cations besides aluminium
    • C01F7/50—Fluorides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C01G23/07—Producing by vapour phase processes, e.g. halide oxidation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

一种对含铝矿石的原料进行处理，以获取一种或多种金属氟化合物或金属氧化物的方法，包括以下步骤：原料与一种氟酸溶液相接触，生成气态氟化硅以及水溶性金属氟化物和/或金属氟硅酸盐；对水溶性反应产物进行处理以形成一种含有金属氟化物的固体反应产物；除去低沸点化合物并且将所述固体反应产物加热至某一温度以使金属氟化物以气态形式挥发出来。原料可以包括铝矿石和/或钛矿石、煤或其它含有矿物杂质的碳材料，或者其它矿物(如云母)。铝和钛化合物的生产方法同样进行了说明。

Description

铝矿中矿物的提取与纯化
技术领域
本发明涉及铝矿中矿物的提取与纯化，包括粘土、粘土矿物、淋溶粘土、淋溶粘土矿物、铝土矿、含有类似矿物杂质的碳材料(如煤)以及其它矿物(如云母)。
背景技术
专利US4,780,112公开了一种碳材料的处理方法，所述碳材料即是主要由元素碳组成的材料，如煤、褐煤和石墨，经氢氟矽酸H2SiF6和氢氟酸HF的水溶液处理后，可除去非碳杂质，如粘土(特别是二氧化硅)、氧化铝以及其它矿物。
专利WO03/074639公开了一种碳材料的处理方法，用以除去硫磺以及其它非碳杂质，如硫磺、二氧化硅、氧化铝和其它矿物，所述碳材料即是主要由元素碳组成的材料，如煤、褐煤和石墨。在该方法中，碳材料首先与含有氢氟酸HF和/或氢氟矽酸H2SiF6的氟酸溶液相接触，然后将反应产物从碳材料中分离出来。反应产物可能包括气态的四氟化硅SiF4以及金属氟化物与氟硅酸盐的混合溶液，为了处理和重复利用本方法中的氟，可以对金属氟化物与氟硅酸盐的混合溶液进行结晶和热水解，使之转化成更稳定的金属氧化物。
专利WO2004/057043公开了一种无机矿物的纯化方法，特别是铁或钛氧化物或者它们的混合物，在该方法中，矿物混合物与氟酸溶液进行反应，从而将与溶液发生反应的矿物从不发生反应的矿物中分离出来。
通过引用将专利US4,780,112、WO03/074639和WO2004/057043的内容合并与此。
全球的氧化铝大多数是通过对铝土矿进行处理生成的，美国地质调查局(USGS)所定义的铝土矿是指含24％质量百分比的氧化铝的岩石或矿石。以自然形成的铝硅质粘土为例，经过上千年硅含量的淋溶，其氧化铝与二氧化硅之比升高。铝土矿含有三种铝矿物——水铝矿、水软铝石和水铝石——三者的比例差异取决于沉积物。铝土矿中铝矿物的总百分比，经灰分分析，以氧化铝测量，可以在约24％至约70％质量百分比之间变化，而活性硅含量，以二氧化硅测量，可以在高淋溶沉积物中的约1％质量百分比至低淋溶沉积物中的约20％质量百分比之间变化。
氧化铝生产的主要方法是拜耳法。该方法包括：在一个蒸煮器内用氢氧化钠处理铝土矿，使铝矿物溶解，然后通过静置、沉淀和三羟基铝(氢氧化物)的煅烧产生氧化铝。
拜耳法存在一些实质性缺陷。首先，铝土矿中依次补足矿石的30％至76％或更多质量百分比的非氧化铝成分，是一种极其污染环境的强碱性“赤泥”，被拒斥在该方法之外。处理这一赤泥将大大增加该方法的运作成本。此外，从经济上考虑，拜耳法通常不适用于活性硅含量大于7％质量百分比的铝土矿沉积物，因为氢氧化铝化合物结晶前需形成不溶性硅酸钠铝，将二氧化硅污染物提取出来。硅酸钠铝的损失意味着铝土矿中铝值产量和作用试剂的损失。
然而，由于缺乏可供选择的合适方法，一个多世纪以来，拜耳法仍然是氧化铝生产的主要方法。
令人惊讶的是，本发明发现，通过改进专利US4,780,112和WO03/074639中的方法，对于含有高比例的铝硅质粘土矿物的碳材料，可以从它的矿物杂质中获取大量的相对纯铝值和/或其它纯化合物。
本发明同样发现，本方法可用于处理其它粘土、淋溶粘土(如铝土矿)以及铝矿石，从而生成出相对纯铝值和/或其它纯化合物。
发明内容
在第一个形式中，本发明提供一种对含铝矿石的原料进行处理，以获取一种或多种金属氟化合物的方法，包括以下步骤：
所述原料与一种氟酸溶液相接触，所述氟酸溶液与铝矿石中的活性矿物质发生反应，生成气态氟化硅以及水溶性金属氟化物和/或金属氟硅酸盐作为反应产物；
将气态氟化硅从反应产物以及未反应的原料物种中分离出来；
将水溶性反应产物从未反应的原料物种中分离出来；
