CN104030329A - 一种含铝资源综合利用的方法 - Google Patents

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本发明属资源综合利用的方法，尤其涉及一种含铝资源综合利用的方法，包括下述步骤：（1）将硫酸铵加热，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气；（2）将含铝资源与步骤（1）的硫酸氢铵混合，并加入水或洗液；（3）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣；（4）将步骤（3）所得溶液加入氨水或氨气，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤；（5）将步骤（4）得到的硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到硫酸铵固体；（6）将步骤（4）得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。本发明能耗低，氧化铝及铁的浸出率高，有效成分富集程度高，生产成本低。

Description

一种含铝资源综合利用的方法
技术领域
本发明属资源综合利用的方法，尤其涉及一种含铝资源综合利用的方法。
背景技术
多年来，随着国民经济的快速发展，我国铝工业获得的空前发展，氧化铝作为电解铝的原料也发展十分迅猛，已经成为世界上氧化铝的第一生产大国，目前我国氧化铝企业达40多家，已建和在建产能达5050多万吨/年，其中处理国内铝土矿的产能为3700万吨/年。2012年全国氧化铝产量3769.6万吨，是世界第一大氧化铝生产国。但我国是铝土矿资源相对贫乏的国家，目前我国查明和推断的铝土矿资源储量对我国氧化铝工业保证程度低，而且随着中国氧化铝消费和生产能力的不断扩大，我国铝土矿的保证程度将进一步降低，可见国内铝土矿资源短缺与需求旺盛的矛盾日益突出，铝土矿资源已成为制约中国铝工业可持续发展的瓶颈。目前采用的氧化铝生产方法主要有拜耳法、烧结法和联合法，其中拜耳法是最主要的生产工艺方法，单纯的烧结法由于能耗大成本高基本已经被市场淘汰，联合法（包括混联法、并联法及串联法）在处理低品位矿石上还存在少量的应用。由于矿石品位（矿石铝硅比）对现行氧化铝生产成本影响很大，目前存在的方法均不适合处理低品位铝土矿或是铝资源。所以，开发新的工艺技术处理含铝资源（如高铝粉煤灰、铁铝共生矿、三水铝石、一水硬铝石等）是目前行业研究的热点问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种能耗低，氧化铝及铁的浸出率高，有效成分富集程度高，生产成本低的含铝资源综合利用的方法。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
一种含铝资源综合利用的方法，其特征在于，包括下述步骤。
（1）将硫酸铵加热至200~400℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气。
（2）将磨矿后的含铝资源与步骤（1）来的硫酸氢铵混合，并加入水或洗液，进行加热反应。
（3）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离。
（4）将步骤（3）所得溶液加入氨水或氨气，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤。
（5）将步骤（4）得到的硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到硫酸铵固体。
（6）将步骤（4）得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。
作为一种优选方案，本发明所述步骤（6）中，将步骤（4）得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过拜耳法工艺得到冶金级氧化铝和高铁渣。
作为一种优选方案，本发明所述步骤（2）中，加热至80~280℃进行反应，反应时间5~150min。
进一步地，本发明所述含铝资源为含有氧化铝和金属铝的一水硬铝石型铝土矿、一水软铝石型铝土矿、三水铝石型铝土矿、铁铝共生矿、高铝粉煤灰或高铝煤矸石的资源。
更进一步地，本发明所述步骤（5）中，得到的硫酸铵固体后，返回步骤（1）循环使用。
另外，本发明所述硫酸氢铵与含铝资源中氧化铝及氧化铁的摩尔比为5～18。
进一步地，本发明所述步骤（6）中，高铁渣作为炼铁原料或铁红。
一种含铝资源综合利用的方法，当含铝资源中铁含量低时，可包括下述步骤。
（1）将硫酸铵加热至200~400℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气。
（2）将磨矿后的含铝资源与步骤（1）来的硫酸氢铵混合，并加入水或洗液，进行加热反应。
（3）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离。
（4）对步骤（3）得到的溶液进行除铁，使溶液铁离子含量降低至20mg/L以下。
（5）加入氨水或氨气，得到氢氧化铝和硫酸铵溶液。
（6）氢氧化铝直接焙烧制备氧化铝，硫酸铵经蒸发结晶分离后后返回步骤（1）循环使用。
一种含铝资源综合利用的方法，当含铝资源中铁含量低时，可包括下述步骤。
（1）将硫酸铵加热至200~400℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气。
（2）将磨矿后的含铝资源与步骤（1）来的硫酸氢铵混合，并加入水或洗液，进行加热反应。
（3）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离。
（4）对步骤（3）得到的溶液进行除铁，使溶液铁离子含量降低至20mg/L以下。
（5）将步骤（4）得到的溶液进行蒸发降温结晶，得到硫酸铝铵固体。
（6）硫酸铝铵固体直接加热进行分解，得到氧化铝、氨气及三氧化硫。
（7）氨气及三氧化硫由氨水进行吸收，得到硫酸铵溶液，经蒸发结晶分离后返回步骤（1）循环使用。
进一步地，本发明所述步骤（3）中，所得高硅渣用于制备高硅填料、白炭黑、硅胶、水玻璃、活性硅酸钙及偏硅酸钠中的一种或两种以上的混合物；所述步骤（4）溶液除铁采用重结晶除铁、树脂交换除铁、萃取除铁、针铁矿法除铁或黄铵铁钒法。
