專利名稱：從鋁土礦石中提取鋁的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從鋁土礦石(aluminous ores)中提取鋁的化學工藝的改進。舉例來 說，這種工藝可用于從含有 Fe、K、Mg、Na、Ca、Mn、Ba、Zn、Li、Sr、V、Ni、Cr、Pb、Cu、Co、Sb、 As、B、Sn、Be、Mo等各類金屬或其混合物的鋁土礦石中提取鋁。
背景技術(shù)：
全世界生產(chǎn)的氧化鋁中，有96%以上是從鐵鋁氧石(bauxite)中提取的，而鐵鋁 氧石是一種特別富含氧化鋁(40-60%)的礦物，其主要供應(yīng)商來自于牙買加、澳大利亞、巴 西、非洲和俄羅斯。在世界上的某些地區(qū)存在大量的鋁土礦石，這些鋁土礦石屬于氧化鋁含 量相對豐富(20-28%)的鋁硅酸鹽(例如，泥板巖、霞石等)。但迄今為止這些地區(qū)卻幾乎 不受人們的關(guān)注，因為從此類礦石中提取鋁的生產(chǎn)成本仍然太過高昂。與鐵鋁氧石相反，在 這些鋁土材料中，氧化鋁與硅酸鹽化或硫酸鹽化狀態(tài)的鋁共同存在，因此無法采用拜耳精 煉礬土法，這也就意味著必須采用或開發(fā)用于氧化鋁生產(chǎn)的替代加工工藝。到目前為止，已 經(jīng)提出了各種各樣的工藝用于從含有鋁硅酸鹽的這類鋁土礦石中提取鋁，但在改進現(xiàn)有工 藝或開發(fā)其它工藝路線方面仍然存在空間。

發(fā)明內(nèi)容
從一個方面來說，本發(fā)明提供了一種從含有鋁離子和鐵離子的混合物中提取鋁 離子的工藝。這種工藝包括從含有鋁離子、鐵離子、有機溶劑和萃取劑的組合物中回收 鋁離子，其中的萃取劑適合于基本上選擇性地與鐵離子或鋁離子形成有機金屬絡(luò)合物 (organometalliccomplex),并可溶于有機溶齊仲。根據(jù)一個實施方案，該組合物可以包含含有鋁離子的酸性水相和含有與萃取劑絡(luò) 合的鐵離子的有機相，其中的鋁離子通過水相與有機相的分離加以回收。水相的PH值可以 約為1-2. 5或2。萃取劑可以選自磷酸及其衍生物，以及次膦酸及其衍生物。舉例來說，萃 取劑可以選自二(2-乙基己基)磷酸(HDEHP)、雙(2，4，4_三甲基戊基)膦酸和單(2-乙基 己基)-2_乙基己基膦酸酯中選擇。萃取劑在有機相中的濃度可以約為0. 5M-1. 5M，或約為 1M。該組合物中有機相與水相的體積比可以約為1 1。提取(將組合物通過膜)后，水相 可以與有機相分離，鋁離子能夠回收到水相中，然后用堿(例如NaOH、KOH或其混合物)處 理水相，以便使其PH值可以達到至少約為4。本工藝可以進一步包含用HCl處理有機相的 步驟，分離出Fe3+形式的鐵離子。根據(jù)另一個實施方案，該組合物中可以包含含有鐵離子的酸性水相以及含有與萃 取劑絡(luò)合的鋁離子的有機相，其中鋁離子通過水相和有機相的分離加以回收。水相的PH值 可以約為2.5-3.5。萃取劑可以為次膦酸或其衍生物。舉例來說，萃取劑可以為雙(2，4， 4_三甲基戊基)次膦酸。萃取劑相對于有機溶劑的濃度可以約為10% -25% ν/ν或約為 20% ν/ν0該組合物中水相與有機相的體積比可以約為1 1-1 3。在加工過程中，該組 合物可以處于約30°C -約50°C的溫度下，或處于約35°C -約45°C的溫度下。通過膜進行提取后，水相可以與有機相分離，絡(luò)合的鋁離子可被回收到有機相中。隨后有機相可以用HCl 處理，以獲得含有鋁離子的含水的組合物。舉例來說，有機溶劑可以選自烴類。例如，有機溶劑可以從C5-C12烷烴及其混合物 中選擇。有機溶劑還可以是己烷或庚烷。有機相和水相可以通過過濾膜(如中空纖維膜) 的方式分離。這種膜可包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯或其混合物的膜。水相可以用堿處理，以 達到至少4的pH值。本工藝還可進一步包含過濾分離的步驟，以獲得Al (0H)3。本工藝還 可以包括清洗Al(OH)3W步驟。本工藝也可以還包含將Al (OH)3轉(zhuǎn)化為Al2O3的步驟。從 Al (OH)3到Al2O3的轉(zhuǎn)化可以在約800°C -1200°C的溫度下進行。從另一方面來說，本發(fā)明提供了一種含有鋁離子、鐵離子、有機溶劑和萃取劑的組 合物，其中的萃取劑適合于基本上選擇性地與鐵離子或鋁離子形成有機金屬絡(luò)合物，并可 溶于有機溶劑中。從另一個方面來說，本發(fā)明提供了一種組合物，該組合物包含含有鋁離子的酸性 水相和含有與萃取劑絡(luò)合的鐵離子的有機相。從另一個方面來說，本發(fā)明提供了一種組合物，該組合物包含含有鐵離子的酸性 水相和含有與萃取劑絡(luò)合的鋁離子的有機相。