对水溶性反应产物进行处理形成一种固体反应产物，该固体反应产物含有金属氟化物和任选地，金属氟硅酸盐和/或所述金属氟化物和金属氟硅酸盐的水合物；
将所述固体反应产物中的所有金属氟硅酸盐转化为金属氟化物，并将所有低沸点化合物从所述固体反应产物中除去；以及
将所述固体反应产物加热至某一温度，使所述金属氟化物以气态形式挥发出来。
优选地，所述铝矿石包含铝硅酸盐矿物，如粘土或淋溶粘土。
优选地，所述活性矿物质至少包括钛和铝矿物。
优选地，所述金属氟化物为三氟化铝。
优选地，经灰分分析测得，原料总矿物含量中的主矿物(百分比最高)为铝或硅。
原料中的铝矿石或粘土或淋溶粘土成分，优选是高氧化铝矿石或者经灰分分析测得至少含12％质量百分比的氧化铝的粘土，优选的是12％至70％质量百分比，更佳的是24％至55％质量百分比。原料中的矿石或粘土或淋溶粘土所含的二氧化硅成分，可以在淋溶粘土中的1％质量百分比至非淋溶矿石中的82％质量百分比之间变化。
在一个形式中，本发明进一步包含将气态三氟化铝转化成氧化铝的步骤。
优选地，除去低沸点化合物的步骤包括将反应产物加热至所要提取的金属氟化物的升华点以下的某一温度，所述的低沸点化合物是指沸点或升华点低于所要提取的特定金属氟化物的沸点或升华点的化合物。在优选的形式中，除去步骤包括将反应产物加热至某一温度，在该温度下，一个或多个所述的低沸点化合物能以相对纯的形式除去和分离出来。
优选地，除去低沸点化合物的步骤包括加热，使四氟化钛以气态形式和任选地，以其纯固体或氧化钛的形式除去。
除去低沸点化合物的其它优选方法包括溶剂提取、加压、重力分离和/或低沸点化合物的优先化学反应。
在另一个优选形式中，所述的金属氟化物是四氟化钛。
在本发明的一个实施例中，原料是一种含有铝粘土杂质的碳材料。碳材料的优选形式包括煤，其中包括褐煤、焦炭、无烟煤、木炭、石墨及类似物。
优选地，碳材料是一种含有1％至50％质量百分比的灰分含量的煤，例如含有4％至30％质量百分比的灰分含量。
在另一个实施例中，原料是铝矿石或铝粘土，例如，一种淋溶铝粘土，如源于红土的铝土矿。
本发明的进一步形式是提供一种对铝土矿原料进行处理，获取一种或多种铝化合物的方法，包括以下步骤：
所述原料与一种氟酸溶液相接触，氟酸溶液与原料中的铝值和其它活性矿物质发生反应，生成气态氟化硅以及水溶性金属氟化物和/或金属氟硅酸盐；
将气态氟化硅从反应产物以及未反应的原料物种中分离出来；
将反应产物从未反应的原料物种中分离出来；
对反应产物进行处理以形成一种含有三氟化铝和/或其水合物的固体反应产物；以及
将三氟化铝和/或其水合物从反应产物中分离出来。
优选地，三氟化铝的分离包括以下步骤：
从所述的固体反应产物中除去低沸点化合物；以及
将所述的固体反应产物加热至某一温度，使气态三氟化铝挥发出来。
本发明的更进一步形式是提供一种对含有铝和钛矿石的原料进行处理，以获取一种或多种钛化合物的方法，包括以下步骤：
所述原料与一种氟酸溶液相接触，所述氟酸溶液与铝矿石中的铝和钛值及其它活性矿物质发生反应，生成气态氟化硅以及水溶性金属氟化物和/或金属氟硅酸盐作为反应产物；
将气态氟化硅从水溶性反应产物以及未反应的原料物种中分离出来；
将水溶性反应产物从未反应的原料物种中分离出来；
对水溶性反应产物进行处理以形成一种固体反应产物，该固体反应产物含有钛和铝金属氟化物，任选地钛和铝金属氟硅酸盐和/或所述钛和铝氟化物和金属氟硅酸盐的水合物；以及
将所述的固体反应产物加热至某一温度，使所述的钛金属氟化物以气态形式挥发出来。
优选地，所述的铝和钛矿石中的主要矿物成分为铝和/或硅矿物。
本发明的进一步形式包括执行本方法的设备以及由本方法制得的化合物，如铝、钛和硅化合物。
本发明的其它形式在权利要求中陈述。
附图说明
现将引用附图对本发明的优选实施例作进一步的说明，其中：
图1是依据现有技术WO03/074639的碳材料纯化方法流程图；
图2是依据本发明的第一个实施例，对由图1的氧化铝生产方法获得的水溶性反应产物进行处理的流程图；以及
图3是依据本发明的第二个实施例，对铝矿石进行处理以生产出氧化铝的方法流程图。
优选的具体实施方式
图1表示一种依据专利WO03/074639，对不纯的碳材料进行处理的方法。
本方法以碳材料为例进行说明，可应用于如煤、石墨及类似的材料。
本方法的细节在专利WO03/074639中得到充分的说明，现通过引用的方式将该专利并入本文中。涉及矿物质(特别是粘土)从碳材料中释放的步骤将以摘要的形式进行重复说明。对所释放的矿物进行纯化的附加步骤则作详细说明，对所释放的矿物进行纯化是为了以一种有用的而且环保的形式提供大量的矿物。
