[發明專利]用復合鹽處理不溶性富鉀鋁礦物生產冶金級砂狀氧化鋁的方法

有效

• 申請號: 201610151243.4
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105819476B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 劉耀馳;曹正海;周科;向玲;張小寧
• 申請（專利權）人: 湖南隆洲馳宇科技有限公司
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司11225
• 代理人: 張皓,李維盈

技術領域

本發明涉及不溶性富鉀鋁礦物的資源綜合利用，具體涉及一種用復合鹽處理不溶性富鉀鋁礦物生產冶金級氧化鋁的方法。

背景技術

不溶性富鉀鋁礦物制取鉀鹽、氧化鋁前景廣闊，在我國，目前僅利用鉀長石制備鉀鹽、氧化鋁的專利就達到近60個，如中國科學院過程工程研究所、昆明冶金研究院及洛陽氟鉀科技有限公司等單均申請了一系列專利，如CN201010590230.X“一種綜合利用鉀長石生產鉀肥和氧化鋁的方法”、CN201110430995.1“鉀長石綜合利用新工藝”、CN201310527135.9“利用鉀長石制取硫酸鉀的工藝”、CN104211094A“利用鉀長石礦生產碳酸鉀、碳酸鈉和氧化鋁的新工藝”等。

雖然已有大量技術開發與專利，但上述工藝過程大都難以實現大規模產業化生產，綜合分析，主要存在如下不足：(1)能耗與物耗較大，如高溫燒結法，采用Na₂CO₃/K₂CO₃進行的高溫燒結還存在原料成本高、雜質分離復雜等問題；(2)酸法處理因雜質含量高而導致成本高，且設備腐蝕嚴重、環境相容性差，尤其是含氟化物的酸法處理，這一問題尤其嚴重；(3)尾渣排放問題，在酸法處理中是難點，對于堿法，由于硅鈣渣可以副產硅酸鹽水泥而降低成本；(4)當前研究較多的水熱法的主要不足在于鉀長石分解不完全、產品K₂O養分含量低且呈強堿性(pH≥10)、反應周期長效率低、難于實現規模化工業生產。

砂狀氧化鋁是現代鋁電解的原料，平均粒徑d₅₀分布在60～80微米之間。目前砂狀氧化鋁主要由過飽和鋁酸鈉溶液晶種分解制得粗粒氫氧化鋁，再在950～1100℃溫度下煅燒而得。其技術關鍵在于種分過程中制得雜質含量低、粒徑較粗的合格氫氧化鋁。

我國已成為鋁業大國，冶金級砂狀氧化鋁主要通過鋁土礦生產，但中國的鋁礦資源不夠，每年需進口大量鋁資源。從戰略角度考慮，開展從鋁土礦的替代資源中提取冶金級砂狀氧化鋁的研究工作十分有必要。可以作為鋁土礦替代資源生產氧化鋁的資源較多，如粉煤灰、粘土礦、霞石和明礬石等，但在通常情況下，從可替代資源中提取氧化鋁的經濟性較差，目前只有俄羅斯等國家從霞石與明礬石中提取氧化鋁實現了產業化。

因此，迫切需要從可替代資源中提取氧化鋁的經濟可行方法。

發明內容

針對上述問題，發明人在大量前期基礎研究的基礎上開發了“一種不溶性富鉀礦物的復合鹽處理與綜合利用工藝(CN201410743448.2)”，該工藝采用復合鹽處理不溶性富鉀鋁礦物，實現了不溶性富鉀鋁礦物的中鉀、鋁及廢渣等資源的綜合回收利用。本發明是上述發明的進一步深化，重點是復合鹽處理不溶性富鉀鋁礦物后水浸出液中鋁的綜合利用。

在本發明中，不溶性富鉀鋁礦物指的是鉀、鋁含量均在8％以上的不溶性礦物，例如可以為鉀長石、白榴石、黑云母、明礬石、海綠石、伊利石、鉀頁巖、水云母粘土巖、以及各類鉀質火山巖與侵入巖等等。

本發明提供了一種用復合鹽處理不溶性富鉀鋁礦物生產冶金級砂狀氧化鋁的方法，所述方法包括：

(1)焙燒：將不溶性富鉀鋁礦物與復合鹽混合后進行焙燒處理，焙燒料經水浸出，固液分離后獲得固體1和液體1；

(2)脫硅：向液體1中加入氧化鈣或氫氧化鈣后攪拌，經固液分離獲得固體2和液體2；

(3)碳分：向液體2中加入氫氧化鋁或氧化鋁晶種，通入CO₂直至溶液pH到約9～10，經固液分離獲得Al(OH)₃固體和液體3；

(4)煅燒：Al(OH)₃固體在約950～1100℃溫度下煅燒獲得冶金級氧化鋁。

固體1和固體2可以用于制備加氣磚或硅酸鹽水泥添加料，實現廢渣的綜合利用。液體3可以經處理后進行鉀鹽(例如K₂SO₄或K₂CO₃)制備。

附圖1顯示了根據本發明的一個實施方式的用復合鹽處理不溶性富鉀鋁礦物生產冶金級砂狀氧化鋁的工藝流程圖。

在本發明中，對固液分離的方法沒有特殊限制，只要能夠將固體和液體分開即可。可以采用本領域中固液分離方法，如過濾、壓濾、濃密或沉降、離心等。

相關內容分述如下：

(1)焙燒：

在步驟(1)中，所述的復合鹽為鈣鹽和鈉鹽的復合鹽。