上述關(guān)于本工藝的各種參數(shù)、實施方案和實施例在可能的情況下，也可以應(yīng)用于 這些組合物。從另一個方面來說，本發(fā)明提供了一種工藝，該工藝至少可以部分分離同一組合 物中所含的鋁離子和鐵離子，該工藝包括在PH值至少為10的堿性條件下，基本上選擇性地 沉淀至少一部分鐵離子。該鐵離子可在含有NaOH或KOH的堿性含水組合物中沉淀出來。舉 例來說，堿可以與該組合物發(fā)生反應(yīng)，獲得PH值至少為10的混合物，隨后，至少一部分沉淀 的鐵離子可與混合物的其余部分分離。例如，沉淀的鐵離子可以通過過濾、傾析、離心或其 組合的技術(shù)與混合物的其余部分分離。本工藝可以還包括用堿性溶液清洗所獲得的沉淀鐵 離子的步驟。堿性溶液的濃度可以約為0.01M-0.02M。pH值可以至少為11、至少為12、約 為10. 8-11. 2，或約為11. 5-12. 5。本工藝還包含利用中空纖維膜對沉淀的鐵離子進行提純 的步驟。從另一個方面來說，本發(fā)明提供了一種從鋁礦石(aluminum ore)中提取鋁的工 藝，該工藝包含-用酸浸提鋁礦石，以獲得浸出液和固體殘渣；-通過以下工藝至少去除浸出液中所含的一部分鐵離子(i)在pH值至少為10的堿性條件下基本上選擇性地沉淀至少一部分的鐵離子，以 獲得富含鋁的組合物；或(ii)使萃取劑基本上選擇性地與至少一部分鐵離子絡(luò)合，以獲得富含鋁的組合 物，該萃取劑適合于基本上選擇性地與鐵離子形成有機金屬絡(luò)合物。舉例來說，所說的酸可以是HC1?？梢杂肏Cl在至少80°C、至少90°C，或約100°C-110°c的溫度下浸提鋁礦石。HCl的濃度可以約為6M。鋁礦石重量與酸的體積比可 以約為1/10。舉例來說，可以通過從堿性含水組合物中沉淀出鐵離子來除去至少一部分鐵離 子。該組合物可以含有NaOH或Κ0Η。
舉例來說，可以通過使浸出液與堿發(fā)生反應(yīng)以達到至少為10的PH值，并使鐵離子 發(fā)生沉淀來除去至少一部分鐵離子。舉例來說，可以通過過濾、傾析、離心或其組合的技術(shù)使沉淀的鐵離子與浸出液的 其余部分分離。本工藝還可以包含用堿性溶液對所得沉淀的鐵離子進行清洗的步驟。堿性溶液的濃度可以約為0. 01M-0. 02M。其PH值可以至少為11、至少為12、約為10. 8-11. 2，或約為 11. 5-12. 5。本工藝可以進一步包含利用中空纖維膜純化沉淀的鐵離子的步驟。通過在酸性條件下，使浸出液與萃取劑和有機溶劑反應(yīng)，以獲得包含含有鋁離子 的酸性水相和含有與萃取劑絡(luò)合的鐵離子的有機相的組合物，可以除去至少一部分鐵離 子。通過水相和有機相的分離可以獲得富含鋁的組合物。水相的PH值可以約為1-2.5，或 約為2。萃取劑可以選自二(2-乙基己基)磷酸(HDEHP)、雙(2，4，4_三甲基戊基)膦酸和 單(2-乙基己基)-2_乙基己基膦酸酯)。萃取劑在有機相中的濃度可以約為0. 5M-1.5M或 約為1M。舉例來說，有機溶劑可以選自C5-C12烷烴及其混合物。有機溶劑可以是庚烷。該 組合物中有機相與水相的體積比約為1 1。有機相和水相可以利用過濾膜分離。這種膜 可以是中空纖維膜。該膜可包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯或其混合物的膜。將組合物通過膜之后，水相即可與有機相分離。鋁離子可以被回收到水相中，然后 用堿(如NaOH或Κ0Η)處理水相。該水相可以用堿處理，以使其pH值達到至少約為4。本 工藝還可以包含過濾分離以獲得Al (OH)3的步驟，最終可以對Al (OH)3進行清洗。舉例來說，在浸提之前可以對鋁礦石進行粉碎和煅燒。舉例來說，在去除鐵離子之前，可以用堿處理浸出液。舉例來說，在去除鐵離子之前，可以對浸出液進行蒸餾，以減少其體積。舉例來說，本工藝還可包含至少回收一部分存在于富含鋁的組合物中的鋁離子的 步驟。舉例來說，可以在有機溶劑和酸性溶液存在的情況下，用萃取劑對富含鋁的組合 物進行處理，以形成一種包含含有雜質(zhì)的酸性水相和含有與萃取劑絡(luò)合的鋁離子的有機相 的組合物，其中的萃取劑適合于基本上選擇性地與鋁離子形成有機金屬絡(luò)合物通過分離水相和有機相，可以回收鋁離子。舉例來說，水相的PH值可以約為 2.5-3.5。萃取劑可以為亞膦酸或其衍生物。萃取劑可以為雙(2，4，4_三甲基戊基)膦酸。 萃取劑相對于有機溶劑的濃度可以約為10% -25% ν/ν或約為20% ν/ν.有機溶劑可以 選自C5-C12烷烴及其混合物。有機溶劑可以為庚烷。該組合物中水相與有機相的體積比 約為1 1-1 3。有機相和水相的分離可以利用膜(例如中空纖維膜)來實現(xiàn)。這種膜 可以是聚丙烯、聚偏二氟乙烯或其混合物的膜。該組合物可以處于約30°C -50°C，或者約 35°C _45°C的溫度下。在組合物通過膜之后，水相可以與有機相分離。絡(luò)合的鋁離子可以被 回收到有機相中。隨后可以用HCl處理該有機相以獲得含有鋁離子的含水組合物。該鋁離 子可以通過與堿接觸轉(zhuǎn)化為Al (OH)30隨后Al (OH)3可以轉(zhuǎn)化為A1203。從Al (OH)3到Al2O3 的轉(zhuǎn)化可以在約800°C -1200°C的溫度下進行。