进行分离和纯化的矿物质的大小通常在2mm以下，但并不仅限于此，对方法参数(如反应器大小和驻留时间)进行适当调整后，大颗粒能被有效地处理。这些材料经过一个漏斗20和进料单元25进入一系列的反应器中，例如一个流动、搅拌或旋转纯化反应器30，搅拌反应器55和两段式管状反应器65A、65B，如专利WO03/074639所述。可根据材料本身及其性质，如密度，联合使用这些反应器。
在这些反应器中对矿物质(特别是粘土)进行的氟酸溶液处理，可以使用氟化氢、氢氟矽酸，或者优选地使用氟化氢和氢氟矽酸的三元混合物。氟化氢和氢氟矽酸的混合可以在反应器外部完成，例如在一个吸收皿54中，也可以在反应器内部完成，由氟化氢HF与二氧化硅SiO2反应而成。
优选地，氟酸溶液用氢氟矽酸饱和(约为32％质量百分比，但取决于温度)，并对氟化氢的浓度进行调整以达到期望的酸度或pH值。
由于氟酸溶液被氢氟矽酸饱和，反应产生的SiF4将以气态形式存在。进入反应器的酸进料可以是期望的氢氟矽酸饱和状态，也可以是未饱和状态，而氢氟矽酸饱和状态是由上述的HF与SiO2的反应实现。
优选地，反应在约30～80℃的温度下进行，更佳地约65～80℃，最佳地约70℃。
在反应器系列的末端，分离器16将输出流分离成固体流67和混合的液体/煤流66，固体流67包括大量未反应的固体，如钝化铁化合物，而混合的液体/煤流66可随后作进一步的物理分离，例如在带式过滤器70、交变混合罐71，73，75以及分离器，如离心机或带式过滤器72，74，76中进行分离。大部分矿物材料已被除去的煤按专利WO03/074639所述的例子作进一步处理，而液体流则按下述方法作进一步处理。
图2是将线路66中，从分离器16获得的混合液体/煤流中的液体部分分离出来的流程图，其中，碳材料起始进料含有大量的铝矿石或铝硅质粘土或淋溶粘土杂质，如主要在煤流中发现的矿物带。
将图2的方法链接到图1的方法流程图中包含在虚线100内的部分，相似的标号用于类似的项目。
典型地，煤含有约1％～50％质量百分比的总矿物(灰分)含量，更常见的是约4％～30％，其中主要包含铝矿石或粘土材料以及其它矿物内含物，如黄铁矿FeS2和石英SiO2。该矿物含量中，典型地，约15％～35％质量百分比为铝，约50％～80％质量百分比为硅(经灰分分析)，并含有相当数量的钛和铁。
粘土是页硅酸盐矿物，在硅酸盐片之间含有大比例的水，这使它们具有特征性的物理性质。煤中发现的粘土矿物的主族为高岭石、绿泥石、蒙脱石和伊利石族。粘土通常在岩石的原地风化或者二次沉积作用中形成，但也可以在主要的火成岩或变质岩环境中形成。
煤中存在的主要粘土矿物典型为高岭石Al2Si2O5(OH)4、绿泥石(MgFeAl)6(SiAl)4O10(OH)8、伊利石以及复合层粘土，伊利石与白云母KAl2(Si3Al)O10(OH)2相似，但含更少的K+，更多的SiO2和H2O，并含有少量的Mg和Fe，而复合层粘土通常自由地位于在伊利石与蒙脱石和/或绿泥石混合物的隔层之间。粘土格子内也可能存在少量的其它金属阳离子。
液体流102含有水溶性金属氟化物和/或氟硅酸盐的混合物，该混合物是在纯化反应器30、55、65A、65B或其联合中，由氟酸进料24(见图1)和/或58与碳材料进料25中的某些杂质反应生成的。液体流中的金属氟化物和/或金属氟硅酸盐可以是铝Al、钛Ti、钙Ca、镁Mg的化合物，但并不仅限于这些。对粘土中一个起始矿物，或者杂质的其它主成份的碳基质中的矿物杂质进行的纯化，典型地但并非唯一地以钝化铁值为例，钝化铁值持续通入分离器16(见图1)中而不与碳材料流发生反应，并以流体67(见图1)排出，流体67为高纯值氧化铁或其它铁化合物。在另一个例子中，起始材料中的二氧化硅杂质以气态SiF4的形式经通气管路59挥发出来，并被进一步纯化，如下述讨论。
从图1中的过滤器70和/或分离器72获得的金属氟化物和/或金属氟硅酸盐的混合溶液，最后进入结晶器80中，或者部分转移至图1中的吸收器54，部分转移至结晶器80。进入结晶器的溶液通过加热浓缩，沉淀形成金属氟化物和金属氟硅酸盐的混合晶体。水、HF和SiF4以气态形式106挥发出来，进入脱水阶段82，83，84，86，与无水三氟化铝AlF3、氟硅酸钙CaSiF6或其它不与HF和SiF4反应的脱水材料相接触，如专利WO2004/057043中的完整说明。
气态HF和SiF4 107返回至三元酸吸收器54中，随后将对此作更详细的说明。
图2实例中的金属氟化物和金属氟硅酸盐的混合晶体主要包含三氟化铝AlF3和四氟化钛TiF4，混合晶体需通过一系列的升华/沸腾室、分离器或反应器。
