專利名稱：利用熱壓浸出工藝從明礬石提取氧化鋁與硫酸鉀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及明礬石處理方法，具體而言，涉及利用熱壓浸出工藝從明礬石提取氧 化鋁與硫酸鉀。
背景技術(shù)：
明礬石是指硫酸鹽類鉀明礬石。目前，國內(nèi)外對(duì)明礬石的開發(fā)大多數(shù)著眼于提取 鋁、鉀、硫。較典型的方法主要有還原熱解法、氨堿法、卡倫尼特酸法、U · G法、硫酸銨分解 法、熱分解法等。此外，還有氯化鉀燒結(jié)法、硫酸化焙燒法、酸氨法、水化法等。還原熱解法是通過明礬石焙燒后還原的方法。首先，從硫酸鋁中排除SO3,然后再 用堿液處理還原的明礬石礦。該方法存在環(huán)境污染嚴(yán)重，能耗較大，生產(chǎn)成本較高，工藝流 程復(fù)雜，鋁、鉀回收率較低等缺點(diǎn)。氨堿法是用氨溶液浸取經(jīng)520°C下焙燒的脫水明礬石，硫酸銨、硫酸鉀、硫酸鈉進(jìn) 入溶液、所有的氧化鋁留在渣里，渣與硫酸鹽溶液分離后用堿溶液溶出。溶出液經(jīng)脫硅、分 離后得氫氧化鋁+再經(jīng)鍛燒得氧化鋁、濾液處理成鉀氮混肥。該方法存在硅分離較為困難， 固液分離較難，收率較低，成本增高等不足；此外，該法需要大量的氨，并且只能得到鉀氮混 肥?？▊惸崽厮岱ㄊ怯昧蛩峤”簾蟮拿撍鞯\石，分離不溶渣后將溶液中Fe3+還 原成Fe2+并進(jìn)行明礬結(jié)晶。將明礬溶解送往壓熱釜中水解成堿式明礬井回收稀酸。堿式 明礬經(jīng)煅燒成含硫酸鉀的氧化鋁井放出含硫煙氣。煙氣回收制硫酸，氧化鋁經(jīng)洗滌回收硫 酸鉀。該方法在生產(chǎn)中設(shè)備材質(zhì)的耐腐問題一直沒有得到很好解決，鋁鹽溶液中除鐵困 難.酸的用量較大而且酸根不易回收。U · G法是將脫水明礬石粉碎，在水中通氨處理，將硫酸鋁分解完全后提取鉀氨混 肥。含氧化鋁的渣通入二氧化硫處理，得到堿式亞硫酸鋁溶液和含殘留氧化鋁的渣。后者 與浸出液分離用硫酸處理成硫酸鋁溶液。將上述兩種含鋁溶液合并反應(yīng)而得堿式硫酸鋁沉 淀作鋁鹽原料或進(jìn)一步加工成冶金級(jí)氧化鋁。該方法得不到硫酸鉀產(chǎn)品，且工藝流程復(fù)雜， 生產(chǎn)氧化鋁成本較高，環(huán)境污染嚴(yán)重。硫酸銨分解法用硫酸銨和脫水的明礬石進(jìn)行固相熱分解，浸出除渣后將濾液Fe3+ 還原成Fe2+并進(jìn)行明礬結(jié)晶。然后用氨中和鉀銨混合明礬，使其中的鋁鹽轉(zhuǎn)化為Al (OH)3, 溶出液濾出的Al (OH)3經(jīng)煅燒得氧化鋁，濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得鉀氮肥。該方法存在能耗使用 不夠合理，氣固分解的分解率不高，結(jié)晶除鐵后的母液難以循環(huán)使用，生產(chǎn)冶金級(jí)Al2O3經(jīng) 濟(jì)上難以保本等問題。熱分解法采用高溫快速脫水分解處理明礬石礦，使硫酸鋁分解，含三氧化硫煙氣 用來制造硫酸，熟料用水浸取硫酸鉀，過濾后，固相經(jīng)除鐵、補(bǔ)鋁、配堿合成4A沸石。該方法 存在的主要不足之處在于產(chǎn)生有害煙氣對(duì)環(huán)境不友好，鉀、鋁利用率不高。由上述可知，目前的明礬石礦的處理方法成本高、污染嚴(yán)重、利用率等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種明礬石處理方法，以至少解決上述問題之一。