以下附圖僅作為實施例來表示本發(fā)明的各種實施方案圖1給出了基于從鋁土礦中提取鋁的工藝的一個實施方案的工藝總圖。
具體實施例方式如在附圖中僅作為實施例的說明，由以下不同實施例的描述，將會使本發(fā)明特征 和優(yōu)勢變得更為顯而易見，其中如圖1所示，這種工藝可能包含多個步驟，其中每個步驟最終都可以單獨視為一 個工藝。泥質(zhì)板巖樣品的制備為了有助于所有后續(xù)步驟的進行，可以對泥質(zhì)板巖進行微細粉碎處理。舉例來說， 微粉化處理可以使反應(yīng)時間縮短數(shù)小時(約2-3小時)。為了去除大部分的鐵，在室溫下的浸 提步驟是粉碎步驟和煅燒步驟之間的可選步驟(參見選項1)。舉例來說，這一操作是使用鹽 酸HCl (12M)進行的，而所采用的泥質(zhì)板巖的重量與酸的體積比為1 5。根據(jù)實驗條件(顆 粒粒度、處理時間、攪拌系統(tǒng))，約65%到約93%的鐵隨后會被去除。盡管如此，這一浸提步驟 也可能帶入一定比例的鋁(0-5% )。泥質(zhì)板巖制備的最后一步是對經(jīng)過預(yù)處理的泥質(zhì)板巖進 行煅燒。這一步可以在高于550°C的溫度下完成，煅燒時間約為1-2小時。舉例來說，在相同 的時間內(nèi)，熱處理可能使所提取到的鋁的數(shù)量增加了約30% -約40%。換句話說，所提取的 鋁的數(shù)量翻了一番。在室溫下浸提時，在煅燒前可以進行相分離，以回收酸并降低加熱成本。酸浸提酸浸提是指使經(jīng)過粉碎和煅燒的泥質(zhì)板巖與鹽酸溶液在高溫下反應(yīng)一段給定的 時間。舉例來說，泥質(zhì)板巖/酸的比可以約為1 10 (重量/體積)，HCl的濃度可以約為 6M，溫度可以約為100°C -110°C，反應(yīng)時間可以約為5-7小時。在這種條件下，除了雜質(zhì)之 夕卜，可以提取約90%以上的鋁和約100%的鐵。在上述處理工藝的后半部分(例如最后的2或3個小時)，可以通過濃縮回收一部 分的酸。提取過程一旦結(jié)束，可以通過傾析或過濾實現(xiàn)固(耗竭其金屬成分的泥質(zhì)板巖) 液分離，隨后對其進行清洗。殘留的浸出液和清洗水可能被完全蒸發(fā)。隨后，相應(yīng)所得的 殘渣可以用水多次清洗，以降低酸度，并減少在去除鐵的過程中調(diào)節(jié)PH值所需的氫氧化鈉 (NaOH)數(shù)量。最終體積占初始體積的10% -20%。所回收的酸在通過添加氣態(tài)HCl或添加 濃HC1(12M)調(diào)節(jié)其濃度之后，可以重新加以利用。反應(yīng)后，酸的濃度可以根據(jù)實驗條件而 有所不同，約為4M到6M。至于固體它占泥質(zhì)板巖初始質(zhì)量的約65% -75%，可以經(jīng)過穩(wěn)定 化處理后再用作離子交換樹脂或吸附劑。鐵的去除通過在，例如pH值至少為10，或pH值約為11. 5-12. 5的堿性介質(zhì)中使鐵沉淀，可 以將鐵去除。這一步驟可以通過添加NaOH，例如以IOM的濃度來進行。同樣也可以使用其 它堿，如Κ0Η。隨后，所需的就是通過過濾、傾析或離心來分離固體和液體部分，并用如NaOH 溶液(例如濃度為0. 01M-0. 02M的NaOH)這樣的稀堿液對固體進行清洗。接著，用蒸餾水 清洗固體。液體部分含有鋁和堿土金屬。從而可以實現(xiàn)鐵以及幾乎所有雜質(zhì)(其它金屬) 的基本上完全去除。作為一個可選步驟，可以利用通過中空纖維膜進行液_液萃取的提純步驟來回收鐵(參見選項2)。作為另一種選擇(參見選項3)，可以使用萃取劑和中空纖維膜來實現(xiàn)鐵的去除。 各種能夠基本上選擇性地與鐵離子絡(luò)合超過與鋁離子絡(luò)合(或選擇性地與鋁離子絡(luò)合超 過與鐵離子絡(luò)合)的萃取劑可以根據(jù)鋁/鐵的比例用于這一步驟中。舉例來說，可以使用 適合于與鐵離子絡(luò)合的HDEHP (2-乙基己基磷酸)作為萃取劑來進行萃取。濃度約為IM的 HDEHP可以用于像庚烷這樣的有機溶劑或任何烴類溶劑中。這種萃取可以只需要相對較短 的接觸時間(數(shù)分鐘)。例如，可以采用數(shù)量級為2的pH值，而液相與有機相的比例可約為 1 1。據(jù)觀察在這樣的條件下可以提取86%-98%的鐵。在本例子中，人們可知鐵被捕集 在有機相中。為了將鐵回收到水相中，隨后可以采用鹽酸(2M或6M)和約為1 0.5的有 機相/酸性相比進行反向萃取。