对粘土中的一个起始矿物，或者碳基质中的矿物杂质进行的纯化，以所述的混合晶体为例，在一个升华/沸腾室中对混和晶体进行逐步加热，从而将AlF3和其它晶体中的结合水除去，所述的升华/沸腾室本身可能是复式室。晶体通过升华/沸腾室/复式室时进行持续加热，最终使TiF4晶体在约300℃、大气压力下，在升华室108中发生升华，所产生的高纯度气态TiF4 109可通过一个热水解反应器110，TiF4气体在热水解反应器中与流体112相接触，生成高纯度二氧化钛TiO2固体114和气态HF 116。所产生的TiO2纯度高，适于收集和出售，而HF则返回至三元酸吸收器54或结晶器80中。
在一个未进行说明的可选实施例中，高纯度TiF4气体109可以冷却形成一种高纯度固体，冷却方式与下述AlF3的冷却方式类似，TiF4亦可以反应生成另一种纯的钛化合物。
若有需要，残留的金属氟化物晶体117随后可继续通过分离器和/或反应器和/或升华/沸腾室(图中未表示)。例如，在升华/沸腾室中，通过控制逐步升高的温度，可除去沸点或升华点比期望提取的金属氟化物的升华点低的所有其它化合物，本实施例中，期望提取的金属氟化物为三氟化铝(1个大气压下的升华点约为1260～1300℃)。
可选择地或附加地，优先反应或溶剂提取或密度分离或压力变化等其它方法也可用于除去沸点或升华点比三氟化铝低的其它化合物。
优选地，结晶器的下游操作，至少到AlF3升华室，应在低压下在进行，所述的低压是指小于4个大气压，优选地小于2个大气压，最佳地小于1个大气压或者为1个大气压。
AlF3与更高沸点化合物的残留晶体混合物随后通过一个AlF3升华室118，升华室的温度约为1260～1300℃(1个大气压下)。
优选地，升华室镶有纯的黄铁矿型石墨并且处于惰性环境中，其中黄铁矿型石墨通过专利WO03/074639或WO84/04759所述的方法进行纯化，惰性环境能防止发生不必要的反应，从而避免气态AlF3被污染。然而，也可使用高铝质耐火***，或其它兼容的耐火***。
对粘土中的一个起始矿物，或者碳基质中的矿物杂质进行的分离和纯化，在另一个实施例中，三氟化铝升华室118排出的气态AlF3 120被收集和冷却122，以高纯度AlF3固体124排出，或者任选地，在热水解反应器126中与流体128一起进行热水解，生成高纯度氧化铝Al2O3 130，或者同时进行这两种处理。高纯度AlF3和Al2O3均可收集起来出售。再次，热水解反应生成的气态HF 132返回至三元酸吸收器54或结晶器80中。
在三元酸吸收器54中，返回的HF和SiF4与水溶性氟酸溶液相接触，以补充HF和氟硅酸H2SiF6的浓度，返回至反应器***中。除了有一部分需要在相应的温度下形成H2SiF6饱和溶液以外，例如在某一温度下约32％质量百分比的H2SiF6，其余所有SiF4将直接通过三元酸吸收器而不被吸收，并且与反应器***产生的气态SiF4流合并，作进一步处理。
HF、H2SiF6和H2O的三元酸溶液返回至反应器***。
三元酸吸收器的进一步细节在专利WO2004/057043中进行了说明。
对粘土中的一个起始矿物，或者碳基质中的矿物杂质进行的分离和纯化，在另一个实施例中，本方法的各个环节所产生的气态SiF4将通过一个清洗室134，清洗室包含饱和的氟硅酸(在本方法内进行浓缩和纯化)。因此，气态SiF4能直接通过清洗室而不被吸收，并且以纯化合物的形式进入热水解反应器32中，与水进料136相接触进行热水解，从而生成可进行收集和出售的二氧化硅SiO2固体138和/或凝胶。热水解作用生成的液体流140是H2SiF6的饱和液体流，用于清洗室中，并且最后返回至三元酸吸收器54和反应器***中。
在一个未进行说明的可选实施例中，气态SiF4可以便于运输和出售的形式进行收集，或者用于进一步处理。值得注意的是，这会导致氟的净损失，从而需要对氟进行补充。
三氟化铝升华后，可能会有少量的高沸点材料以固体形式残留，主要是金属氟化物，如氟化钙CaF2晶体142。这一流体可通过一个HF回收反应器144，在回收反应器中，CaF2晶体与发烟硫酸/硫酸H2SO4 146相接触，从而生成可回收的HF 147以及可进行出售或处置的石膏CaSO4 148，该流体也可作进一步的纯化，例如将温度控制在1300℃以上。
CaF2的额外补充进料(图中未表示)可以由图2和图3中的HF回收反应器144提供。
图3是依据本发明的第二个实施例对铝矿石进行处理的流程图。
图3给出的实施例中，但不仅限于该实施例，铝矿石来源于韦帕沉积物(澳大利亚)，大致含有下列成分：
三氧化二铝Al2O3        50％～55％质量百分比
二氧化硅Al2O3          4％～5％质量百分比
三氧化二铁Fe2O3      12％～17％质量百分比
水/其它              25％～26％质量百分比
然而，值得注意的是，本发明适用于处理大范围的铝土矿成分，包括那些氧化铝含量更低，而二氧化硅和活性二氧化硅含量更高的铝土矿。