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，利用熱壓浸出工藝從明礬石提取氧化鋁與硫酸鉀包括 以下步驟將明礬石與氫氧化鉀溶液調(diào)制成礦漿；將所述礦漿送入熱壓系統(tǒng)，在100°C 300°C條件下進(jìn)行熱壓浸出，對(duì)溶出液進(jìn)行冷卻，進(jìn)行固液分離；將固液分離后的浸出液送 脫硅系統(tǒng)，在80 200°C條件下進(jìn)行脫硅，過濾分離得到脫硅精液和硅渣；將所述脫硅精液 送入調(diào)酸系統(tǒng)，在攪拌條件下，向所述調(diào)酸系統(tǒng)中加入硫酸，直至所述脫硅精液中白色沉淀 不會(huì)再產(chǎn)生和消失時(shí)加酸停止，進(jìn)行過濾分離；過濾分離出以硫酸鉀為主的溶液送結(jié)晶系 統(tǒng)，在所述結(jié)晶系統(tǒng)中對(duì)所述以硫酸鉀為主的溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，過濾分離后得到硫酸鉀 晶體。優(yōu)選地，向調(diào)酸系統(tǒng)中的脫硅精液停止加入硫酸并進(jìn)行過濾分離后，將沉淀的氫 氧化鋁洗滌一定次數(shù)后在溫度800°C 1300°C下進(jìn)行氫氧化鋁的煅燒，得到冶金級(jí)產(chǎn)品氧 化鋁。優(yōu)選地，將所述沉淀的氫氧化鋁用熱水洗滌3至7次之后，將用洗液送熱壓系統(tǒng)用 來調(diào)制礦漿。優(yōu)選地，在過濾分離得到硫酸鉀晶體之后，用一定量的熱水洗滌后得到硫酸鉀。優(yōu)選地，用一定量的熱水對(duì)過濾分離后的硫酸鉀晶體洗滌1至3次，洗滌后的洗液 和結(jié)晶濃縮液返回所述調(diào)酸系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述礦漿的濃度質(zhì)量百分比為-60%。優(yōu)選地，所述礦漿的氫氧化鉀濃度質(zhì)量百分比為-60%。優(yōu)選地，將明礬石與氫氧化鉀溶液調(diào)制成所述礦漿，其中，所述氫氧化鉀溶液濃度 質(zhì)量百分比為以上。優(yōu)選地，將所述礦漿送入熱壓系統(tǒng)，在IOCTC 30(TC條件下進(jìn)行熱壓浸出1分鐘 至300分鐘。優(yōu)選地，將固液分離后的所述浸出液送入脫硅系統(tǒng)，在80 200°C條件下進(jìn)行1分 鐘至300分鐘脫硅。通過本發(fā)明，采用熱壓浸出工藝處理明礬石，解決了現(xiàn)有技術(shù)中焙燒能耗高、工藝 流程復(fù)雜，操作困難，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題的至少之一。進(jìn)而達(dá)到了生成本較低、工藝流程 相對(duì)短、環(huán)境友好的效果。


此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用熱壓工藝從明礬石中提取氧化鋁與硫酸鉀流程 圖。
具體實(shí)施例方式熱壓浸出工藝最早用于鋁土礦中提取氧化鋁，隨后熱壓浸出技術(shù)在鈾礦、鎳鉆礦、 鎢鋁礦、銅鎳礦、閃鋅礦和難處理金礦得到成功應(yīng)用。但是，至今現(xiàn)有技術(shù)中沒有公開采用
4熱壓技術(shù)處理明礬石礦的技術(shù)方案。在以下實(shí)施例中將采用熱壓浸出對(duì)明礬石進(jìn)行處理。需要說明的是，在以下實(shí)施例中所述的百分比均是質(zhì)量百分比。實(shí)施例一本實(shí)施例提出了一種生產(chǎn)成本較低，工藝流程短，環(huán)境友好，易工業(yè)化實(shí)施的熱壓 浸出工藝處理明礬石生產(chǎn)氧化鋁與硫酸鉀的方法。該方法克服了明礬石處理現(xiàn)有技術(shù)中焙 燒能耗高、工藝流程復(fù)雜，操作困難，環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。在本實(shí)施例中將明礬石用氫氧化鉀溶液進(jìn)行熱壓浸出。