在這種情況下，所得到的水相富含F(xiàn)e3+離子。 鋁的回收由上述采用沉淀或萃取技術(shù)的步驟獲得的溶液較為清潔，其中主要含鋁，例如，鋁 的含量約為90%-95% (在沉淀的情況下不含堿土金屬)。鋁的回收例如，可以采用同樣 的中空纖維膜以及萃取劑通過液-液萃取來實現(xiàn)，該萃取劑適合于至少基本上選擇性地 與鋁的絡(luò)合勝過與其它金屬或殘余物的絡(luò)合。例如，雙(2，4，4_三甲基戊基)膦酸(如以 CyaneX 272的名稱銷售的產(chǎn)品)可以作為鋁的專用萃取劑。舉例來說，這種萃取劑在像庚 烷這樣的有機溶劑中的使用濃度可以約為20% ν/ν。水相與有機相之間的比例可以約為 1:1-1: 3。舉例來說，萃取溫度可以約為40°C，pH值可以保持在約2. 5-3. 5。據(jù)觀察這 種技術(shù)有可能提取70-90%以上的鋁。當鋁被捕獲在有機相中之后，可以采用反萃取以Al3+ 離子濃縮液的形式回收。舉例來說，反萃取可以在溫度約為40°C的情況下使用鹽酸(例 如，以6M的濃度)進行。在這種條件下，可以回收90%以上的鋁。隨后，Al3+可以通過添加 NaOH轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁Al (OH)30最后，通過在約800°C -1200°C的溫度下煅燒Al (OH) 3的方 法，可將Al (OH) 3轉(zhuǎn)化為氧化鋁(氧化鋁Al2O3)。以下非限制性的實施例進一步對本發(fā)明進行說明。實施例1泥質(zhì)板巖樣品的制備泥石巖的粉碎檢測所采用的微粉化顆粒平均粒徑范圍在10-50微米之間。煅燒經(jīng)過粉碎的泥石巖在600°C的溫度下煅燒至少1小時。其平均組分為Al2O321. 0%Fe2O38. 0%K2O1. 5%Na2O0. 9%TiO20. 9%CaO0. 08%ZnO0. 06%SiO251. 0%酸浸提將500g經(jīng)過粉碎和煅燒的泥質(zhì)板巖加入5升的6M鹽酸中。隨后將混合物在 IOO0C -110°C下加熱7小時。
反應(yīng)后，通過過濾實現(xiàn)固液分離。用蒸餾水對固體進行清洗，并將清洗液加入液體 部分中。這種清洗可以回收被捕集在固體中的一部分鋁。這種固體的干物量為345士-5g， 相應(yīng)的損失約為30% -32%。含有鋁、鐵和最初存在于泥石巖中的大部分雜質(zhì)的剩余液體部分，在100°C下蒸 發(fā)，使其體積減少到其初始體積的90%。殘留的體積則為50mL。蒸發(fā)前后的液體組成為 所有離子種類似乎仍然可溶。鐵的去除殘留物略經(jīng)稀釋(+25% )，加入濃的氫氧化鈉(IOM)，直至pH值達到11. 5以上為 止。所形成的沉淀物通過一般的過濾從溶液中分離出來，并用稀NaOH和熱的超純水多次清 洗。沉淀物中含有所有的鐵和大部分的金屬雜質(zhì)。除了 Al3+離子以外，濾出液中主要含有 堿土金屬和部分下列雜質(zhì) Na+來自于蘇打，也是Al (OH) 4_的抗衡離子。鋁的回收通過添加6Μ的HCl將濾出液的ρΗ值調(diào)節(jié)至2. 5-3. 5，所得到的溶液利用絡(luò)合劑 Cyanex272，按照其在有機溶劑中的20%VN的濃度和1 1的體積比來萃取。萃取在采用 中空纖維的膜接觸器中、40°C的溫度下進行。在不到30-60分鐘的時間內(nèi)，可以提取85%以 上的鋁。通過控制NaOH(IOM)添加的調(diào)節(jié)回路來調(diào)節(jié)ρΗ值。隨后，在40°C下，以1 0.5 的有機相/酸性相體積比，用HCl (6M)進行反萃取以回收與Cyanex絡(luò)合的Al3+。在反萃取 之后，所回收的酸性相的組成為 為了提高純度的百分比，使Al3+離子以Al (OH) 3氫氧化物的形式沉淀，隨后用超純 水清洗多次。這種氫氧化物的組成變?yōu)?br> 進一步的純化可通過再結(jié)晶進行。雖然是特別針對具體的實施方案來進行描述的，但應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 會對其進行各種修改。因此，上述描述和附圖應(yīng)視為具體的實施例，而不是限制的含義。
權(quán)利要求
一種從含有鐵離子和鋁離子的混合物中提取鋁離子的工藝，所述工藝包括從含有所述鋁離子、所述鐵離子、有機溶劑以及萃取劑的組合物中回收所述鋁離子，該萃取劑適合于基本上選擇性地與所述鐵離子或所述鋁離子形成一種有機金屬絡(luò)合物，并可溶于所述的有機溶劑中。
2.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述的組合物包括含有鋁離子的酸性水相和含有與所 述萃取劑絡(luò)合的鐵離子的有機相，其中所述的鋁離子通過將所述水相與所述有機相分離進 行回收。