铝土矿150以细粒状形式(也可以是更大粒径)进入反应器系列152中，在专利WO2004/057043、WO03/074639和US4,780,112所述的条件下，与三元氟酸溶液相接触。
图3所示的实施例中，反应器温度约为70℃。
铝土矿与氟酸溶液反应生成一种活性物种的水溶性金属氟化物和氟硅酸盐溶液，所述的活性物种主要是Al、Ti和Ca，所生成的水溶性金属氟化物和氟硅酸盐溶液可从固体流中分离出来并进行处理，如上述引用图2的说明。
铝土矿中的二氧化硅含量与酸反应生成SiF4，SiF4按图2所述的方法进行处理。
从反应器排出的未反应固体主要是氧化铁154，氧化铁适于通过本技术领域熟悉的方法作进一步处理，以回收铁含量，例如作为钢铁制造的原料。
因此，本发明能够对铝土矿中具有经济价值的成分进行回收和纯化，以作进一步的处理，并且不会产生大量的在拜耳法中形成的强碱性“赤泥”，其中，典型的成分是铝、硅、铁和钛，以及任选地，钙化合物，但并非仅限于这些。此外，对氟反应产物进行适当处理后，本方法所使用的氟酸试剂大部分可被回收再循环使用，而本方法的终产物以其相应的惰性氧化物或硫化物的形式存在，但并非仅限于此。
在本说明书中，“包含”一词应理解为它的开放性含义，即“包括”的意思，因此不限于它的封闭性含义，即“仅由……组成”。略
本发明对特定的实施例进行了说明，本技术领域的技术人员应当理解，在不背离其必要技术特征的前提下，本发明亦可以其它特殊形式来实施。因此，本实施例和实例应当在所说明的以及未限制的各个方面上加以考虑，本发明的范围在权利要求中进行指明，而非在前述的说明中进行指明，因此，在权利要求的等价含意和范围内作出的所有变化均包括于权利要求中。作进一步理解，对于本发明所属技术领域的技术人员公知的现有技术，此处不作任何引用，除非出现相反的指示。

Claims (22)

1、一种对含铝矿石的原料进行处理，以获取一种或多种金属氟化合物的方法，包括以下步骤：
所述原料与一种氟酸溶液相接触，所述氟酸溶液与铝矿石中的活性矿物质发生反应，生成气态氟化硅以及水溶性金属氟化物和/或金属氟硅酸盐作为反应产物；
将气态氟化硅从反应产物以及未反应的原料物种中分离出来；
将水溶性反应产物从未反应的原料物种中分离出来；
对水溶性反应产物进行处理，形成一种固体反应产物，所述固体反应产物含有金属氟化物和任选地，金属氟硅酸盐和/或所述金属氟化物和金属氟硅酸盐的水合物；
将所述固体反应产物中所有的金属氟硅酸盐转化为金属氟化物，并将所有的低沸点化合物从所述固体反应产物中除去；以及
将所述固体反应产物加热至某一温度，使所述金属氟化物以气态形式挥发出来。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属氟化合物为四氟化钛或三氟化铝。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述金属氟化合物为三氟化铝。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述原料至少含有铝、硅、铁和钛矿物。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述铝矿石包含一种或多种铝硅酸盐材料。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述一种或多种铝硅酸盐材料包含粘土或淋溶粘土。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述一种或多种铝硅酸盐材料包含淋溶粘土。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述淋溶粘土为铝矿石。
9、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述除去所有低沸点化合物的步骤包含加热使四氟化钛以气态形式除去。
10、根据权利要求9所述的方法，进一步包含将气态四氟化钛转化成四氟化钛固体或二氧化钛的步骤。
11、根据权利要求3所述的方法，进一步包含将所产生的气态三氟化铝转化成三氟化铝固体或氧化铝的步骤。
12、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：除去低沸点化合物的步骤包括将反应产物加热至三氟化铝升华点以下的某一温度。
13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：除去步骤包括将反应产物加热至可除去一种或多种所述低沸点化合物的温度。
14、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：原料为一种含有粘土杂质的碳材料。