本发明的优点效果：本发明不添加任何助剂，可使含铝资源中中氧化铝和铁有效浸出，氧化铝的浸出率可达到85%以上，铁的浸出率可达90%以上。本发明工艺流程中实现了硫酸铵的循环，得到氧化铝产品、优质炼铁原料高铁渣、氧化硅富集程度高的高硅渣，实现资源综合利用，整个过程没有废气、废液、废渣的排出。整体工艺主要为液相反应，能耗低，尤其适合含硅高的含铝资源。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明的含铝资源综合利用的方法流程框图。
图2为本发明铁含量低时含铝资源综合利用方法一种实施方式流程框图。
图3为本发明铁含量低时含铝资源综合利用方法另一种实施方式流程框图。
具体实施方式
实施例1。
将硫酸铵加热至300℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气，氨气用水进行吸收制成氨水。将1000kg三水铝石型铝土矿磨矿后与上述硫酸氢铵混合，并加入水，加热至90℃进行反应，反应时间60min，硫酸氢铵与三水铝石型铝土矿中氧化铝及氧化铁的摩尔比为7。反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；向得到的溶液中加入上面氨气回收制备的氨水得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤；硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到的硫酸铵固体返硫酸铵分解循环使用，实现硫酸铵在整体工艺中的循环。氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣。拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、***降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧等工序。拜耳法氧化铝生产工艺是将铝土矿中的氧化铝用晶种从铝酸钠溶液中析出氢氧化铝，而将溶出度渣及含硅高的矿石另用烧结法处理。拜耳法中的赤泥在用碱预处理后，可回收氧化铝。还可以回收碳酸钠。
实施例2。
将硫酸铵加热至200℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气，氨气用水进行吸收制成氨水。将1000kg一水软铝石型铝土矿磨矿后与上述硫酸氢铵混合，并加入水，加热至145℃进行反应，反应时间90min，硫酸氢铵与一水软铝石型铝土矿中氧化铝及氧化铁的摩尔比为12。反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；向得到的溶液中加入上面氨气回收制备的氨水得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤；硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到的硫酸铵固体返硫酸铵分解循环使用，实现硫酸铵在整体工艺中的循环。氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例3。
将硫酸铵加热至400℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气，氨气用水进行吸收制成氨水。将1000kg高铝粉煤灰磨矿后与上述硫酸氢铵混合，并加入水，加热至280℃进行反应，反应时间30min，硫酸氢铵与高铝粉煤灰中氧化铝及氧化铁的摩尔比为18。反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；向得到的溶液中加入上面氨气回收制备的氨水得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤；硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到的硫酸铵固体返硫酸铵分解循环使用，实现硫酸铵在整体工艺中的循环。氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例4。
将硫酸铵加热至300℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气，氨气用水进行吸收制成氨水。将1000kg一水硬铝石型铝土矿磨矿后与上述硫酸氢铵混合，并加入水，加热至200℃进行反应，反应时间180min，硫酸氢铵与一水硬铝石型铝土矿中氧化铝及氧化铁的摩尔比为15。反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；向得到的溶液中加入上面氨气回收制备的氨水得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤；硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到的硫酸铵固体返硫酸铵分解循环使用，实现硫酸铵在整体工艺中的循环。氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例5。
将硫酸铵加热至300℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气，氨气用压缩机送至后续工艺。将1000kg高铝煤矸石磨矿后与上述硫酸氢铵混合，并加入水，加热至160℃进行反应，反应时间120min，硫酸氢铵与高铝煤矸石中氧化铝及氧化铁的摩尔比为12。反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；向得到的溶液中通入氨气压缩机送来的氨气得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤；硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到的硫酸铵固体返硫酸铵分解循环使用，实现硫酸铵在整体工艺中的循环。氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例6。
将硫酸铵加热至300℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气，氨气用水进行吸收制成氨水。将1000kg铁铝共生矿磨矿后与上述硫酸氢铵混合，并加入水，加热至80℃进行反应，反应时间180min，硫酸氢铵与铁铝共生矿中氧化铝及氧化铁的摩尔比为9。反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；向得到的溶液中加入上面氨气回收制备的氨水得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤；硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到的硫酸铵固体返硫酸铵分解循环使用，实现硫酸铵在整体工艺中的循环。氢氧化铝和氢氧化铁固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣。