3.權(quán)利要求2所述的工藝，其中所述水相的pH值約為1-2.5。
4.權(quán)利要求2所述的工藝，其中所述水相的pH值約為2.
5.權(quán)利要求2-4任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑選自二(2-乙基己基)磷酸 (HDEHP)、雙(2，4，4_三甲基戊基)膦酸和單(2-乙基己基)_2_乙基己基膦酸酯。
6.權(quán)利要求2-5任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑在所述有機相中的濃度約為 0. 5M-1. 5M。
7.權(quán)利要求2-5任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑在所述有機相中的濃度約為IM。
8.權(quán)利要求2-7任何一項所述的工藝，其中所述的有機溶劑選自C5-C12烷烴及其混合物。
9.權(quán)利要求2-7任何一項所述的工藝，其中所述的有機溶劑為庚烷。
10.權(quán)利要求2-9任何一項所述的工藝，其中所述的組合物中有機相與水相的體積比 約為1 1。
11.權(quán)利要求2-10任何一項所述的工藝，其中所述有機相和所述水相通過過濾膜分離。
12.權(quán)利要求11所述的工藝，其中所述的膜為中空纖維膜。
13.權(quán)利要求11所述的工藝，其中所述的膜包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯或其混合物的膜。
14.權(quán)利要求11所述的工藝，其中所述的膜包括聚丙烯膜。
15.權(quán)利要求12-14任何一項所述的工藝，其中所述的組合物通過所述的膜之后，所述 的水相即與所述的有機相分離，所述的鋁離子被回收到所述水相中，然后用堿處理所述的 水相。
16.權(quán)利要求15所述的工藝，其中所述的堿包括NaOH、KOH或其混合物。
17.權(quán)利要求15所述的工藝，其中所述的堿包括NaOH。
18.權(quán)利要求15-17任何一項所述的工藝，其中所述的水相用所述的堿處理，以達到至 少約為4的pH值。
19.權(quán)利要求15-18任何一項所述的工藝，還包括通過過濾分離獲得Al(OH)3的步驟。
20.權(quán)利要求19所述的工藝，還包括清洗所述的Al(OH)3的步驟。
21.權(quán)利要求15-20任何一項所述的工藝，還包括將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為Al2O3的步驟。
22.權(quán)利要求21所述的工藝，其中從Al(OH)3到Al2O3的轉(zhuǎn)化在約800°C -1200°C的溫 度下進行。
23.權(quán)利要求15-23任何一項所述的工藝，還包括用HCl處理所述的有機相，并以Fe3+的形式分離出所述的鐵離子的步驟。
24.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述的組合物包括含有鐵離子的酸性水相和含有與 所述萃取劑絡(luò)合的鋁離子的有機相，以及其中通過所述水相與所述有機相的分離來回收所 述鋁離子。
25.權(quán)利要求24所述的工藝，其中所述水相的pH約為2.5-3. 5。
26.權(quán)利要求24或25所述的工藝，其中所述的萃取劑為次膦酸或其衍生物。
27.權(quán)利要求24或25所述的工藝，其中所述的萃取劑為雙(2，4，4_三甲基戊基)膦酸。
28.權(quán)利要求24-27任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑相對于所述有機溶劑的 濃度約為10% -25% ν/ν。
29.權(quán)利要求24-27任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑相對于所述有機溶劑的 濃度約為20% ν/ν。
30.權(quán)利要求24-29任何一項所述的工藝，其中所述的有機溶劑選自C5-C12烷烴及其混 合物。
31.權(quán)利要求24-29任何一項所述的工藝，其中所述的有機溶劑為庚烷。
32.權(quán)利要求24-31任何一項所述的工藝，其中所述的組合物中水相與有機相的體積 比約為1:1-1: 3。
33.權(quán)利要求24-31任何一項所述的工藝，其中所述的有機相與所述的水相通過膜進 行分離。
34.權(quán)利要求33所述的工藝，其中所述的膜為中空纖維膜。