15、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：原料为一种含有铝含量的铝矿石，径灰分分析，铝含量至少含12％质量百分比的铝。
16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：原料为一种高铝粘土或淋溶高铝粘土。
17、根据权利要求16所述的方法，其特征在于：原料为一种淋溶高铝粘土。
18、根据权利要求15或17所述的方法，其特征在于：铝矿石或淋溶高铝粘土为铝土矿。
19、一种对铝矿石原料进行处理，以获取一种或多种铝化合物的方法，包括以下步骤：
所述原料与一种氟酸溶液相接触，氟酸溶液与原料中的铝值和其它活性矿物质发生反应，生成气态氟化硅以及水溶性金属氟化物和/或金属氟硅酸盐；
将气态氟化硅从反应产物以及未反应的原料物种中分离出来；
将水溶性反应产物从未反应的原料物种中分离出来；
对水溶性反应产物进行处理，形成一种含有三氟化铝和/或其水合物的固体反应产物；以及
将三氟化铝和/或其水合物从固体反应产物中分离出来。
20、根据权利要求19所述的方法，其特征在于：三氟化铝的分离包括以下步骤：
将所述固体反应产物中的所有氟硅酸铝转化成三氟化铝；
将所有低沸点化合物从所述固体反应产物中除去；以及
将所述固体反应产物加热至某一温度，使气态三氟化铝挥发出来。
21、一种对含有铝和钛矿石的原料进行处理，以获取一种或多种钛化合物的方法，包括以下步骤：
所述原料与一种氟酸溶液相接触，所述氟酸溶液与铝矿石中的铝和钛值及其它活性矿物质发生反应，生成气态氟化硅以及水溶性金属氟化物和/或金属氟硅酸盐作为反应产物；
将气态氟化硅从水溶性反应产物以及未反应的原料物种中分离出来；
将水溶性反应产物从未反应的原料物种中分离出来；
对水溶性反应产物进行处理形成一种含有钛和铝金属氟化物，任选地钛和铝金属氟硅酸盐和/或所述钛和铝金属氟化物和/或金属氟硅酸盐的水合物的固体反应产物；以及
将所述固体反应产物加热至某一温度，使所述钛金属氟化物以气态形式挥发出来。
22、根据权利要求21所述的方法，其特征在于：所述铝和钛矿石中的主要矿物成分为铝和/或硅矿物。
CNA2006800519869A 2005-12-14 2006-12-14 铝矿中矿物的提取与纯化 Pending CN101336209A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2005907032A AU2005907032A0 (en) 2005-12-14 Extraction and Purification of Minerals from Aluminium Ores
AU2005907032 2005-12-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101336209A true CN101336209A (zh) 2008-12-31

Family

ID=38162486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800519869A Pending CN101336209A (zh) 2005-12-14 2006-12-14 铝矿中矿物的提取与纯化

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20100129279A1 (zh)
EP (1) EP1976800A1 (zh)
CN (1) CN101336209A (zh)
AU (1) AU2006324392A1 (zh)
BR (1) BRPI0619870A2 (zh)
CA (1) CA2633073A1 (zh)
EA (1) EA200870034A1 (zh)
WO (1) WO2007068057A1 (zh)
ZA (1) ZA200805844B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103936044A (zh) * 2014-02-26 2014-07-23 贵州万方铝化科技开发有限公司 制备含铝化合物的过程中高效循环利用氟化物的方法
CN105110359A (zh) * 2015-09-09 2015-12-02 洛阳国兴矿业科技有限公司 一种利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法
CN105197971A (zh) * 2015-09-09 2015-12-30 洛阳国兴矿业科技有限公司 采用化学浮选法从低品铝土矿中除硅的工艺