实施例7。
将硫酸铵加热至300℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气，氨气用水进行吸收制成氨水。将1000kg高铝粉煤灰磨矿后与上述硫酸氢铵混合，并加入水，加热至170℃进行反应，反应时间120min，硫酸氢铵与高铝煤矸石中氧化铝及氧化铁的摩尔比为9。反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；得到的溶液进行采用树脂交换除铁，使溶液铁离子含量降低至20mg/L以下；向除铁后溶液中加入氨气回收制备的氨水，得到氢氧化铝和硫酸铵溶液；氢氧化铝直接焙烧制备氧化铝，硫酸铵经蒸发结晶分离后返回硫酸铵分解循环使用。
实施例8。
将硫酸铵加热至300℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气，氨气用水进行吸收制成氨水。将1000kg高铝粉煤灰磨矿后与上述硫酸氢铵混合，并加入水，加热至230℃进行反应，反应时间90min，硫酸氢铵与高铝煤矸石中氧化铝及氧化铁的摩尔比为5。反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；得到的溶液进行采用重结晶除铁，使溶液铁离子含量降低至20mg/L以下；溶液进行蒸发降温结晶，得到硫酸铝铵固体；硫酸铝铵固体直接加热进行分解，得到氧化铝、氨气及三氧化硫；氨气及三氧化硫由上述得到的氨水进行吸收，得到硫酸铵溶液，经蒸发结晶分离后硫酸铵分解循环使用。
实施例9。
除铁采用萃取除铁，其它实施条件与实施例7相同。
实施例10。
除铁采用针铁矿法除铁，其它实施条件与实施例8相同。
实施例1。
除铁采用黄铵铁钒法除铁，其它实施条件与实施例7相同。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含铝资源综合利用的方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）将硫酸铵加热至200~400℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气；
（2）将磨矿后的含铝资源与步骤（1）来的硫酸氢铵混合，并加入水或洗液，进行加热反应；
（3）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；
（4）将步骤（3）所得溶液加入氨水或氨气，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀及硫酸铵溶液，然后进行固液分离洗涤；
（5）将步骤（4）得到的硫酸铵溶液进行蒸发结晶分离，得到硫酸铵固体；
（6）将步骤（4）得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。
2.根据权利要求1所述的含铝资源综合利用的方法，其特征在于：所述步骤（6）中，将步骤（4）得到的氢氧化铝和氢氧化铁固体经过拜耳法工艺得到冶金级氧化铝和高铁渣。
3.根据权利要求2所述的含铝资源综合利用的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，加热至80~280℃进行反应，反应时间5~150min。
4.根据权利要求3所述的含铝资源综合利用的方法，其特征在于：所述含铝资源为含有氧化铝和金属铝的一水硬铝石型铝土矿、一水软铝石型铝土矿、三水铝石型铝土矿、铁铝共生矿、高铝粉煤灰或高铝煤矸石的资源。
5.根据权利要求4所述的含铝资源综合利用的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，得到的硫酸铵固体后，返回步骤（1）循环使用。
6.根据权利要求1～5之任一所述的含铝资源综合利用的方法，其特征在于：所述硫酸氢铵与含铝资源中氧化铝及氧化铁的摩尔比为5～18。
7.根据权利要求6所述的含铝资源综合利用的方法，其特征在于：所述步骤（6）中，高铁渣作为炼铁原料或铁红。
8.一种含铝资源综合利用的方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）将硫酸铵加热至200~400℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气；
（2）将磨矿后的含铝资源与步骤（1）来的硫酸氢铵混合，并加入水或洗液，进行加热反应；
（3）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；
（4）对步骤（3）得到的溶液进行除铁，使溶液铁离子含量降低至20mg/L以下；
（5）加入氨水或氨气，得到氢氧化铝和硫酸铵溶液；
（6）氢氧化铝直接焙烧制备氧化铝，硫酸铵经蒸发结晶分离后后返回步骤（1）循环使用。
9.一种含铝资源综合利用的方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）将硫酸铵加热至200~400℃，进行分解，产生硫酸氢铵和氨气；
（2）将磨矿后的含铝资源与步骤（1）来的硫酸氢铵混合，并加入水或洗液，进行加热反应；
（3）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到铝离子和铁离子的溶液和过量硫酸氢铵溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；
（4）对步骤（3）得到的溶液进行除铁，使溶液铁离子含量降低至20mg/L以下；
（5）将步骤（4）得到的溶液进行蒸发降温结晶，得到硫酸铝铵固体；
（6）硫酸铝铵固体直接加热进行分解，得到氧化铝、氨气及三氧化硫；
（7）氨气及三氧化硫由氨水进行吸收，得到硫酸铵溶液，经蒸发结晶分离后返回步骤（1）循环使用。
10.根据权利要求8所述的含铝资源综合利用的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所得高硅渣用于制备高硅填料、白炭黑、硅胶、水玻璃、活性硅酸钙及偏硅酸钠中的一种或两种以上的混合物；所述步骤（4）溶液除铁采用重结晶除铁、树脂交换除铁、萃取除铁、针铁矿法除铁或黄铵铁钒法。
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