浸出漿液經(jīng)過濾分離后用 硫酸沉淀出氫氧化鋁，過濾分離出的氫氧化鋁經(jīng)煅燒得到成品氧化鋁，母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮結(jié) 晶得到成品硫酸鉀。包括如下步驟第一步將明礬石、氫氧化鉀溶液加入調(diào)漿槽中，調(diào)制成氫氧化鉀濃度為 40%，礦漿濃度為 60%的合格礦漿。優(yōu)選地，在該步驟中，可以將明礬石與濃度大于1 %的氫氧化鉀溶液調(diào)制成礦漿濃 度位 60%的合格礦漿。第二部將合格料漿送熱壓系統(tǒng)，在IOCTC 30(TC條件下進(jìn)行熱壓浸出(例如， Imin 300min)后對(duì)溶出液進(jìn)行冷卻、固液分離。第三步分離溶液在溫度80°C 200°C，時(shí)間(例如，Imin 300min)條件下進(jìn)行脫硅。第四步脫硅精液送調(diào)酸槽，在攪拌條件下緩緩向槽內(nèi)加入硫酸直至精液中白色 沉淀不再產(chǎn)生和消失為止，精液中的鋁以氫氧化鋁的形式沉淀析出，過濾實(shí)現(xiàn)鋁鉀分離。第五步氫氧化鋁送回轉(zhuǎn)窯中在溫度800°C 1300°C下在煅燒得到成品氧化鋁。第六步以硫酸鉀為主的溶液送結(jié)晶器中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，得到符合國家標(biāo)準(zhǔn) 要求的農(nóng)用硫酸鉀產(chǎn)品。以下實(shí)施例二至實(shí)施例四綜合了上述實(shí)施例一及其優(yōu)選的實(shí)施方式，圖1是根據(jù) 本發(fā)明實(shí)施例的利用熱壓工藝從明礬石中提取氧化鋁與硫酸鉀流程圖，其中，1為明礬石、 2為氫氧化鉀溶液、3為水、4為浸渣、5為脫硅精液、6為氫氧化鋁、7為氧化鋁、8為硫酸鉀。 以下各實(shí)施例采用的工藝流程包括以下步驟第一步首先將明礬石與濃度大于的氫氧化鉀溶液調(diào)制成礦漿濃度位 60%的合格礦漿；然后將合格料漿送熱壓系統(tǒng)，在100°C 300°C條件下進(jìn)行熱壓浸出 Imin 300min后對(duì)溶出液進(jìn)行冷卻、實(shí)現(xiàn)固液分離。第二步熱壓浸出液送脫硅系統(tǒng)，在80 200°C條件下進(jìn)行脫硅Imin 300min， 然后過濾分離得到脫硅精液和硅渣。以硅酸鹽形式存在的硅渣加入脫硅系統(tǒng)作為脫硅晶 種，精液送調(diào)酸槽處理。第三步在合適的攪拌條件下，緩緩向調(diào)酸槽內(nèi)加入硫酸，直至精液中白色沉淀不 會(huì)再產(chǎn)生和消失時(shí)加酸停止。此時(shí)，精液中的鋁以氫氧化鋁的形式沉淀析出。過濾分離出 以硫酸鉀為主的母液送結(jié)晶系統(tǒng)，沉淀氫氧化鋁用熱水洗滌3 7次后送回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒， 洗液送熱壓系統(tǒng)用來調(diào)漿。第四步在溫度800°C 1300°C下進(jìn)行氫氧化鋁的煅燒，得到冶金級(jí)產(chǎn)品氧化鋁。第五步在結(jié)晶系統(tǒng)中對(duì)以硫酸鉀為主的溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。過濾分離所得的硫 酸鉀晶體用一定量的熱水洗滌1 3次后，得到合格的農(nóng)用硫酸鉀產(chǎn)品。洗液和結(jié)晶濃縮液返回調(diào)酸系統(tǒng)循環(huán)利用。下面對(duì)實(shí)施例二至實(shí)施例四分別進(jìn)行說明，同時(shí)，為了更好的說明以下各個(gè)實(shí)施 例，還列舉了 一個(gè)對(duì)比例。實(shí)施例二取明礬石96. 4g與5%的氫氧化鉀溶液在液固比3、溫度140°C、時(shí)間45min的條件 下進(jìn)行熱壓浸出，過濾實(shí)現(xiàn)固液分離后得到含鋁含鉀母液。在該過程中氧化鋁和氧化鉀的 溶出率分別為78. 25%和90. 69%。含鋁、鉀母液進(jìn)行脫硅后，得到硅量指數(shù)大于300的脫硅精液加入硫酸沉淀氫氧 化鋁(硫酸加入量要使沉淀出來的氫氧化鋁不返溶)，用1.5倍濾液體積的熱水洗滌、過濾 并干燥所得的氫氧化鋁經(jīng)iioo°c煅燒得到一級(jí)氧化鋁。洗液送熱壓系統(tǒng)循環(huán)利用。以硫酸鉀為主的溶液在90°C條件下進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。過濾分離所得的硫酸鉀晶體 用少量的熱水洗滌1次后得到硫酸鉀產(chǎn)品，洗液和結(jié)晶母液返回硫酸沉淀氫氧化鋁循環(huán)利 用。各技術(shù)指標(biāo)見下表1。實(shí)施例三取明礬石130g與7%的氫氧化鉀溶液在液固比3、溫度150°C、時(shí)間Ih的條件下進(jìn) 行熱壓浸出，過濾實(shí)現(xiàn)固液分離后得到含鋁含鉀母液。含鋁、鉀母液按實(shí)施例1的條件進(jìn)行脫硅、酸沉氫氧化鋁和沉鋁母液蒸發(fā)濃縮結(jié) 晶后得到硫酸鉀產(chǎn)品。各技術(shù)指標(biāo)見下表1。實(shí)施例四取明礬石130g與10%的氫氧化鉀溶液在液固比5、溫度220°C、時(shí)間Ih的條件下 進(jìn)行熱壓浸出，過濾實(shí)現(xiàn)固液分離后得到含鋁含鉀母液。含鋁、鉀母液按實(shí)施例1的條件進(jìn)行脫硅、酸沉氫氧化鋁和沉鋁母液蒸發(fā)濃縮結(jié) 晶后后得到硫酸鉀產(chǎn)品。各技術(shù)指標(biāo)見下表1。對(duì)比例取明礬石343g先在580°C條件下進(jìn)行脫水焙燒2h后冷卻，然后按理論計(jì)量的1. 5 倍加入S混勻在600°C進(jìn)行還原焙燒1. 5h，所得熟料在L/S = 4，室溫和90°C條件下浸出 48h和3. 5h后，氧化鉀、氧化鋁浸出率見表1。表1各實(shí)施例及對(duì)比例技術(shù)指標(biāo)匯總
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92.冶金一級(jí)(產(chǎn)品較U酸鉀 綜上所述，上述實(shí)施例通過明礬石用氫氧化鉀溶液進(jìn)行熱壓浸出。具有以下優(yōu)(1)浸出液雜質(zhì)含量較低，鋁鉀易分離，為溶液生產(chǎn)氧化鋁、硫酸鉀創(chuàng)造極為有力 條件，且硫酸鉀、氧化鋁回收率高；(2)不產(chǎn)生二氧化硫等煙氣污染，環(huán)境友好；(3)工藝流程短，易操作，綜合效益好，前景廣闊，且易工業(yè)化實(shí)施。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
利用熱壓浸出工藝從明礬石提取氧化鋁與硫酸鉀，其特征在于，包括以下步驟將明礬石與氫氧化鉀溶液調(diào)制成礦漿；將所述礦漿送入熱壓系統(tǒng)，在100℃～300℃條件下進(jìn)行熱壓浸出，對(duì)溶出液進(jìn)行冷卻，進(jìn)行固液分離；將固液分離后的浸出液送脫硅系統(tǒng)，在80～200℃條件下進(jìn)行脫硅，過濾分離得到脫硅精液和硅渣；將所述脫硅精液送入調(diào)酸系統(tǒng)，在攪拌條件下，向所述調(diào)酸系統(tǒng)中加入硫酸，直至所述脫硅精液中白色沉淀不會(huì)再產(chǎn)生和消失時(shí)加酸停止，進(jìn)行過濾分離；過濾分離出以硫酸鉀為主的溶液送結(jié)晶系統(tǒng)，在所述結(jié)晶系統(tǒng)中對(duì)所述以硫酸鉀為主的溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，過濾分離后得到硫酸鉀晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，向調(diào)酸系統(tǒng)中的脫硅精液停止加入硫酸 并進(jìn)行過濾分離后，將沉淀的氫氧化鋁洗滌一定次數(shù)后在溫度80(TC 130(TC下進(jìn)行氫氧 化鋁的煅燒，得到冶金級(jí)產(chǎn)品氧化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，將所述沉淀的氫氧化鋁用熱水洗滌3至7 次之后，將用洗液送熱壓系統(tǒng)用來調(diào)制礦漿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，在過濾分離得到硫酸鉀晶體之后，用一定 量的熱水洗滌后得到硫酸鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，用一定量的熱水對(duì)過濾分離后的硫酸鉀 晶體洗滌1至3次，洗滌后的洗液和結(jié)晶濃縮液返回所述調(diào)酸系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述礦漿的濃度質(zhì)量百分比為1% -60 %。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于，所述礦漿的氫氧化鉀濃度質(zhì)量百分比為 1% -60%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的工藝，其特征在于，將明礬石與氫氧化鉀溶液調(diào)制成所述 礦漿，其中，所述氫氧化鉀溶液濃度質(zhì)量百分比為以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，將所述礦漿送入熱壓系統(tǒng)，在10(TC 300°C條件下進(jìn)行熱壓浸出1分鐘至300分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，將固液分離后的所述浸出液送入脫硅系 統(tǒng)，在80 200°C條件下進(jìn)行1分鐘至300分鐘脫硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用熱壓浸出工藝從明礬石提取氧化鋁與硫酸鉀，該工藝包括將明礬石與氫氧化鉀溶液調(diào)制成礦漿；將礦漿送入熱壓系統(tǒng)，在100℃～300℃條件下進(jìn)行熱壓浸出，對(duì)溶出液進(jìn)行冷卻，進(jìn)行固液分離；將固液分離后的浸出液送脫硅系統(tǒng)，在80～200℃條件下進(jìn)行脫硅，過濾分離得到脫硅精液和硅渣；將脫硅精液送入調(diào)酸系統(tǒng)，在攪拌條件下，向調(diào)酸系統(tǒng)中加入硫酸，直至脫硅精液中白色沉淀不會(huì)再產(chǎn)生和消失時(shí)加酸停止，進(jìn)行過濾分離；過濾分離出以硫酸鉀為主的溶液送結(jié)晶系統(tǒng)，在結(jié)晶系統(tǒng)中對(duì)以硫酸鉀為主的溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，過濾分離后得到硫酸鉀晶體。本發(fā)明的生成本較低、工藝流程相對(duì)短。
文檔編號(hào)C01F7/06GK101913633SQ20101022445
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者伍贈(zèng)玲, 劉曉英, 衷水平, 譚希發(fā), 阮仁滿 申請(qǐng)人:紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司