CN105197973A (zh) * 2015-09-09 2015-12-30 洛阳国兴矿业科技有限公司 利用低品铝土矿制取氧化铝的方法
CN106336233A (zh) * 2016-08-29 2017-01-18 中南大学 一种分离铝土矿中钛、铁的方法
CN108579662A (zh) * 2018-04-20 2018-09-28 内江师范学院 一种从低品位高岭土中制备SiO2/Al2O3复合材料的方法
CN112400028A (zh) * 2018-07-03 2021-02-23 巴西博泽尔公司 钙、铝及硅合金以及其生产方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9301440B1 (en) * 2014-07-15 2016-04-05 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Compositions and methods of treating animal manure
CN105197972B (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 洛阳国兴矿业科技有限公司 低品铝土矿脱硅方法
CN110320881B (zh) * 2019-08-06 2022-03-22 张华东 一种火力发电厂智慧燃料***

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4132765A (en) * 1975-06-26 1979-01-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Recovery of fluoride values
JPS5236596A (en) * 1975-09-18 1977-03-19 Onoda Kagaku Kogyo Kk Method for production of high purity cryolite
EP0679611B1 (en) * 1994-04-28 1999-07-28 Sumitomo Chemical Company Limited Method for producing alpha-alumina powder
US6468483B2 (en) * 2000-02-04 2002-10-22 Goldendale Aluminum Company Process for treating alumina-bearing ores to recover metal values therefrom
AUPS091102A0 (en) * 2002-03-05 2002-03-28 Karalee Research Pty Ltd Method for treating carbonaceous materials
AU2002953499A0 (en) * 2002-12-20 2003-01-09 Advortech Holdings Pty Ltd Process for purifying inorganic materials
CN1257105C (zh) * 2004-04-30 2006-05-24 李克平 一种利用氟硅酸制备氟化铝的方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103936044A (zh) * 2014-02-26 2014-07-23 贵州万方铝化科技开发有限公司 制备含铝化合物的过程中高效循环利用氟化物的方法
CN103936044B (zh) * 2014-02-26 2015-09-23 贵州天合国润高新材料科技有限公司 制备含铝化合物的过程中高效循环利用氟化物的方法
CN105110359A (zh) * 2015-09-09 2015-12-02 洛阳国兴矿业科技有限公司 一种利用低品位铝土矿制备氟化铝的方法
CN105197971A (zh) * 2015-09-09 2015-12-30 洛阳国兴矿业科技有限公司 采用化学浮选法从低品铝土矿中除硅的工艺
CN105197973A (zh) * 2015-09-09 2015-12-30 洛阳国兴矿业科技有限公司 利用低品铝土矿制取氧化铝的方法
CN106336233A (zh) * 2016-08-29 2017-01-18 中南大学 一种分离铝土矿中钛、铁的方法
CN108579662A (zh) * 2018-04-20 2018-09-28 内江师范学院 一种从低品位高岭土中制备SiO2/Al2O3复合材料的方法