35.權(quán)利要求34所述的工藝，其中所述的膜包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯或其混合物的膜。
36.權(quán)利要求34所述的工藝，其中所述的膜包括聚丙烯膜。
37.權(quán)利要求24-36任何一項所述的工藝，其中所述的組合物處于約30°C_50°C的溫度下。
38.權(quán)利要求24-37任何一項所述的工藝，其中所述的組合物處于約35°C_45°C的溫度下。
39.權(quán)利要求24-37任何一項所述的工藝，其中所述的組合物通過所述的膜之后，所述 水相即與所述有機相分離，所述絡(luò)合的鋁離子被回收到所述有機相中，隨后用HCl處理所 述的有機相以獲得含有所述鋁離子的水性組合物。
40.權(quán)利要求39所述的工藝，其中鋁離子通過與堿接觸轉(zhuǎn)化為Al(OH)30
41.權(quán)利要求40所述的工藝，其中所述的堿包括NaOH、KOH或其混合物。
42.權(quán)利要求40所述的工藝，其中所述的堿包括NaOH。
43.權(quán)利要求40-42任何一項所述的工藝，其中所述的水性組合物用所述的堿處理，以 達到至少約為4的pH值。
44.權(quán)利要求43所述的工藝，還包含通過過濾分離獲得Al(OH)3的步驟。
45.權(quán)利要求44所述的工藝，還包含清洗所述Al(OH)3的步驟。
46.權(quán)利要求43-45任何一項所述的工藝，還包括將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為Al2O3的步驟。
47.權(quán)利要求46所述的工藝，其中Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為Al2O3在約為800°C -1200°C的溫度下進行。
48.一種含有鋁離子、鐵離子、有機溶劑和萃取劑的組合物，其中的萃取劑適合于基本 上選擇性地與所述的鐵離子或所述鋁離子形成有機金屬絡(luò)合物，并可溶于所述的有機溶劑 中。
49.一種包含含有鋁離子酸性水相和含有與萃取劑絡(luò)合的鐵離子的有機相的組合物。
50.一種包含含有鐵離子的酸性水相和含有與萃取劑絡(luò)合的鋁離子的有機相的組合物。
51.一種將鋁離子與組合物中所含的鐵離子至少部分分離的工藝，所述工藝在PH至少 為10的堿性條件下，基本上選擇性地沉淀至少一部分所述的鐵離子。
52.權(quán)利要求51所述的工藝，其中所述的鐵離子從含有NaOH的堿性水性組合物中沉淀 出來。
53.權(quán)利要求51所述的工藝，其中所述的鐵離子從含有KOH的堿性的水性組合物中沉 淀出來。
54.權(quán)利要求51所述的工藝，其中堿與所述組合物發(fā)生反應(yīng)，以獲得pH值至少為10的 混合物，隨后，將至少一部分所述的沉淀鐵離子與所述混合物的其余部分分離。
55.權(quán)利要求54所述的工藝，其中通過過濾、傾析、離心或其組合的技術(shù)，使所述沉淀 的鐵離子與混合物的其余部分分離。
56.權(quán)利要求54或55所述的工藝，其中所述的堿選自KOH、NaOH及其混合物。
57.權(quán)利要求54或55所述的工藝，其中所述的堿為NaOH。
58.權(quán)利要求54或55所述的工藝，其中所述堿為Κ0Η。
59.權(quán)利要求54-58任何一項所述的工藝，還包含用堿性溶液對所獲得的沉淀的鐵離 子進行清洗的步驟。
60.權(quán)利要求59所述的工藝，其中堿性溶液為NaOH或Κ0Η，其濃度約為0.01M-0. 02M。
61.權(quán)利要求51-60任何一項所述的工藝，其中所述的pH值至少為11。
62.權(quán)利要求51-60任何一項所述的工藝，其中所述的pH值至少為12。
63.權(quán)利要求51-60任何一項所述的工藝，其中所述的pH值約為10.8-11. 2。
64.權(quán)利要求51-60任何一項所述的工藝，其中所述的pH值約為11.5-12. 5。
65.權(quán)利要求51-64任何一項所述的工藝，還包括使用中空纖維膜純化沉淀的鐵離子 的步驟。
66.一種從鋁礦石中提取鋁的工藝，所述工藝包含 _用酸浸提所述的鋁礦石以獲得浸出液和固體殘渣；-通過以下方式去除所述浸出液中所含的至少一部分鐵離子 (i)在PH值至少為10的堿性條件下基本上選擇性地沉淀至少一部分所述的鐵離子，以 獲得富含鋁的組合物；或( )用萃取劑基本上選擇性地絡(luò)合至少一部分所述的鐵離子，該萃取劑適合于基本上 選擇性地與所述鐵離子形成有機金屬絡(luò)合物，以獲得富含鋁的組合物。
67.權(quán)利要求66所述的工藝，其中所述的酸為HCl。
68.權(quán)利要求66所述的工藝，其中在至少80°C的溫度下用HCl浸提鋁礦石。
69.權(quán)利要求66所述的工藝，其中在至少90°C的溫度下用HCl浸提鋁礦石。
70.權(quán)利要求66所述的工藝，其中在約100-110°C的溫度下用HCl浸提鋁礦石。
71.權(quán)利要求67-70任何一項所述的工藝，其中所述的酸為濃度約為6M的HCl。
72.權(quán)利要求66-71任何一項所述的工藝，其中鋁礦石的重量與酸的體積比約為1/10。
73.權(quán)利要求66-72任何一項所述的工藝，其中通過從含有NaOH的堿性水性組合物中 沉淀出所述鐵離子來除去至少一部分所述的鐵離子。
74.權(quán)利要求66-72任何一項所述的工藝，其中通過從含有KOH的堿性水性組合物中沉 淀出所述鐵離子來除去至少一部分所述的鐵離子。
75.權(quán)利要求66-72任何一項所述的工藝，其中通過下述方式除去至少一部分所述的 鐵離子使所述浸出液與堿反應(yīng)，以達到至少10的pH值，并沉淀出所述鐵離子。
76.權(quán)利要求75所述的工藝，其中通過過濾、傾析、離心或其組合的技術(shù)使所述的沉淀 鐵離子與所述浸出液的其余部分分離。
77.權(quán)利要求75或76所述的工藝，其中所述的堿選自KOH、NaOH及其混合物。
78.權(quán)利要求75或76所述的工藝，其中所述的堿為NaOH。
79.權(quán)利要求75或76所述的工藝，其中所述的堿為Κ0Η。
80.權(quán)利要求75-79任何一項所述的工藝，還包括用堿性溶液對所獲得的沉淀的鐵離 子進行清洗的步驟。
81.權(quán)利要求80所述的工藝，其中堿性溶液為濃度約為0.01M-0. 02M的NaOH或Κ0Η。
82.權(quán)利要求75-81任何一項所述的工藝，其中所述的pH值至少為11。
83.權(quán)利要求75-81任何一項所述的工藝，其中所述的pH值至少為12。
84.權(quán)利要求75-81任何一項所述的工藝，其中所述的pH值約為10.8-11. 2。
85.權(quán)利要求75-81任何一項所述的工藝中，其中所述的pH值約為11.5-12. 5。
86.權(quán)利要求66-85任何一項所述的工藝，還包括使用中空纖維膜純化沉淀的鐵離子 的步驟。
87.權(quán)利要求66-86任何一項所述的工藝，其中通過下述方式去除至少一部分所述的 鐵離子在酸性條件下，使所述浸出液與所述萃取劑和有機溶劑進行反應(yīng)，以便獲得包含含 有鋁離子的酸性水相和含有與所述萃取劑絡(luò)合的鐵離子的有機相的組合物，通過分離所述 水相和所述有機相即獲得所述富含鋁離子的組合物。
88.權(quán)利要求87所述的工藝，其中所述水相的pH值約為1-2.5。
89.權(quán)利要求87所述的工藝，其中所述水相的pH值約為2。
90.權(quán)利要求87-89任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑選自二(2-乙基己基)磷 酸(HDEHP)、雙(2，4，4_三甲基戊基)膦酸和單(2-乙基己基)_2_乙基己基膦酸酯。
91.權(quán)利要求87-90任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑在有機相中的濃度約為 0. 5M-1. 5M。
92.權(quán)利要求87-90任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑在所述有機相中的濃度 約為1M。
93.權(quán)利要求87-90任何一項所述的工藝，其中所述的有機溶劑選自C5-C12烷烴及其混 合物。
94.權(quán)利要求87-90任何一項所述的工藝，其中所述的有機溶劑為庚烷。
95.權(quán)利要求要求87-94任何一項所述的工藝，其中所述的組合物中有機相與水相的體積比約為1 1。
96.在權(quán)利要求要求87-95任何一項的工藝中，所述有機相和所述液相使用過濾膜進行分離。
97.權(quán)利要求96所述的工藝，其中所述的膜為中空纖維膜。
98.權(quán)利要求97所述的工藝，其中所述的膜包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯或其混合物的膜。
99.權(quán)利要求97所述的工藝，其中所述的膜包括聚丙烯膜。
100.權(quán)利要求96-99任何一項所述的工藝，其中當所述的組合物通過所述的膜后，所 述的水相即與所述的有機相分離，所述鋁離子被回收到所述的水相中，然后用堿處理該水相。
101.權(quán)利要求100所述的工藝，其中所述的堿包括NaOH、KOH或其混合物。
102.權(quán)利要求100所述的工藝，其中所述的堿包括NaOH。
103.權(quán)利要求100-102任何一項所述的工藝，其中所述的水相用所述的堿處理，以達 到至少約為4的pH值。
104.權(quán)利要求100-103任何一項所述的工藝，還包含通過過濾分離獲得Al(OH) 3的步馬聚ο
105.權(quán)利要求104所述的工藝，還包含清洗所述Al(OH)3的步驟。
106.權(quán)利要求66-105任何一項所述的工藝，其中所述的鋁礦石在浸提處理之前進行 粉碎和煅燒。
107.權(quán)利要求66-106任何一項所述的工藝，其中在去除所述的鐵離子之前，用堿處理 所述的浸出液。
108.權(quán)利要求66-107任何一項所述的工藝，在去除所述的鐵離子之前，對所述浸出液 進行蒸餾以減小其體積。
109.權(quán)利要求66-108任何一項所述的工藝，還包含至少部分回收存在于所述富含鋁 的組合物中的鋁離子。
110.權(quán)利要求109所述的工藝，其中在有機溶劑和酸溶液存在的情況下，用萃取劑對 所述富含鋁的組合物進行處理，以形成包含含有雜質(zhì)的酸性水相和含有與所述萃取劑絡(luò)合 的鋁離子的有機相組合物，其中所說的萃取劑適合于基本上選擇性地與所述鋁離子形成有 機金屬絡(luò)合物，以及其中所述的鋁離子通過使所述水相和所述有機相分離來回收。
111.權(quán)利要求Iio所述的工藝，其中所述水相的pH值約為2.5-3. 5。
112.權(quán)利要求110或111所述的工藝，其中所述的萃取劑為次膦酸或其衍生物。
113.權(quán)利要求110或111所述的工藝，其中所述的萃取劑為雙(2，4，4_三甲基戊基) 膦酸。
114.權(quán)利要求110-113任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑相對于所述有機溶劑 的濃度約為10% -25% ν/ν。
115.權(quán)利要求110-113任何一項所述的工藝，其中所述的萃取劑相對于所述有機溶劑 的濃度約為20% ν/ν。
116.權(quán)利要求110-115任何一項所述的工藝，其中所述的有機溶劑選自C5-C12烷烴及 其混合物。
117.權(quán)利要求110-115任何一項所述的工藝，其中所述的有機溶劑為庚烷。
118.權(quán)利要求110-117任何一項所述的工藝，其中所述的組合物中水相與有機相的體 積比約為1:1-1:3。
119.權(quán)利要求110-118任何一項所述的工藝，其中所述的有機相與所述的水相通過膜 進行分離。
120.權(quán)利要求119所述的工藝，其中所述的膜為中空纖維膜。
121.權(quán)利要求120所述的工藝，其中所述的膜包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯或其混合物 的膜。
122.權(quán)利要求120所述的工藝，其中所述的膜包括聚丙烯膜。
123.權(quán)利要求110-122任何一項所述的工藝，其中所述的組合物處于大約30°C-50°C 的溫度下。
124.權(quán)利要求110-122任何一項所述的工藝，其中所述的組合物處于大約35°C-45°C 的溫度下。
125.權(quán)利要求119-124任何一項所述的工藝，其中當所述組合物通過所述的膜后，所 述水相即與所述有機相分離，所述絡(luò)合的鋁離子被回收到有機相中，隨后用HCl處理所述 的有機相，以獲得含有所述鋁離子的水性組合物。
126.權(quán)利要求125所述的工藝，其中鋁離子通過與堿接觸而轉(zhuǎn)化為Al(OH) 3。
127.權(quán)利要求104、105或126所述的工藝，還包括將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為Al2O3的步驟。
128.權(quán)利要求127所述的工藝，其中Al(OH)3轉(zhuǎn)化為Al2O3是在大約800°C -1200°C的 溫度下進行的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從鋁土礦石中提取鋁離子的工藝。這種工藝可以用于各種類型的鋁土礦石，例如含有Fe、K、Mg、Na、Ca、Mn、Ba、Zn、Li、Sr、V、Ni、Cr、Pb、Cu、Co、Sb、As、B、Sn、Be、Mo等各種金屬或其混合物的各類鋁土礦石。
文檔編號C22B21/00GK101842504SQ200880023590
公開日2010年9月22日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日
發(fā)明者法比耶納·比亞索托, 理查德·布德羅, 瑟奇·艾里克斯 申請人:奧貝特勘探Vspa有限公司