CN112400028A (zh) * 2018-07-03 2021-02-23 巴西博泽尔公司 钙、铝及硅合金以及其生产方法
US11486027B2 (en) 2018-07-03 2022-11-01 Bozel Brasil Sa Calcium, aluminum and silicon alloy, as well as a process for the production of the same
US11486026B2 (en) 2018-07-03 2022-11-01 Bozel Brasil Sa Calcium, aluminum and silicon alloy, as well as a process for the production of the same

Also Published As

Publication number Publication date
AU2006324392A1 (en) 2007-06-21
CA2633073A1 (en) 2007-06-21
EP1976800A1 (en) 2008-10-08
US20100129279A1 (en) 2010-05-27
WO2007068057A1 (en) 2007-06-21
EA200870034A1 (ru) 2009-02-27
ZA200805844B (en) 2009-09-30
BRPI0619870A2 (pt) 2011-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101336209A (zh) 铝矿中矿物的提取与纯化
RU2633579C2 (ru) Способы обработки летучей золы
JPS60215525A (ja) アルミナ中の不純物含有量を減少させる方法
EP0606447A1 (en) METHOD FOR PRODUCING TETRAFLUORSILANE AND ALUMINUM FLUORIDE BY DIGESTING A SILICONIC ACID / TONER DEMATRIX WITH HYDROFLUORIC ACID.
CN105967192B (zh) 一种以含硅酸盐的工业废渣为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺及装置
AU771643B2 (en) Production of fumed silica
KR20120110110A (ko) 사플루오르화 규소의 제조 방법
US2994582A (en) Production of cryolite
CN105967191B (zh) 一种以赤泥为原料制备气相白炭黑的工艺及装置
JP2916172B2 (ja) 無機質紛末からの有価成分回収法
WO2005108290A1 (en) Improved process for production of pure amorphous silica from quartz preferably to be used as filler material
US20090252662A1 (en) Process for purifying inorganic materials
US20050163688A1 (en) Process for removal of impurities from secondary alumina fines and alumina and/or fluorine containing material
RU2140396C1 (ru) Способ получения криолита
JPS62158111A (ja) 地熱水からシリカを回収する方法
Gelmboldt FLUOROSILICIC ACID: SECONDARY RAW MATERIAL AND REAGENT IN TECHNOLOGICAL PRACTICE AND PREPARATIVE SYNTHESIS (A REVIEW).
WO2007030029A1 (fr) Procede de desilication de matieres premieres minerales

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20081231

C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned