用于分離鋁離子與鐵離子的方法
用于分離鋁離子與鐵離子的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于將包含于酸性組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法。所述方法包括：使所述酸性組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和將所述液體部分與所述固體部分分離。還提供用于處理包含鐵離子和鋁離子的酸性組合物的方法。這些方法對于制備例如氧化鋁、鋁、赤鐵礦等的產(chǎn)品是有用的。
【專利說明】用于分離鋁離子與鐵離子的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年7月18日提交的美國61/508，950的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此通過引用方式并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及應(yīng)用于含鐵產(chǎn)品和/或含鋁產(chǎn)品的合成和/或分離的化學(xué)領(lǐng)域中的改進(jìn)。舉例來說，這種方法對于包含于同一組合物的鐵離子和鋁離子是有用的。舉例來說，該方法對于處理包含鋁離子和鐵離子的酸性組合物也可以是有用的。
【背景技術(shù)】
[0004]從某些礦石中除去鐵離子可能是困難的。舉例來說，從某些材料(舉例來說紅泥)或某些礦石(舉例來說包含鐵離子的含鋁礦石)中提取鋁離子一直是相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)，這是由于鐵離子包含于這些礦石中，且以簡單并合算的方式將它們與鋁離子分離可能是困難的。
[0005]因此，存在對提供將鋁離子與鐵離子分離的代替性方法的需求。因此，還存在對處理包含鐵離子和鋁離子的組合物的需求。還存在對提供可克服來自現(xiàn)有技術(shù)方法的至少一個缺點(diǎn)的方法的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]根據(jù)一個方面，提供一種用于將包含于酸性組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括:
[0007]使所述酸性組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和
[0008]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0009]根據(jù)另一方面，提供一種用于將包含于酸性組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括:
[0010]使所述酸性組合物和堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物；和
[0011 ] 將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0012]根據(jù)另一方面，提供一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的酸性組合物的方法，所述方法包括:
[0013]使所述酸性組合物和堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0014]將所述液體部分與所述固體部分分離，和[0015]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0016]根據(jù)另一方面，提供一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的酸性組合物的方法，所述方法包括:
[0017]使該酸性組合物和堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的PH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0018]將所述液體部分與所述固體部分分離，和
[0019]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0020]根據(jù)另一方面，提供一種用于將包含于組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括:
[0021 ] 使該組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0022]將所述液體 部分與所述固體部分分離。
[0023]根據(jù)另一個方面，提供一種用于將包含于組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括:
[0024]使該組合物和堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物,保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和
[0025]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0026]根據(jù)另一方面，提供一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的組合物的方法，所述方法包括:
[0027]使該組合物和堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0028]將所述液體部分與所述固體部分分離，和
[0029]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0030]根據(jù)另一方面，提供一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的組合物的方法，所述方法包括:
[0031]使該組合物和堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物,保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0032]將所述液體部分與所述固體部分分離，和
[0033]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]在僅以示例的方式表示公開內(nèi)容的各種實(shí)施方式的下述的附圖中:
[0035]圖1表不根據(jù)本公開的一個工藝實(shí)施例的方框圖；
[0036]圖2表不根據(jù)本公開的另一工藝實(shí)施例的方框圖；[0037]圖3表示根據(jù)本公開的再一工藝實(shí)施例的方框圖；
[0038]圖4表不根據(jù)本公開的又一工藝實(shí)施例的方框圖；
【具體實(shí)施方式】
[0039]從如下以示例的方式例示的各種實(shí)施方式的描述，進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將會更為明顯。
[0040]本文中所用的表達(dá)“至少基本上地防止所述鋁離子沉淀”是指如下事實(shí):少于約20%、少于約10%、少于約5%、少于約3%、少于約2%或少于約1%的鋁離子被沉淀。
[0041]本文中所使用的術(shù)語“赤鐵礦”是指，舉例來說包含a -Fe203> Y-Fe203> β _Fe0.0H或其組合的化合物。
[0042]本文中所使用的表達(dá)“鐵離子”是指，舉例來說包含選自所有可能的Fe離子形式的鐵離子的至少一種的離子。舉例來說，所述至少一種鐵離子可以是Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0043]本文中所使用的表達(dá)“鋁離子”是指，舉例來說包含選自所有可能的Al離子形式的鋁離子的至少一種的離子。舉例來說，所述至少一種鋁離子可以是Al3+。
[0044]本文中使用的程度術(shù)語例如“約”和“大約”的意思是被修飾的術(shù)語的偏離的合理量，其使得最終結(jié)果并未顯著改變。如果該偏差不會否定其所修飾的詞的意義的話，這些程度術(shù)語可解釋為包含被修飾術(shù)語的至少±5%或至少±10%的偏差。
[0045]如果涉及所述沉淀組合物的pH或pH范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“被保持”是指，在所述酸性組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述酸性組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述pH值或pH范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0046]如果涉及pH值或pH范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“保持所述沉淀組合物在”是指:在所述酸性組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述酸性組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述pH值或pH范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0047]如果涉及所述沉淀組合物的溫度值或溫度范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“被保持”是指:在所述酸性組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述酸性組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述溫度值或溫度范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0048]如果涉及所述沉淀組合物的pH值或pH范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“被保持”是指:在所述組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述pH值或pH范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0049]如果涉及pH值或pH范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“保持所述沉淀組合物在”是指:在所述組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述沉淀組合物的所述pH值或pH范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0050]如果涉及所述沉淀組合物的溫度值或溫度范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“被保持”是指:在所述組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述溫度值或溫度范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。[0051 ] 舉例來說，所述方法可包括:
[0052] 獲得所述酸性組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，[0053]將所述酸性組合物加入到具有至少10.5的pH的所述堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和
[0054]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0055]舉例來說，所述方法可包括:
[0056]獲得所述酸性組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0057]將所述酸性組合物加入到具有至少10.5的pH的所述堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0058]將所述液 體部分與所述固體部分分離，和
[0059]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0060]舉例來說，所述方法可包括:
[0061]獲得所述酸性組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0062]將所述酸性組合物加入到堿，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0063]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0064]舉例來說，通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿性水性組合物反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿性組合物，同時(shí)通過在將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
[0065]舉例來說，通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿，同時(shí)通過在加入所述酸性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述沉淀組合物的pH大于10.5。
[0066]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0067]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0068]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
[0069]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿性水性組合物。
[0070]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量所述沉淀組合物。
[0071]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿。
[0072]舉例來說，可通過如下方式實(shí)施保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。[0073]舉例來說，可通過如下方式實(shí)施保持所述沉淀組合物的pH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
[0074]舉例來說，所述酸性組合物可為酸性浸取組合物。
[0075]舉例來說，所述酸性浸取組合物可通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上地分離所述浸取液。舉例來說可以進(jìn)行過濾、傾析、離心等。
[0076]舉例來說，所述方法可包括:
[0077]獲得所述組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0078]將所述組合物加入到具有至少10.5的pH的所述堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0079]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0080]舉例來說，所述方法可包括:
[0081]獲得所述組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0082]將所述組合物加入到所述具有至少10.5的pH堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0083]將所述液體部分與所述固體部分分離，和
[0084]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0085]舉例來說，所述方法可包括:
[0086]獲得所述組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0087]將所述組合物加入到所述堿，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和
[0088]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0089]舉例來說，通過如下方式來實(shí)施使所述組合物和所述堿性水性組合物反應(yīng):將所述組合物加入到所述堿性水性組合物，同時(shí)通過在將所述組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的PH大于10.5。
[0090]舉例來說，通過如下方式來實(shí)施使所述組合物和所述堿反應(yīng):將所述組合物加入到所述堿，同時(shí)通過在加入所述組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述沉淀組合物的PH大于10.5。
[0091]舉例來說，可將所述組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0092] 舉例來說，可將所述組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0093]舉例來說，可將所述組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。[0094]舉例來說，可將所述組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿性水性組合物。
[0095]舉例來說，可將所述組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
[0096]舉例來說，可將所述組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿。
[0097]舉例來說，可通過如下方式實(shí)施保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5:在將所述組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
[0098]舉例來說,通過如下方式實(shí)施保持所述沉淀組合物的pH大于10.5:在將所述組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
[0099]舉例來說，所述組合物可為酸性浸取組合物。
[0100]舉例來說，所述酸性浸取組合物可通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上地分離所述浸取液。舉例來說可以進(jìn)行過濾、傾析、離心等。
[0101]用于浸取的酸可為HCl、H2S04、HNO3或其混合物。舉例來說，可使用HC1。可作為混合物或分別地使用一種以上的酸。由這些酸制備的溶液可以各種濃度使用。舉例來說可使用濃縮的溶液。舉例來說可使用6M或12M的HCl。舉例來說，可使用高達(dá)100%wt的H2S04。
[0102]可在壓力下實(shí)施所述浸取。舉例來說，所述壓力可為約10至約300psig、約25至約250psig、約50至約200psig、或約50至約150psig。所述浸取可實(shí)施約30分鐘至約5小時(shí)。其可在約60至約300°C、約75至約275°C或約100至約250°C的溫度下實(shí)施。
[0103]舉例來說，所述沉淀組合物可被保持在至少約11.0、至少約11.5、至少約12.0、約
10.5至約14.5、約10.5至約11.0、約11.0至約14.0、約11.0至約13.0、或約11.0至約12.0 的 pH 下。
[0104]舉例來說，所述沉淀組合物可被保持在約10.8至約11.8、約11至約12、約11.5至約 12.5、約 11.0 至約 11.6、約 11.2 至約 11.5、約 10.5 至約 12、約 11.5 至約 12.5、約 11.8至約 12.2、約 11.0、約 11.1、約 11.2、約 11.3、約 11.4、約 11.5、約 11.6、約 11.7、約 11.8、約11.9、或約12.0的pH下。
[0105]舉例來說，所述沉淀組合物可被保持在介于10.5和14.0、10.5和13.0、10.5和
12.0,10.5 和 11.5、或 10.5 和 11 之間的 pH。
[0106]舉例來說，可通過如下方式來實(shí)施將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物:在將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
[0107]舉例來說，可通過如下方式來實(shí)施將所述組合物加入到所述堿性水性組合物:在將所述組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
[0108]舉例來說，所述堿可包括K0H、Na0H、Ca (OH) 2、Ca0、Mg0、Mg (OH) 2、CaC03、Na2C03、NaHCO3或其混合物。
[0109] 舉例來說，所述堿可包括:K0H、NaOH或其混合物。
[0110]舉例來說，所述堿性水性組合物可包括K0H、Na0H、Ca (OH) 2、Ca0、Mg0、Mg (OH)2,CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
[0111]舉例來說，所述堿性水性組合物可包括KOH、NaOH或其混合物。
[0112]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0113]舉例來說，將所述組合物和 所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0114]舉例來說，所述堿性水性組合物可包括K0H、Na0H、Ca (OH) 2、Ca0、Mg0、Mg (OH)2,CaCO3> Na2CO3^ NaHCO3 或其混合物。
[0115]舉例來說，所述堿性水性組合物可包括:K0H、NaOH或其混合物。
[0116]舉例來說，所述堿性水性組合物和所述酸性組合物可以體積比為約1:2至約1:6、約1:3至約1:5、約1:3至約1:4的量加入。
[0117]舉例來說，所述堿性水性組合物和所述組合物可以體積比為約1:2至約1:6、約1:3至約1:5、約1:3至約1:4的量加入。
[0118]舉例來說，在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物可具有約I至約
3、約1.5至約2.5、約1.8至約2.2的pH。
[0119]舉例來說，在與所述堿反應(yīng)之前，所述酸性組合物可具有約I至約3、約1.5至約
2.5、約 1.8 至約 2.2 的 pH。
[0120]在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物可具有約11至約15、約12至約14或13至約14的pH。所述堿性水性組合物可具有約10至約25M、約15至約20M或約19至約20M的濃度。
[0121]在與所述組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物可具有約11至約15、約12至約14或13至約14的pH。所述堿性水性組合物可具有約10至約25M、約15至約20M或約19至約20M的濃度。
[0122]舉例來說，所述沉淀了的鐵離子可被回收。
[0123]舉例來說，所述沉淀了的鐵離子可選自Fe3+、Fe2+和其混合物。
[0124]舉例來說，所述沉淀的鐵離子可為Fe (OH)2^Fe (OH) 3或其混合物的形式。
[0125]舉例來說，所述沉淀的鐵離子可為赤鐵礦的形式。
[0126]舉例來說，預(yù)定量的赤鐵礦可被加入到包含所述液體部分和所述固體部分的混合物。舉例來說，這可在預(yù)定的時(shí)間段并可選地在攪拌下實(shí)現(xiàn)。
[0127]舉例來說，所述預(yù)定量的赤鐵礦可以約0.005至約0.5或約0.01至約0.1的赤鐵礦/鐵離子摩爾比而被加入。
[0128]舉例來說，所述沉淀組合物可被保持在約50°C至約110°C、約60°C至約90°C、約650C至約 85°C、約 70V至約 75°C、約 75°C至約 110°C、約 80°C至約 100°C、約 85°C至約 95°C、或約87 °C至約93 °C的溫度。
[0129]所述包含鐵的含鋁材料可為包含鐵的含鋁礦石。舉例來說，粘土、泥質(zhì)板巖、泥石、綠柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、鋁土礦、或其混合物可用作起始材料。舉例來說，所述含鋁礦石可為泥質(zhì)板巖。所述含鋁材料也可為再循環(huán)的工業(yè)的含鋁材料，例如礦渣。所述含鋁材料也可為紅泥或飛灰。
[0130]舉例來說，可沉淀鐵離子。當(dāng)沉淀鐵離子時(shí)，可通過離子沉淀來沉淀所述鐵離子，且鐵離子可以各種鹽、氫氧化物或其水合物的形式沉淀。舉例來說，所述鐵離子可作為Fe(OH) 3> Fe (OH) 2、赤鐵礦、針鐵礦(geotite)、黃鉀鐵帆或其水合物而被沉淀。
[0131]所述浸取可以在約0.5至約2.5、約0.5至約1.5、或約I的pH下實(shí)施；然后鐵可在至少約10.5、11、11.5、12.0的pH下沉淀；然后鋁可在約7至約11、約7.5至約10.5、或約8至約9的pH下被沉淀。
[0132]所述浸取可在高壓釜中在壓力下實(shí)施。舉例來說，其可在5KPa至約850KPa、50KPa至約 800KPa、IOOKPa 至約 750KPa、150KPa 至約 700KPa、200KPa 至約 600KPa、或 250KPa 至約500KPa的壓力下實(shí)施。所述浸取可在至少80°C、至少90°C、或約100°C至約110°C的溫度下實(shí)施。在特定情況下，其可在更高的溫度下實(shí)現(xiàn)以增加特定礦石中的提取產(chǎn)率。
[0133]舉例來說，所述鋁離子可被回收。
[0134]舉例來說，可沉淀鋁離子(來自液體部分)。當(dāng)沉淀鋁離子時(shí)，所述鋁離子可通過離子沉淀而被沉淀且可以各種鹽(舉例來說其氯化物、硫酸鹽、氫氧化物或水合物)的形式而被沉淀。舉例來說所 述鋁離子可作為Al (OH) 3、A1C13、Al2 (SO4)3或其水合物而被沉淀。
[0135]舉例來說，所述方法可進(jìn)一步包括:通過調(diào)節(jié)pH值為約7至約11、約8至約10.5、約8.5至約10、約9至約10或約9.2至約9.8來從所述液體部分沉淀所述招離子。
[0136]舉例來說，所述方法可進(jìn)一步包括:添加對促進(jìn)所述鋁離子的沉淀有效的沉淀劑。舉例來說，所述沉淀劑可為聚合物。舉例來說，所述沉淀劑可為丙烯酰胺聚合物。
[0137]舉例來說，沉淀了的鋁離子可通過煅燒而轉(zhuǎn)化成氧化鋁。該步驟可通過煅燒而實(shí)施。然后Al (OH)3可被轉(zhuǎn)化成Al2O315該Al (OH)3成為Al2O3的轉(zhuǎn)化可在800°C至約1200°C的溫度下實(shí)施。舉例來說，其可如W02008141423所示地實(shí)施，其在此以參考的方式整體引入本說明書。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚理解如何將Al (OH) 3轉(zhuǎn)化成A1203。
[0138]舉例來說，所述方法可進(jìn)一步包括將氧化鋁(Al2O3)轉(zhuǎn)化成鋁。氧化鋁向鋁的轉(zhuǎn)化可通過舉例來說，使用霍爾-埃魯特工藝來實(shí)施。許多專利和專利申請例如US20100065435.US20020056650.US5, 876，584、US6, 565，733 都引用了這一公知的工藝。還可通過其他方法，例如在US7，867，373、US4, 265，716、US6, 565，733 (將氧化鋁轉(zhuǎn)化成硫化鋁，然后將硫化鋁轉(zhuǎn)化成鋁)中所描述的方法來實(shí)施。這些文獻(xiàn)在此以參考的方式整體引入本說明書。因此本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚地知道如何將Al2O3轉(zhuǎn)化成鋁。
[0139]舉例來說，Al (OH) 3可轉(zhuǎn)化成A1C13。這可通過舉例來說使Al (OH)3與HCl反應(yīng)來完成。
[0140]如由圖1-4可知，如本公開中所描述地，提供了多種不同的方法的例子。
[0141]圖1和2顯示了兩個類似的方法，不同在于圖2中所示的方法包括將Al (OH)3R化成氧化鋁(Al2O3),然后將氧化鋁轉(zhuǎn)化成鋁。
[0142]在圖1和圖2的方法中，可知將酸性組合物加入到了包含所述水性堿性組合物的反應(yīng)器或容器。然后，通過使所述酸性組合物和所述水性堿性組合物一起反應(yīng)而獲得的混合物，即所述沉淀組合物將最終被處理以將所述液體部分與所述固體部分分離(舉例來說，通過固/液分離)。舉例來說，當(dāng)將酸性組合物加入到所述反應(yīng)器時(shí)，可同時(shí)加入堿以保持所述水性堿性組合物的PH和/或所述沉淀組合物的pH大于10.5。還應(yīng)該注意，還可在加入所述酸性組合物之前和/或之后，加入所述堿。還可實(shí)施周期性地加入堿。
[0143]在圖3和4的方法中，可以看出可將所述酸性組合物同時(shí)連同堿一起加入到反應(yīng)器，以獲得所述沉淀組合物。所述酸性組合物也可加入到已包含堿的反應(yīng)器中。又一量的堿也可同時(shí)連同所述酸性組合物的添加一起加入到所述反應(yīng)器。如前文所解釋地，加入所述堿將允許保持所述沉淀組合物的PH大于10.5。可選擇地，所述酸性組合物可同時(shí)連同所述堿一起加入到空的反應(yīng)器。在這種情況中，可調(diào)節(jié)兩個反應(yīng)劑的流動以保持如上所指出的pH。圖3和4顯示了兩個相似的方法，不同在于圖4所示方法包括將Al (OH) 3轉(zhuǎn)化成氧化鋁(Al2O3),然后將氧化鋁轉(zhuǎn)化成鋁。
[0144]如本公開中所討論地那樣，圖1至4中所示的鐵沉淀可為各種形式。舉例來說其可包含F(xiàn)e (OH)2, Fe (OH) 3、赤鐵礦或其混合物。所述鐵沉淀可包括Fe (OH) 2和/或Fe(OH)3，且該沉淀然后可如本申請中所描述轉(zhuǎn)化成赤鐵礦。
[0145]應(yīng)該注意的是，根據(jù)本公開的其他實(shí)施例，圖1至4所代表的方法也可使用包含鋁離子和鐵離子的任意組合物作為起始原料。該組合物可基本上為中性或堿性(舉例來說紅泥)。
[0146]在圖1-4中，加入到所述水性堿性組合物或所述沉淀組合物的堿可為固體形式的水性組合物。舉例來說，所述堿可加入到反應(yīng)器，或在加入到反應(yīng)器之前與所述酸性組合物
結(jié)合?
[0147]實(shí)施例1
[0148]處理包含鐵離子的含鋁礦石樣品
[0149]可通過磨碎來機(jī)械活化含鋁礦石(舉例來說泥質(zhì)板巖)。礦物活化會對浸取反應(yīng)動力學(xué)帶來正面影響。舉例來說，可在大氣氣氛中使用球磨機(jī)約2至4小時(shí)。泥質(zhì)板巖也可被煅燒。該預(yù)處理階段可在約400至約700°C的煅燒溫度經(jīng)約I至約2小時(shí)而實(shí)現(xiàn)。該兩個操作舉例來說增加了鋁的提取量約25至40%。
[0150]酸浸取
[0151]酸浸取可通過在升高的溫度下且在壓力下混合活化的泥質(zhì)板巖和酸溶液(舉例來說HCl)經(jīng)給定的時(shí)間段來完成。舉例來說，泥質(zhì)板巖/酸比可為約1:3 (重量/體積)，濃度約為6M，壓力可為約70至約80psi，溫度可為約150至約170°C，而且反應(yīng)時(shí)間可為約I小時(shí)至約7小時(shí)。在這些條件下，除了雜質(zhì)之外，還提取超過90%的鋁和100%的鐵。
[0152]在提取末尾，可通過傾析或通過過濾，從富含鋁和鐵的液體分離固體(未溶解的部分)，之后固體被清洗。該固體占約50至約60%的泥質(zhì)板巖的初始質(zhì)量。其可被穩(wěn)定化并用作組分合金(constituent alloy)。
[0153]將鐵離子與鋁離子分離(鐵的去除)
[0154]可通過在特定pH值下選擇性地沉淀鐵來除去溶液中所包含的鐵。舉例來說，可在大于約11.0或11.2的pH下在堿性介質(zhì)中通過沉淀而實(shí)施鐵的除去。該階段可通過在堿性水性組合物(參見圖1)(例如NaOH)中在約19.0至約19.5M濃度和約13.5至約14.0的PH下使所述含有鋁和鐵離子的酸性組合物(pH約2)反應(yīng)而完成。所述酸性組合物和所述堿性組合物可在大氣壓力、攪拌下同時(shí)加入到反應(yīng)器，以獲得保持在約70至約90°C的沉淀組合物。這可通過舉例來說通過化學(xué)反應(yīng)的放熱來完成。如KOH的其他堿也可使用。由此鐵可以例如Fe (OH)2和/或Fe (OH) 3等化合物的形式而沉淀(參看圖1)。堿性水性組合物:酸性組合物的體積:體積比可為約1:3至約1:4。
[0155]可添加赤鐵礦(也可被稱作晶種赤鐵礦)至所述沉淀反應(yīng)。添加赤鐵礦晶種可促進(jìn)赤鐵礦沉淀反應(yīng)(舉例來說，F(xiàn)e (OH)2和/或Fe (OH) 3至赤鐵礦的轉(zhuǎn)化)。舉例來說，可選地在攪拌下，赤鐵礦可以IOg對IL沉淀組合物的比例而加入。反應(yīng)溫度可為約70°C至約900C (舉例來說，沉淀組合物可在這樣的溫度下)，且反應(yīng)時(shí)間可為約3小時(shí)至約72小時(shí)。在這樣的條件下，約98至約100%的鐵可被沉淀且這種鐵的約70%至100%以赤鐵礦的形式沉淀?？蛇x地，可通過使用例如經(jīng)由中空纖維膜的液液萃取的提純步驟來回收鐵。
[0156]可通過過濾、傾析或離心來將液體部分與固體部分分離，并可通過稀釋的堿，例如NaOH溶液(舉例來說IM至2M濃度下的NaOH)來清洗固體。在該步驟結(jié)尾，可用水清洗該固體。
[0157]鋁回收
[0158]該步驟也可以多種方式實(shí)施。鋁離子可以鋁氫氧化物的方式沉淀。舉例來說，在約7至約10.5或約7.5至約10或約9的pH下(通過添加酸)，可獲得水合形式的Al (OH)30溫度可為約50°C至約80°C，且反應(yīng)時(shí)間可為約3小時(shí)至約24小時(shí)。該步驟可通過添加例如6M濃度下的HCl溶液而完成。也可使用其他的酸。舉例來說90至100%的招氫氧化物可自前述步驟沉淀。
[0159]可選地，可通過添加酸性氣體而沉淀鋁離子。舉例來說，在約7至約10.5的pH下以CO2噴射的水合形式的Al (OH) 3，溫度可為約50°C至80°C，且反應(yīng)時(shí)間可為約3小時(shí)至約24小時(shí)。舉例來說，90至100%的鋁氫氧化物可自前述步驟沉淀。
[0160]可通過添加絮凝劑來實(shí)施另一沉淀鋁離子的方式。多種絮凝劑可有助于大薄片的形成，該大薄片通過沉淀作用而穩(wěn)定。舉例來說，可以約0.1%至約0.3%的濃度使用丙烯酰胺聚合物。絮凝劑/鋁氫氧化物溶液的比可為約1:300(體積/體積)。溫度可為低于30°C且反應(yīng)時(shí)間可為約5分鐘至約20分鐘。在這樣的條件下，可沉淀超過約97%的鋁。
[0161] 實(shí)施例2
[0162]處理包含鐵離子的含鋁礦石樣品
[0163]泥質(zhì)板巖
[0164]在球磨機(jī)中、在濕相下磨碎泥質(zhì)板巖。將水和來自于礦井的粗粉碎的泥質(zhì)板巖的混合物進(jìn)料到研磨機(jī)中，在該研磨機(jī)中礦物被縮減至小于100微米。泥通過重力下行至裝備有兩個葉輪的混合器，該混合器確保良好的勻質(zhì)性。當(dāng)混合物達(dá)到期望的密度時(shí)，混合器的內(nèi)容物被抽送至積蓄倉，其起到將泥進(jìn)料至高壓釜的作用。
[0165]酸
[0166]進(jìn)料至浸取的酸來自于兩個來源。主要部分為再循環(huán)的廢酸。該再循環(huán)的酸包含約20至約22重量％的氫氯酸(HCl)和約10至約11%的A1C13。舉例來說，如果需要過量的酸的話，可使用少量的新鮮的36%的酸。
[0167]浸取
[0168]以化學(xué)計(jì)量比將泥質(zhì)板巖泥和酸進(jìn)料至32m3的高壓釜。高壓釜然后被氣密地密封，良好混合并通過與進(jìn)料有蒸汽的護(hù)套的非直接接觸而被加熱。隨著溫度上升，蒸汽壓力提高使得反應(yīng)達(dá)到約175°C的溫度和約7.5barg的壓力。在浸取周期的末尾，泥質(zhì)板巖中所含的金屬被轉(zhuǎn)換為氯化物。然后混合物通過與在反應(yīng)器護(hù)套中的冷卻水非直接接觸而冷卻。當(dāng)混合物為約70°C至約80°C時(shí)，浸取的泥通過空氣壓力轉(zhuǎn)移至保持在連通容器中的兩個緩沖池中以備進(jìn)一步的處理和處置，且浸取液準(zhǔn)備用作進(jìn)一步的處理。
[0169]赤鐵礦的制備
[0170]來自浸取的母液(浸取液)以恒定速率經(jīng)筒式過濾器被抽送至第一鐵沉淀反應(yīng)器。該池被良好混合且通過加熱盤管將溫度控制為約65至70°C。持續(xù)測定pH，并在分配泵的幫助下通過添加50重量％的苛性鈉將溶液保持在約12的pH(參見圖1和2)。沉淀反應(yīng)將鐵氯化物和其他金屬氯化物轉(zhuǎn)化成氫氧化物，其導(dǎo)致了逐漸的沉淀和固體晶體的聚集。在也通過添加苛性鈉來控制PH并通過加熱盤管保持溫度時(shí)，浸取液然后被連續(xù)進(jìn)料至兩個其他沉淀反應(yīng)器。在最后的反應(yīng)器的出口處，液體被進(jìn)料至重力傾析器。
[0171]傾析和晶種結(jié)晶 [0172]重力傾析器的目的在于產(chǎn)生赤鐵礦的最大的晶體的厚泥。這些晶體在第一個沉淀反應(yīng)器中作為晶種。觀察到，這樣的技術(shù)對于促進(jìn)更大且更易于過濾的沉淀物(赤鐵礦)的形成是有用的。每升溶液以約1.5至約5.5g赤鐵礦的量被用于晶種形成。溶液中Fe的濃度為約2.5至約3.0g/L。
[0173]赤鐵礦的過濾
[0174]在兩個自動壓濾機(jī)的幫助下實(shí)施了赤鐵礦的過濾。然后將母液送至緩沖池以抽送至鋁沉淀反應(yīng)器。
[0175]赤鐵礦的中和
[0176]清洗過的赤鐵礦被送至葉片式攪拌器，在該葉片式攪拌器中測量固體的pH。在分配泵的幫助下通過添加氫氯酸(HCl)來維持低于約8的pH。
[0177]鋁的沉淀
[0178]對鋁的沉淀而言，通過使母液與HCl反應(yīng)，母液的pH被調(diào)整至約9.5。由于母液已被除去了全部其他金屬，因此所獲得沉淀物是白色的且純度至少為98.5%。
[0179]母液以恒定速率經(jīng)保護(hù)過濾器抽送至第一主要反應(yīng)器以用于鋁氫氧化物的沉淀。該池通過葉輪保持為懸浮體且在加熱盤管的幫助下將溫度控制為65°C。持續(xù)測量pH且通過使用分配泵添加HCl將所述溶液保持在約9.5的pH。沉淀反應(yīng)對于將鋁氯化物轉(zhuǎn)化成鋁氫氧化物是有用的，這導(dǎo)致逐漸的沉淀和固體晶體的聚集。然后液體被持續(xù)地送至兩個其他沉淀反應(yīng)器，在沉淀反應(yīng)器中也通過添加酸來控制PH且通過盤管保持溫度。在最后一個反應(yīng)器的出口處，將液體進(jìn)料至重力傾析器。
[0180]傾析和晶種結(jié)晶
[0181]也使用重力傾析器生產(chǎn)Al (0!03最大晶體厚泥。這些晶體自傾析器的底部抽送至第一沉淀反應(yīng)器來為結(jié)晶提供種晶。
[0182]將傾析器剩余的Al (OH)3泥和上清液送至二次漿化池，混合物自該二次漿化池抽送至離心分離式的分離器/清洗器。在使用分離器的處理后，然后Al (OH) 3被干燥。
[0183] 申請人:在此主張:本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚理解第[013]至[00124]段(從【專利附圖】
【附圖說明】至此)所列出的各種實(shí)施方式在適當(dāng)時(shí)可以各種方式結(jié)合，并應(yīng)用于第[005]至[012]段(
【發(fā)明內(nèi)容】
部分)所列舉的方法。本公開的第[013]至[00124]段的實(shí)施方式在本公開中顯示出了實(shí)施方式的各種組合，只要其是可實(shí)現(xiàn)的。因此，這些實(shí)施方式已經(jīng)被公開，相當(dāng)于為所有的實(shí)施方式做出了引用在所述任一權(quán)利要求(涵蓋之前列出的實(shí)施方式)的從屬權(quán)利要求，因此也表示它們可以結(jié)合在一起。
[0184]發(fā)現(xiàn)了本申請的方法允許將鐵離子高效地與鋁離子分離。舉例來說，觀察到組合物(舉例來說，酸性組合物)如此劇烈的pH改變允許通過基本上阻止鋁離子沉淀而使鐵離子沉淀。事實(shí)上，當(dāng)舉例來說時(shí)將酸性組合物加入到包含所述堿性組合物的反應(yīng)器，同時(shí)將一些更多的堿同時(shí)加入到所述堿性組合物，觀察到發(fā)生了鐵離子的快速沉淀，而不以任何形式產(chǎn)生鋁離子實(shí)質(zhì)上的沉淀。事實(shí)上，這允許基本上防止鋁離子沉淀。
[0185] 當(dāng)參考【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明時(shí)，應(yīng)該理解對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可獲知針對其的多種修改。因此上述說明和附圖應(yīng)該被視為具體的例子而非進(jìn)行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將包含于酸性組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括: 使所述酸性組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和將所述液體部分與所述固體部分分離。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其中所述方法包括: 獲得所述酸性組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子， 將所述酸性組合物加入到所述具有至少10.5的pH的堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和將所述液體部分與所述固體部分分離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.0的pH。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.5的pH。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約12.0的pH。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和14.5之間的pH。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約14.0的pH。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約13.0的pH。
9.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約12.0的pH。
10.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和11.0之間的pH。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿性水性組合物反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物，同時(shí)通過在將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
12.如權(quán)利要求11所述方法，其中所述堿包括KOH、NaOH、Ca(OH) 2、CaO、MgO、Mg (OH)2、CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH或其混合物。
14.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述方法，其中將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)添加到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿性組合物。
17.如權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式實(shí)施保持所述堿性水性組合物的PH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH,Ca (OH) 2、Ca。、Mg。、Mg(OH) 2、CaCO3> Na2CO3^ NaHCO3 或其混合物。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述堿包括:K0H、NaOH或其混合物。
20.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性組合物包括K0H、Na0H、Ca(OH)2, CaO、MgO, Mg (OH)2, CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
21.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性組合物包括KOH、NaOH或其混合物。
22.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述方法，其中所述堿性水性組合物和所述酸性組合物以體積比為約1:2至約1:6的量加入。
23.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性水性組合物和所述酸性組合物以體積比為約1:3至約1:4的量加入。
24.如權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約I至約3的pH。
25.如權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述酸性組合物為酸性浸取組合物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述酸性浸取組合物通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上分離所述浸取液。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述至少一種酸選自HCl、H2SO4、HNO3和其混合物。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述至少一種酸是HCl。
29.如權(quán)利要求26、27或28所述的方法，其中所述含鋁材料為含鋁礦石。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述含鋁礦石選自粘土、泥質(zhì)板巖、泥石、綠柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、鋁土礦和其混合物。
31.如權(quán)利要求1至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約1.5至約2.5的pH。
32.如權(quán)利要求1至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約1.8至約2.2的pH。
33.如權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約11至約15的pH。
34.如權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約12至約14的pH。
35.如權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約13至約14的pH。
36.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子選自Fe3+、Fe2+和其混合物。
37.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以Fe(OH) 2、Fe(OH) 3或其混合物的形式而被沉淀。
38.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以赤鐵礦的形式沉淀。
39.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:使包含所述液體部分和所述固體部分的所述混合物與預(yù)定量的赤鐵礦反應(yīng)，由此促進(jìn)、催化和/或增強(qiáng)赤鐵礦的形成。
40.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約50°C至約11 (TC的溫度。
41.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約60°C至約90°C的溫度。
42.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物具有約65°C至約85 °C的溫度。
43.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約70°C至約75 °C的溫度。
44.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述含鋁礦石是泥質(zhì)板巖。
45.如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述液體部分與所述固體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH值為約7至約11來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
46.如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述液體部分與所述固體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH值為約8至約10.5來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
47.如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述液體部分與所述固體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH值為約9至約10.0來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
48.如權(quán)利要求45、46或47所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:添加對促進(jìn)所述鋁離子的沉淀有效的沉淀劑。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述沉淀劑為聚合物。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中所述沉淀劑是丙烯酰胺聚合物。
51.如權(quán)利要求45至50中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀了的鋁離子為Al(OH) 3的形式。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為Al2O315
53.如權(quán)利要求52所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al2O3轉(zhuǎn)化成鋁。
54.一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的酸性組合物的方法，所述方法包括: 使所述酸性組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物， 將所述液體部分與所述固體部分分離，和 從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述方法包括:獲得包含所述鋁離子和所述鐵離子的所述酸性組合物， 將所述酸性組合物加入到具有至少10.5的pH的所述堿性水性組合物中，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物， 將所述液體部分與所述固體部分分離，和 從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
56.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.0的pH。
57.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.5的pH。
58.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約12.0的pH。
59.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和14.5之間的pH。
60.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約14.0的pH。
61.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約13.0的pH。
62.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約12.0的pH。
63.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和11.0之間的pH。
64.如權(quán)利要求54至63中任一項(xiàng)所述的方法,其中通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿性水性組合物反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物，同時(shí)通過在將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
65.如權(quán)利要求64所述方法，其中所述堿包括KOH、NaOH、Ca(OH) 2、CaO、MgO、Mg (OH)2、CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
66.如權(quán)利要求64所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH或其混合物。
67.如權(quán)利要求54至66中任一項(xiàng)所述方法，其中將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的pH大于10.5以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，其中所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
69.如權(quán)利要求67所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)添加到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿性組合物。
70.如權(quán)利要求67至69中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式實(shí)施保持所述堿性水性組合物的PH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
71.如權(quán)利要求70所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH、Ca(OH) 2、Ca。、Mg。、Mg(OH) 2、CaCO3, Na2CO3, NaHCO3 或其混合物。
72.如權(quán)利要求70所述的方法，其中所述堿包括:K0H、NaOH或其混合物。
73.如權(quán)利要求54至72中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性組合物包括K0H、Na0H、Ca(OH)2, CaO、MgO, Mg (OH)2, CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
74.如權(quán)利要求54至72中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性組合物包括K0H、Na0H或其混合物。
75.如權(quán)利要求54至74中任一項(xiàng)所述方法，其中所述堿性水性組合物和所述酸性組合物以體積比為約1:2至約1:6的量加入。
76.如權(quán)利要求54至74中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性水性組合物和所述酸性組合物以體積比為約1:3至約1:4的量加入。
77.如權(quán)利要求54至76中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約I至約3的pH。
78.如權(quán)利要求54至77中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述酸性組合物為酸性浸取組合物。
79.如權(quán)利要求78 所述的方法，其中所述酸性浸取組合物通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上分離所述浸取液。
80.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述至少一種酸選自HCl、H2SO4、HNO3和其混合物。
81.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述至少一種酸是HCl。
82.如權(quán)利要求79、80或81所述的方法，其中所述含鋁材料為含鋁礦石。
83.如權(quán)利要求82所述的方法，其中所述含鋁礦石選自粘土、泥質(zhì)板巖、泥石、綠柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、鋁土礦和其混合物。
84.如權(quán)利要求54至83中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約1.5至約2.5的pH。
85.如權(quán)利要求54至83中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約1.8至約2.2的pH。
86.如權(quán)利要求54至85中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約11.5至約15的pH。
87.如權(quán)利要求54至85中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約12至約14的pH。
88.如權(quán)利要求54至85中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約13至約14的pH。
89.如權(quán)利要求54至88中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子選自Fe3+、Fe2+和其混合物。
90.如權(quán)利要求54至88中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以Fe(0H)2、Fe(OH) 3或其混合物的形式而被沉淀。
91.如權(quán)利要求54至88中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以赤鐵礦的形式沉淀。
92.如權(quán)利要求54至88中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:使包含所述液體部分和所述固體部分的所述混合物與預(yù)定量的赤鐵礦反應(yīng)，由此促進(jìn)、催化和/或增強(qiáng)赤鐵礦的形成。
93.如權(quán)利要求54至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約50°C至約110°C的溫度。
94.如權(quán)利要求54至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約60°C至約90°C的溫度。
95.如權(quán)利要求54至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物具有約65°C至約85 °C的溫度。
96.如權(quán)利要求54至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約70°C至約75 °C的溫度。
97.如權(quán)利要求82所述的方法，其中所述含鋁礦石是泥質(zhì)板巖。
98.如權(quán)利要求54至97中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過調(diào)節(jié)pH值為約7至約11來實(shí)施從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
99.如權(quán)利要求54至97中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過調(diào)節(jié)pH值為約8至約10.5來實(shí)施從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
100.如權(quán)利要求54至97中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過調(diào)節(jié)pH值為約9至約10來實(shí)施從所述液體部分沉 淀所述鋁離子。
101.如權(quán)利要求98、99或100所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:添加對促進(jìn)所述鋁離子的沉淀有效的沉淀劑。
102.如權(quán)利要求101所述的方法，其中所述沉淀劑為聚合物。
103.如權(quán)利要求102所述的方法，其中所述沉淀劑是丙烯酰胺聚合物。
104.如權(quán)利要求98至103中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式實(shí)施從所述液體部分沉淀所述鋁離子:使所述液體部分與至少一種酸反應(yīng)來調(diào)節(jié)pH。
105.如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述至少一種酸選自HCl、H2S04、HNO3和其混合物。
106.如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述至少一種酸是HCl。
107.如權(quán)利要求54至106中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀了的鋁離子為Al(OH)3的形式。
108.如權(quán)利要求107所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為A1203。
109.如權(quán)利要求108所述的方法，其中通過煅燒工藝將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化成A1203。
110.如權(quán)利要求108或109所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
111.如權(quán)利要求110所述的方法，其中通過霍爾-埃魯特工藝將Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
112.如權(quán)利要求107所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為A1C13。
113.一種用于將包含于酸性組合物中的鋁離子分離與鐵離子的方法，所述方法包括: 使所述酸性組合物和堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的PH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物；和 將所述固體部分與所述液體部分分離。
114.如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述方法包括:獲得包含所述鋁離子和所述鐵離子的所述酸性組合物， 將所述酸性組合物加入到所述堿中，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和將所述固體部分與所述液體部分分離。
115.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.0的pH。
116.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.5的pH。
117.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約12.0的pH。
118.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和 14.5之間的pH。
119.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約14.0 的 pH。
120.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約13.0 的 pH。
121.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約12.0 的 pH。
122.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和11.0之間的pH。
123.如權(quán)利要求113至122中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿，同時(shí)通過在添加所述酸性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述沉淀組合物的PH大于10.5。
124.如權(quán)利要求123所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH、Ca(OH) 2、CaO、MgO、Mg(OH) 2、CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
125.如權(quán)利要求123所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH或其混合物。
126.如權(quán)利要求112至122中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
127.如權(quán)利要求126所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
128.如權(quán)利要求126所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)添加到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿。
129.如權(quán)利要求126至128中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式實(shí)施保持所述沉淀組合物的PH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
130.如權(quán)利要求113至129中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿包括K0H、Na0H、Ca(OH).2、CaO、MgO、Mg (OH) 2、CaCO3, Na2CO3, NaHCO3 或其混合物。
131.如權(quán)利要求113至129中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿包括:K0H、NaOH或其混合物。
132.如權(quán)利要求113至131中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約I至約3的pH。
133.如權(quán)利要求113至132中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述酸性組合物為酸性浸取組合物。
134.如權(quán)利要求108所述的方法，其中所述酸性浸取組合物通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上分離所述浸取液。
135.如權(quán)利要求134所述的方法，其中所述至少一種酸選自HCl、H2S04、HNO3和其混合物。
136.如權(quán)利要求134所述的方法，其中所述至少一種酸是HCl。
137.如權(quán)利要求134、135或136所述的方法，其中所述含鋁材料為含鋁礦石。
138.如權(quán)利要求137所述的方法，其中所述含鋁礦石選自粘土、泥質(zhì)板巖、泥石、綠柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、鋁土礦和其混合物。
139.如權(quán)利要求113至138中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子選自Fe3+、Fe2+和其混合物。
140.如權(quán)利要求113至138中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以Fe(OH).2、Fe (OH) 3或其混合物的形式而被沉淀。
141.如權(quán)利要求113至138中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以赤鐵礦的形式沉淀。
142.如權(quán)利要求113至138中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:使包含所述液體部分和所述固體部分的所述混合物與預(yù)定量的赤鐵礦反應(yīng)，由此促進(jìn)、催化和/或增強(qiáng)赤鐵礦的形成。
143.如權(quán)利要求113至142中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約.50°C至約110°C的溫度。
144.如權(quán)利要求113至142中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約.60°C至約90°C的溫度。
145.如權(quán)利要求113至142中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物具有約65°C至約85 °C的溫度。
146.如權(quán)利要求113至142中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約.70°C至約75°C的溫度。
147.如權(quán)利要求137所述的方法，其中所述含鋁礦石是泥質(zhì)板巖。
148.如權(quán)利要求113至147中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述固體部分與所述液體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH為約7至約11來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
149.如權(quán)利要求113至147中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述固體部分與所述液體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH為約8至約10.5來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
150.如權(quán)利要求113至147中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述固體部分與所述液體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH為約9至約10.0來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
151.如權(quán)利要求148、149或150所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:添加對促進(jìn)所述鋁離子的沉淀有效的沉淀劑。
152.如權(quán)利要求151所述的方法，其中所述沉淀劑為聚合物。
153.如權(quán)利要求152所述的方法，其中所述沉淀劑是丙烯酰胺聚合物。
154.如權(quán)利要求148至153中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀了的鋁離子為Al(OH)3的形式。
155.如權(quán)利要求154所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為A1203。
156.如權(quán)利要求155所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
157.一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的組合物的方法，所述方法包括: 使所述組合物與堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物， 將所述固體部分與所述液體部分分離，和 可選地，從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
【文檔編號】B01D9/02GK103958705SQ201280044914
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月18日
【發(fā)明者】理查德·布德羅, 約珥·福尼爾, 勞里·高蒂爾 申請人:奧貝特鋁業(yè)有限公司
【專利摘要】本發(fā)明提供用于將包含于酸性組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法。所述方法包括：使所述酸性組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和將所述液體部分與所述固體部分分離。還提供用于處理包含鐵離子和鋁離子的酸性組合物的方法。這些方法對于制備例如氧化鋁、鋁、赤鐵礦等的產(chǎn)品是有用的。
【專利說明】用于分離鋁離子與鐵離子的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年7月18日提交的美國61/508，950的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此通過引用方式并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及應(yīng)用于含鐵產(chǎn)品和/或含鋁產(chǎn)品的合成和/或分離的化學(xué)領(lǐng)域中的改進(jìn)。舉例來說，這種方法對于包含于同一組合物的鐵離子和鋁離子是有用的。舉例來說，該方法對于處理包含鋁離子和鐵離子的酸性組合物也可以是有用的。
【背景技術(shù)】
[0004]從某些礦石中除去鐵離子可能是困難的。舉例來說，從某些材料(舉例來說紅泥)或某些礦石(舉例來說包含鐵離子的含鋁礦石)中提取鋁離子一直是相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)，這是由于鐵離子包含于這些礦石中，且以簡單并合算的方式將它們與鋁離子分離可能是困難的。
[0005]因此，存在對提供將鋁離子與鐵離子分離的代替性方法的需求。因此，還存在對處理包含鐵離子和鋁離子的組合物的需求。還存在對提供可克服來自現(xiàn)有技術(shù)方法的至少一個缺點(diǎn)的方法的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]根據(jù)一個方面，提供一種用于將包含于酸性組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括:
[0007]使所述酸性組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和
[0008]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0009]根據(jù)另一方面，提供一種用于將包含于酸性組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括:
[0010]使所述酸性組合物和堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物；和
[0011 ] 將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0012]根據(jù)另一方面，提供一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的酸性組合物的方法，所述方法包括:
[0013]使所述酸性組合物和堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0014]將所述液體部分與所述固體部分分離，和[0015]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0016]根據(jù)另一方面，提供一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的酸性組合物的方法，所述方法包括:
[0017]使該酸性組合物和堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的PH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0018]將所述液體部分與所述固體部分分離，和
[0019]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0020]根據(jù)另一方面，提供一種用于將包含于組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括:
[0021 ] 使該組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0022]將所述液體 部分與所述固體部分分離。
[0023]根據(jù)另一個方面，提供一種用于將包含于組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括:
[0024]使該組合物和堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物,保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和
[0025]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0026]根據(jù)另一方面，提供一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的組合物的方法，所述方法包括:
[0027]使該組合物和堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0028]將所述液體部分與所述固體部分分離，和
[0029]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0030]根據(jù)另一方面，提供一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的組合物的方法，所述方法包括:
[0031]使該組合物和堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物,保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0032]將所述液體部分與所述固體部分分離，和
[0033]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]在僅以示例的方式表示公開內(nèi)容的各種實(shí)施方式的下述的附圖中:
[0035]圖1表不根據(jù)本公開的一個工藝實(shí)施例的方框圖；
[0036]圖2表不根據(jù)本公開的另一工藝實(shí)施例的方框圖；[0037]圖3表示根據(jù)本公開的再一工藝實(shí)施例的方框圖；
[0038]圖4表不根據(jù)本公開的又一工藝實(shí)施例的方框圖；
【具體實(shí)施方式】
[0039]從如下以示例的方式例示的各種實(shí)施方式的描述，進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將會更為明顯。
[0040]本文中所用的表達(dá)“至少基本上地防止所述鋁離子沉淀”是指如下事實(shí):少于約20%、少于約10%、少于約5%、少于約3%、少于約2%或少于約1%的鋁離子被沉淀。
[0041]本文中所使用的術(shù)語“赤鐵礦”是指，舉例來說包含a -Fe203> Y-Fe203> β _Fe0.0H或其組合的化合物。
[0042]本文中所使用的表達(dá)“鐵離子”是指，舉例來說包含選自所有可能的Fe離子形式的鐵離子的至少一種的離子。舉例來說，所述至少一種鐵離子可以是Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0043]本文中所使用的表達(dá)“鋁離子”是指，舉例來說包含選自所有可能的Al離子形式的鋁離子的至少一種的離子。舉例來說，所述至少一種鋁離子可以是Al3+。
[0044]本文中使用的程度術(shù)語例如“約”和“大約”的意思是被修飾的術(shù)語的偏離的合理量，其使得最終結(jié)果并未顯著改變。如果該偏差不會否定其所修飾的詞的意義的話，這些程度術(shù)語可解釋為包含被修飾術(shù)語的至少±5%或至少±10%的偏差。
[0045]如果涉及所述沉淀組合物的pH或pH范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“被保持”是指，在所述酸性組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述酸性組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述pH值或pH范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0046]如果涉及pH值或pH范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“保持所述沉淀組合物在”是指:在所述酸性組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述酸性組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述pH值或pH范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0047]如果涉及所述沉淀組合物的溫度值或溫度范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“被保持”是指:在所述酸性組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述酸性組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述溫度值或溫度范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0048]如果涉及所述沉淀組合物的pH值或pH范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“被保持”是指:在所述組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述pH值或pH范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0049]如果涉及pH值或pH范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“保持所述沉淀組合物在”是指:在所述組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述沉淀組合物的所述pH值或pH范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。
[0050]如果涉及所述沉淀組合物的溫度值或溫度范圍，那么本文中所使用的表達(dá)“被保持”是指:在所述組合物和所述堿性水性組合物之間的反應(yīng)、或所述組合物和所述堿之間的反應(yīng)過程中，保持所述溫度值或溫度范圍至少75、80、85、90、95、96、97、98或99%的時(shí)間。[0051 ] 舉例來說，所述方法可包括:
[0052] 獲得所述酸性組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，[0053]將所述酸性組合物加入到具有至少10.5的pH的所述堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和
[0054]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0055]舉例來說，所述方法可包括:
[0056]獲得所述酸性組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0057]將所述酸性組合物加入到具有至少10.5的pH的所述堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0058]將所述液 體部分與所述固體部分分離，和
[0059]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0060]舉例來說，所述方法可包括:
[0061]獲得所述酸性組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0062]將所述酸性組合物加入到堿，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0063]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0064]舉例來說，通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿性水性組合物反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿性組合物，同時(shí)通過在將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
[0065]舉例來說，通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿，同時(shí)通過在加入所述酸性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述沉淀組合物的pH大于10.5。
[0066]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0067]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0068]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
[0069]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿性水性組合物。
[0070]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量所述沉淀組合物。
[0071]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿。
[0072]舉例來說，可通過如下方式實(shí)施保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。[0073]舉例來說，可通過如下方式實(shí)施保持所述沉淀組合物的pH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
[0074]舉例來說，所述酸性組合物可為酸性浸取組合物。
[0075]舉例來說，所述酸性浸取組合物可通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上地分離所述浸取液。舉例來說可以進(jìn)行過濾、傾析、離心等。
[0076]舉例來說，所述方法可包括:
[0077]獲得所述組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0078]將所述組合物加入到具有至少10.5的pH的所述堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0079]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0080]舉例來說，所述方法可包括:
[0081]獲得所述組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0082]將所述組合物加入到所述具有至少10.5的pH堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，
[0083]將所述液體部分與所述固體部分分離，和
[0084]從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
[0085]舉例來說，所述方法可包括:
[0086]獲得所述組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子，
[0087]將所述組合物加入到所述堿，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和
[0088]將所述液體部分與所述固體部分分離。
[0089]舉例來說，通過如下方式來實(shí)施使所述組合物和所述堿性水性組合物反應(yīng):將所述組合物加入到所述堿性水性組合物，同時(shí)通過在將所述組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的PH大于10.5。
[0090]舉例來說，通過如下方式來實(shí)施使所述組合物和所述堿反應(yīng):將所述組合物加入到所述堿，同時(shí)通過在加入所述組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述沉淀組合物的PH大于10.5。
[0091]舉例來說，可將所述組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0092] 舉例來說，可將所述組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0093]舉例來說，可將所述組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。[0094]舉例來說，可將所述組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿性水性組合物。
[0095]舉例來說，可將所述組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
[0096]舉例來說，可將所述組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿。
[0097]舉例來說，可通過如下方式實(shí)施保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5:在將所述組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
[0098]舉例來說,通過如下方式實(shí)施保持所述沉淀組合物的pH大于10.5:在將所述組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
[0099]舉例來說，所述組合物可為酸性浸取組合物。
[0100]舉例來說，所述酸性浸取組合物可通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上地分離所述浸取液。舉例來說可以進(jìn)行過濾、傾析、離心等。
[0101]用于浸取的酸可為HCl、H2S04、HNO3或其混合物。舉例來說，可使用HC1。可作為混合物或分別地使用一種以上的酸。由這些酸制備的溶液可以各種濃度使用。舉例來說可使用濃縮的溶液。舉例來說可使用6M或12M的HCl。舉例來說，可使用高達(dá)100%wt的H2S04。
[0102]可在壓力下實(shí)施所述浸取。舉例來說，所述壓力可為約10至約300psig、約25至約250psig、約50至約200psig、或約50至約150psig。所述浸取可實(shí)施約30分鐘至約5小時(shí)。其可在約60至約300°C、約75至約275°C或約100至約250°C的溫度下實(shí)施。
[0103]舉例來說，所述沉淀組合物可被保持在至少約11.0、至少約11.5、至少約12.0、約
10.5至約14.5、約10.5至約11.0、約11.0至約14.0、約11.0至約13.0、或約11.0至約12.0 的 pH 下。
[0104]舉例來說，所述沉淀組合物可被保持在約10.8至約11.8、約11至約12、約11.5至約 12.5、約 11.0 至約 11.6、約 11.2 至約 11.5、約 10.5 至約 12、約 11.5 至約 12.5、約 11.8至約 12.2、約 11.0、約 11.1、約 11.2、約 11.3、約 11.4、約 11.5、約 11.6、約 11.7、約 11.8、約11.9、或約12.0的pH下。
[0105]舉例來說，所述沉淀組合物可被保持在介于10.5和14.0、10.5和13.0、10.5和
12.0,10.5 和 11.5、或 10.5 和 11 之間的 pH。
[0106]舉例來說，可通過如下方式來實(shí)施將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物:在將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
[0107]舉例來說，可通過如下方式來實(shí)施將所述組合物加入到所述堿性水性組合物:在將所述組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
[0108]舉例來說，所述堿可包括K0H、Na0H、Ca (OH) 2、Ca0、Mg0、Mg (OH) 2、CaC03、Na2C03、NaHCO3或其混合物。
[0109] 舉例來說，所述堿可包括:K0H、NaOH或其混合物。
[0110]舉例來說，所述堿性水性組合物可包括K0H、Na0H、Ca (OH) 2、Ca0、Mg0、Mg (OH)2,CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
[0111]舉例來說，所述堿性水性組合物可包括KOH、NaOH或其混合物。
[0112]舉例來說，可將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0113]舉例來說，將所述組合物和 所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
[0114]舉例來說，所述堿性水性組合物可包括K0H、Na0H、Ca (OH) 2、Ca0、Mg0、Mg (OH)2,CaCO3> Na2CO3^ NaHCO3 或其混合物。
[0115]舉例來說，所述堿性水性組合物可包括:K0H、NaOH或其混合物。
[0116]舉例來說，所述堿性水性組合物和所述酸性組合物可以體積比為約1:2至約1:6、約1:3至約1:5、約1:3至約1:4的量加入。
[0117]舉例來說，所述堿性水性組合物和所述組合物可以體積比為約1:2至約1:6、約1:3至約1:5、約1:3至約1:4的量加入。
[0118]舉例來說，在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物可具有約I至約
3、約1.5至約2.5、約1.8至約2.2的pH。
[0119]舉例來說，在與所述堿反應(yīng)之前，所述酸性組合物可具有約I至約3、約1.5至約
2.5、約 1.8 至約 2.2 的 pH。
[0120]在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物可具有約11至約15、約12至約14或13至約14的pH。所述堿性水性組合物可具有約10至約25M、約15至約20M或約19至約20M的濃度。
[0121]在與所述組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物可具有約11至約15、約12至約14或13至約14的pH。所述堿性水性組合物可具有約10至約25M、約15至約20M或約19至約20M的濃度。
[0122]舉例來說，所述沉淀了的鐵離子可被回收。
[0123]舉例來說，所述沉淀了的鐵離子可選自Fe3+、Fe2+和其混合物。
[0124]舉例來說，所述沉淀的鐵離子可為Fe (OH)2^Fe (OH) 3或其混合物的形式。
[0125]舉例來說，所述沉淀的鐵離子可為赤鐵礦的形式。
[0126]舉例來說，預(yù)定量的赤鐵礦可被加入到包含所述液體部分和所述固體部分的混合物。舉例來說，這可在預(yù)定的時(shí)間段并可選地在攪拌下實(shí)現(xiàn)。
[0127]舉例來說，所述預(yù)定量的赤鐵礦可以約0.005至約0.5或約0.01至約0.1的赤鐵礦/鐵離子摩爾比而被加入。
[0128]舉例來說，所述沉淀組合物可被保持在約50°C至約110°C、約60°C至約90°C、約650C至約 85°C、約 70V至約 75°C、約 75°C至約 110°C、約 80°C至約 100°C、約 85°C至約 95°C、或約87 °C至約93 °C的溫度。
[0129]所述包含鐵的含鋁材料可為包含鐵的含鋁礦石。舉例來說，粘土、泥質(zhì)板巖、泥石、綠柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、鋁土礦、或其混合物可用作起始材料。舉例來說，所述含鋁礦石可為泥質(zhì)板巖。所述含鋁材料也可為再循環(huán)的工業(yè)的含鋁材料，例如礦渣。所述含鋁材料也可為紅泥或飛灰。
[0130]舉例來說，可沉淀鐵離子。當(dāng)沉淀鐵離子時(shí)，可通過離子沉淀來沉淀所述鐵離子，且鐵離子可以各種鹽、氫氧化物或其水合物的形式沉淀。舉例來說，所述鐵離子可作為Fe(OH) 3> Fe (OH) 2、赤鐵礦、針鐵礦(geotite)、黃鉀鐵帆或其水合物而被沉淀。
[0131]所述浸取可以在約0.5至約2.5、約0.5至約1.5、或約I的pH下實(shí)施；然后鐵可在至少約10.5、11、11.5、12.0的pH下沉淀；然后鋁可在約7至約11、約7.5至約10.5、或約8至約9的pH下被沉淀。
[0132]所述浸取可在高壓釜中在壓力下實(shí)施。舉例來說，其可在5KPa至約850KPa、50KPa至約 800KPa、IOOKPa 至約 750KPa、150KPa 至約 700KPa、200KPa 至約 600KPa、或 250KPa 至約500KPa的壓力下實(shí)施。所述浸取可在至少80°C、至少90°C、或約100°C至約110°C的溫度下實(shí)施。在特定情況下，其可在更高的溫度下實(shí)現(xiàn)以增加特定礦石中的提取產(chǎn)率。
[0133]舉例來說，所述鋁離子可被回收。
[0134]舉例來說，可沉淀鋁離子(來自液體部分)。當(dāng)沉淀鋁離子時(shí)，所述鋁離子可通過離子沉淀而被沉淀且可以各種鹽(舉例來說其氯化物、硫酸鹽、氫氧化物或水合物)的形式而被沉淀。舉例來說所 述鋁離子可作為Al (OH) 3、A1C13、Al2 (SO4)3或其水合物而被沉淀。
[0135]舉例來說，所述方法可進(jìn)一步包括:通過調(diào)節(jié)pH值為約7至約11、約8至約10.5、約8.5至約10、約9至約10或約9.2至約9.8來從所述液體部分沉淀所述招離子。
[0136]舉例來說，所述方法可進(jìn)一步包括:添加對促進(jìn)所述鋁離子的沉淀有效的沉淀劑。舉例來說，所述沉淀劑可為聚合物。舉例來說，所述沉淀劑可為丙烯酰胺聚合物。
[0137]舉例來說，沉淀了的鋁離子可通過煅燒而轉(zhuǎn)化成氧化鋁。該步驟可通過煅燒而實(shí)施。然后Al (OH)3可被轉(zhuǎn)化成Al2O315該Al (OH)3成為Al2O3的轉(zhuǎn)化可在800°C至約1200°C的溫度下實(shí)施。舉例來說，其可如W02008141423所示地實(shí)施，其在此以參考的方式整體引入本說明書。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚理解如何將Al (OH) 3轉(zhuǎn)化成A1203。
[0138]舉例來說，所述方法可進(jìn)一步包括將氧化鋁(Al2O3)轉(zhuǎn)化成鋁。氧化鋁向鋁的轉(zhuǎn)化可通過舉例來說，使用霍爾-埃魯特工藝來實(shí)施。許多專利和專利申請例如US20100065435.US20020056650.US5, 876，584、US6, 565，733 都引用了這一公知的工藝。還可通過其他方法，例如在US7，867，373、US4, 265，716、US6, 565，733 (將氧化鋁轉(zhuǎn)化成硫化鋁，然后將硫化鋁轉(zhuǎn)化成鋁)中所描述的方法來實(shí)施。這些文獻(xiàn)在此以參考的方式整體引入本說明書。因此本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚地知道如何將Al2O3轉(zhuǎn)化成鋁。
[0139]舉例來說，Al (OH) 3可轉(zhuǎn)化成A1C13。這可通過舉例來說使Al (OH)3與HCl反應(yīng)來完成。
[0140]如由圖1-4可知，如本公開中所描述地，提供了多種不同的方法的例子。
[0141]圖1和2顯示了兩個類似的方法，不同在于圖2中所示的方法包括將Al (OH)3R化成氧化鋁(Al2O3),然后將氧化鋁轉(zhuǎn)化成鋁。
[0142]在圖1和圖2的方法中，可知將酸性組合物加入到了包含所述水性堿性組合物的反應(yīng)器或容器。然后，通過使所述酸性組合物和所述水性堿性組合物一起反應(yīng)而獲得的混合物，即所述沉淀組合物將最終被處理以將所述液體部分與所述固體部分分離(舉例來說，通過固/液分離)。舉例來說，當(dāng)將酸性組合物加入到所述反應(yīng)器時(shí)，可同時(shí)加入堿以保持所述水性堿性組合物的PH和/或所述沉淀組合物的pH大于10.5。還應(yīng)該注意，還可在加入所述酸性組合物之前和/或之后，加入所述堿。還可實(shí)施周期性地加入堿。
[0143]在圖3和4的方法中，可以看出可將所述酸性組合物同時(shí)連同堿一起加入到反應(yīng)器，以獲得所述沉淀組合物。所述酸性組合物也可加入到已包含堿的反應(yīng)器中。又一量的堿也可同時(shí)連同所述酸性組合物的添加一起加入到所述反應(yīng)器。如前文所解釋地，加入所述堿將允許保持所述沉淀組合物的PH大于10.5。可選擇地，所述酸性組合物可同時(shí)連同所述堿一起加入到空的反應(yīng)器。在這種情況中，可調(diào)節(jié)兩個反應(yīng)劑的流動以保持如上所指出的pH。圖3和4顯示了兩個相似的方法，不同在于圖4所示方法包括將Al (OH) 3轉(zhuǎn)化成氧化鋁(Al2O3),然后將氧化鋁轉(zhuǎn)化成鋁。
[0144]如本公開中所討論地那樣，圖1至4中所示的鐵沉淀可為各種形式。舉例來說其可包含F(xiàn)e (OH)2, Fe (OH) 3、赤鐵礦或其混合物。所述鐵沉淀可包括Fe (OH) 2和/或Fe(OH)3，且該沉淀然后可如本申請中所描述轉(zhuǎn)化成赤鐵礦。
[0145]應(yīng)該注意的是，根據(jù)本公開的其他實(shí)施例，圖1至4所代表的方法也可使用包含鋁離子和鐵離子的任意組合物作為起始原料。該組合物可基本上為中性或堿性(舉例來說紅泥)。
[0146]在圖1-4中，加入到所述水性堿性組合物或所述沉淀組合物的堿可為固體形式的水性組合物。舉例來說，所述堿可加入到反應(yīng)器，或在加入到反應(yīng)器之前與所述酸性組合物
結(jié)合?
[0147]實(shí)施例1
[0148]處理包含鐵離子的含鋁礦石樣品
[0149]可通過磨碎來機(jī)械活化含鋁礦石(舉例來說泥質(zhì)板巖)。礦物活化會對浸取反應(yīng)動力學(xué)帶來正面影響。舉例來說，可在大氣氣氛中使用球磨機(jī)約2至4小時(shí)。泥質(zhì)板巖也可被煅燒。該預(yù)處理階段可在約400至約700°C的煅燒溫度經(jīng)約I至約2小時(shí)而實(shí)現(xiàn)。該兩個操作舉例來說增加了鋁的提取量約25至40%。
[0150]酸浸取
[0151]酸浸取可通過在升高的溫度下且在壓力下混合活化的泥質(zhì)板巖和酸溶液(舉例來說HCl)經(jīng)給定的時(shí)間段來完成。舉例來說，泥質(zhì)板巖/酸比可為約1:3 (重量/體積)，濃度約為6M，壓力可為約70至約80psi，溫度可為約150至約170°C，而且反應(yīng)時(shí)間可為約I小時(shí)至約7小時(shí)。在這些條件下，除了雜質(zhì)之外，還提取超過90%的鋁和100%的鐵。
[0152]在提取末尾，可通過傾析或通過過濾，從富含鋁和鐵的液體分離固體(未溶解的部分)，之后固體被清洗。該固體占約50至約60%的泥質(zhì)板巖的初始質(zhì)量。其可被穩(wěn)定化并用作組分合金(constituent alloy)。
[0153]將鐵離子與鋁離子分離(鐵的去除)
[0154]可通過在特定pH值下選擇性地沉淀鐵來除去溶液中所包含的鐵。舉例來說，可在大于約11.0或11.2的pH下在堿性介質(zhì)中通過沉淀而實(shí)施鐵的除去。該階段可通過在堿性水性組合物(參見圖1)(例如NaOH)中在約19.0至約19.5M濃度和約13.5至約14.0的PH下使所述含有鋁和鐵離子的酸性組合物(pH約2)反應(yīng)而完成。所述酸性組合物和所述堿性組合物可在大氣壓力、攪拌下同時(shí)加入到反應(yīng)器，以獲得保持在約70至約90°C的沉淀組合物。這可通過舉例來說通過化學(xué)反應(yīng)的放熱來完成。如KOH的其他堿也可使用。由此鐵可以例如Fe (OH)2和/或Fe (OH) 3等化合物的形式而沉淀(參看圖1)。堿性水性組合物:酸性組合物的體積:體積比可為約1:3至約1:4。
[0155]可添加赤鐵礦(也可被稱作晶種赤鐵礦)至所述沉淀反應(yīng)。添加赤鐵礦晶種可促進(jìn)赤鐵礦沉淀反應(yīng)(舉例來說，F(xiàn)e (OH)2和/或Fe (OH) 3至赤鐵礦的轉(zhuǎn)化)。舉例來說，可選地在攪拌下，赤鐵礦可以IOg對IL沉淀組合物的比例而加入。反應(yīng)溫度可為約70°C至約900C (舉例來說，沉淀組合物可在這樣的溫度下)，且反應(yīng)時(shí)間可為約3小時(shí)至約72小時(shí)。在這樣的條件下，約98至約100%的鐵可被沉淀且這種鐵的約70%至100%以赤鐵礦的形式沉淀?？蛇x地，可通過使用例如經(jīng)由中空纖維膜的液液萃取的提純步驟來回收鐵。
[0156]可通過過濾、傾析或離心來將液體部分與固體部分分離，并可通過稀釋的堿，例如NaOH溶液(舉例來說IM至2M濃度下的NaOH)來清洗固體。在該步驟結(jié)尾，可用水清洗該固體。
[0157]鋁回收
[0158]該步驟也可以多種方式實(shí)施。鋁離子可以鋁氫氧化物的方式沉淀。舉例來說，在約7至約10.5或約7.5至約10或約9的pH下(通過添加酸)，可獲得水合形式的Al (OH)30溫度可為約50°C至約80°C，且反應(yīng)時(shí)間可為約3小時(shí)至約24小時(shí)。該步驟可通過添加例如6M濃度下的HCl溶液而完成。也可使用其他的酸。舉例來說90至100%的招氫氧化物可自前述步驟沉淀。
[0159]可選地，可通過添加酸性氣體而沉淀鋁離子。舉例來說，在約7至約10.5的pH下以CO2噴射的水合形式的Al (OH) 3，溫度可為約50°C至80°C，且反應(yīng)時(shí)間可為約3小時(shí)至約24小時(shí)。舉例來說，90至100%的鋁氫氧化物可自前述步驟沉淀。
[0160]可通過添加絮凝劑來實(shí)施另一沉淀鋁離子的方式。多種絮凝劑可有助于大薄片的形成，該大薄片通過沉淀作用而穩(wěn)定。舉例來說，可以約0.1%至約0.3%的濃度使用丙烯酰胺聚合物。絮凝劑/鋁氫氧化物溶液的比可為約1:300(體積/體積)。溫度可為低于30°C且反應(yīng)時(shí)間可為約5分鐘至約20分鐘。在這樣的條件下，可沉淀超過約97%的鋁。
[0161] 實(shí)施例2
[0162]處理包含鐵離子的含鋁礦石樣品
[0163]泥質(zhì)板巖
[0164]在球磨機(jī)中、在濕相下磨碎泥質(zhì)板巖。將水和來自于礦井的粗粉碎的泥質(zhì)板巖的混合物進(jìn)料到研磨機(jī)中，在該研磨機(jī)中礦物被縮減至小于100微米。泥通過重力下行至裝備有兩個葉輪的混合器，該混合器確保良好的勻質(zhì)性。當(dāng)混合物達(dá)到期望的密度時(shí)，混合器的內(nèi)容物被抽送至積蓄倉，其起到將泥進(jìn)料至高壓釜的作用。
[0165]酸
[0166]進(jìn)料至浸取的酸來自于兩個來源。主要部分為再循環(huán)的廢酸。該再循環(huán)的酸包含約20至約22重量％的氫氯酸(HCl)和約10至約11%的A1C13。舉例來說，如果需要過量的酸的話，可使用少量的新鮮的36%的酸。
[0167]浸取
[0168]以化學(xué)計(jì)量比將泥質(zhì)板巖泥和酸進(jìn)料至32m3的高壓釜。高壓釜然后被氣密地密封，良好混合并通過與進(jìn)料有蒸汽的護(hù)套的非直接接觸而被加熱。隨著溫度上升，蒸汽壓力提高使得反應(yīng)達(dá)到約175°C的溫度和約7.5barg的壓力。在浸取周期的末尾，泥質(zhì)板巖中所含的金屬被轉(zhuǎn)換為氯化物。然后混合物通過與在反應(yīng)器護(hù)套中的冷卻水非直接接觸而冷卻。當(dāng)混合物為約70°C至約80°C時(shí)，浸取的泥通過空氣壓力轉(zhuǎn)移至保持在連通容器中的兩個緩沖池中以備進(jìn)一步的處理和處置，且浸取液準(zhǔn)備用作進(jìn)一步的處理。
[0169]赤鐵礦的制備
[0170]來自浸取的母液(浸取液)以恒定速率經(jīng)筒式過濾器被抽送至第一鐵沉淀反應(yīng)器。該池被良好混合且通過加熱盤管將溫度控制為約65至70°C。持續(xù)測定pH，并在分配泵的幫助下通過添加50重量％的苛性鈉將溶液保持在約12的pH(參見圖1和2)。沉淀反應(yīng)將鐵氯化物和其他金屬氯化物轉(zhuǎn)化成氫氧化物，其導(dǎo)致了逐漸的沉淀和固體晶體的聚集。在也通過添加苛性鈉來控制PH并通過加熱盤管保持溫度時(shí)，浸取液然后被連續(xù)進(jìn)料至兩個其他沉淀反應(yīng)器。在最后的反應(yīng)器的出口處，液體被進(jìn)料至重力傾析器。
[0171]傾析和晶種結(jié)晶 [0172]重力傾析器的目的在于產(chǎn)生赤鐵礦的最大的晶體的厚泥。這些晶體在第一個沉淀反應(yīng)器中作為晶種。觀察到，這樣的技術(shù)對于促進(jìn)更大且更易于過濾的沉淀物(赤鐵礦)的形成是有用的。每升溶液以約1.5至約5.5g赤鐵礦的量被用于晶種形成。溶液中Fe的濃度為約2.5至約3.0g/L。
[0173]赤鐵礦的過濾
[0174]在兩個自動壓濾機(jī)的幫助下實(shí)施了赤鐵礦的過濾。然后將母液送至緩沖池以抽送至鋁沉淀反應(yīng)器。
[0175]赤鐵礦的中和
[0176]清洗過的赤鐵礦被送至葉片式攪拌器，在該葉片式攪拌器中測量固體的pH。在分配泵的幫助下通過添加氫氯酸(HCl)來維持低于約8的pH。
[0177]鋁的沉淀
[0178]對鋁的沉淀而言，通過使母液與HCl反應(yīng)，母液的pH被調(diào)整至約9.5。由于母液已被除去了全部其他金屬，因此所獲得沉淀物是白色的且純度至少為98.5%。
[0179]母液以恒定速率經(jīng)保護(hù)過濾器抽送至第一主要反應(yīng)器以用于鋁氫氧化物的沉淀。該池通過葉輪保持為懸浮體且在加熱盤管的幫助下將溫度控制為65°C。持續(xù)測量pH且通過使用分配泵添加HCl將所述溶液保持在約9.5的pH。沉淀反應(yīng)對于將鋁氯化物轉(zhuǎn)化成鋁氫氧化物是有用的，這導(dǎo)致逐漸的沉淀和固體晶體的聚集。然后液體被持續(xù)地送至兩個其他沉淀反應(yīng)器，在沉淀反應(yīng)器中也通過添加酸來控制PH且通過盤管保持溫度。在最后一個反應(yīng)器的出口處，將液體進(jìn)料至重力傾析器。
[0180]傾析和晶種結(jié)晶
[0181]也使用重力傾析器生產(chǎn)Al (0!03最大晶體厚泥。這些晶體自傾析器的底部抽送至第一沉淀反應(yīng)器來為結(jié)晶提供種晶。
[0182]將傾析器剩余的Al (OH)3泥和上清液送至二次漿化池，混合物自該二次漿化池抽送至離心分離式的分離器/清洗器。在使用分離器的處理后，然后Al (OH) 3被干燥。
[0183] 申請人:在此主張:本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚理解第[013]至[00124]段(從【專利附圖】
【附圖說明】至此)所列出的各種實(shí)施方式在適當(dāng)時(shí)可以各種方式結(jié)合，并應(yīng)用于第[005]至[012]段(
【發(fā)明內(nèi)容】
部分)所列舉的方法。本公開的第[013]至[00124]段的實(shí)施方式在本公開中顯示出了實(shí)施方式的各種組合，只要其是可實(shí)現(xiàn)的。因此，這些實(shí)施方式已經(jīng)被公開，相當(dāng)于為所有的實(shí)施方式做出了引用在所述任一權(quán)利要求(涵蓋之前列出的實(shí)施方式)的從屬權(quán)利要求，因此也表示它們可以結(jié)合在一起。
[0184]發(fā)現(xiàn)了本申請的方法允許將鐵離子高效地與鋁離子分離。舉例來說，觀察到組合物(舉例來說，酸性組合物)如此劇烈的pH改變允許通過基本上阻止鋁離子沉淀而使鐵離子沉淀。事實(shí)上，當(dāng)舉例來說時(shí)將酸性組合物加入到包含所述堿性組合物的反應(yīng)器，同時(shí)將一些更多的堿同時(shí)加入到所述堿性組合物，觀察到發(fā)生了鐵離子的快速沉淀，而不以任何形式產(chǎn)生鋁離子實(shí)質(zhì)上的沉淀。事實(shí)上，這允許基本上防止鋁離子沉淀。
[0185] 當(dāng)參考【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明時(shí)，應(yīng)該理解對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可獲知針對其的多種修改。因此上述說明和附圖應(yīng)該被視為具體的例子而非進(jìn)行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將包含于酸性組合物中的鋁離子與鐵離子分離的方法，所述方法包括: 使所述酸性組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和將所述液體部分與所述固體部分分離。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其中所述方法包括: 獲得所述酸性組合物，其包含所述鋁離子和所述鐵離子， 將所述酸性組合物加入到所述具有至少10.5的pH的堿性水性組合物，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和將所述液體部分與所述固體部分分離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.0的pH。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.5的pH。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約12.0的pH。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和14.5之間的pH。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約14.0的pH。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約13.0的pH。
9.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約12.0的pH。
10.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和11.0之間的pH。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿性水性組合物反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物，同時(shí)通過在將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
12.如權(quán)利要求11所述方法，其中所述堿包括KOH、NaOH、Ca(OH) 2、CaO、MgO、Mg (OH)2、CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH或其混合物。
14.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述方法，其中將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)添加到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿性組合物。
17.如權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式實(shí)施保持所述堿性水性組合物的PH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH,Ca (OH) 2、Ca。、Mg。、Mg(OH) 2、CaCO3> Na2CO3^ NaHCO3 或其混合物。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述堿包括:K0H、NaOH或其混合物。
20.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性組合物包括K0H、Na0H、Ca(OH)2, CaO、MgO, Mg (OH)2, CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
21.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性組合物包括KOH、NaOH或其混合物。
22.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述方法，其中所述堿性水性組合物和所述酸性組合物以體積比為約1:2至約1:6的量加入。
23.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性水性組合物和所述酸性組合物以體積比為約1:3至約1:4的量加入。
24.如權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約I至約3的pH。
25.如權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述酸性組合物為酸性浸取組合物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述酸性浸取組合物通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上分離所述浸取液。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述至少一種酸選自HCl、H2SO4、HNO3和其混合物。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述至少一種酸是HCl。
29.如權(quán)利要求26、27或28所述的方法，其中所述含鋁材料為含鋁礦石。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述含鋁礦石選自粘土、泥質(zhì)板巖、泥石、綠柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、鋁土礦和其混合物。
31.如權(quán)利要求1至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約1.5至約2.5的pH。
32.如權(quán)利要求1至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約1.8至約2.2的pH。
33.如權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約11至約15的pH。
34.如權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約12至約14的pH。
35.如權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約13至約14的pH。
36.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子選自Fe3+、Fe2+和其混合物。
37.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以Fe(OH) 2、Fe(OH) 3或其混合物的形式而被沉淀。
38.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以赤鐵礦的形式沉淀。
39.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:使包含所述液體部分和所述固體部分的所述混合物與預(yù)定量的赤鐵礦反應(yīng)，由此促進(jìn)、催化和/或增強(qiáng)赤鐵礦的形成。
40.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約50°C至約11 (TC的溫度。
41.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約60°C至約90°C的溫度。
42.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物具有約65°C至約85 °C的溫度。
43.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約70°C至約75 °C的溫度。
44.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述含鋁礦石是泥質(zhì)板巖。
45.如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述液體部分與所述固體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH值為約7至約11來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
46.如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述液體部分與所述固體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH值為約8至約10.5來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
47.如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述液體部分與所述固體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH值為約9至約10.0來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
48.如權(quán)利要求45、46或47所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:添加對促進(jìn)所述鋁離子的沉淀有效的沉淀劑。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述沉淀劑為聚合物。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中所述沉淀劑是丙烯酰胺聚合物。
51.如權(quán)利要求45至50中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀了的鋁離子為Al(OH) 3的形式。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為Al2O315
53.如權(quán)利要求52所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al2O3轉(zhuǎn)化成鋁。
54.一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的酸性組合物的方法，所述方法包括: 使所述酸性組合物和具有至少10.5的pH的堿性水性組合物反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物， 將所述液體部分與所述固體部分分離，和 從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述方法包括:獲得包含所述鋁離子和所述鐵離子的所述酸性組合物， 將所述酸性組合物加入到具有至少10.5的pH的所述堿性水性組合物中，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物， 將所述液體部分與所述固體部分分離，和 從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
56.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.0的pH。
57.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.5的pH。
58.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約12.0的pH。
59.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和14.5之間的pH。
60.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約14.0的pH。
61.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約13.0的pH。
62.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約12.0的pH。
63.如權(quán)利要求54或55所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和11.0之間的pH。
64.如權(quán)利要求54至63中任一項(xiàng)所述的方法,其中通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿性水性組合物反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物，同時(shí)通過在將所述酸性組合物加入到所述堿性水性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述堿性水性組合物的pH大于10.5。
65.如權(quán)利要求64所述方法，其中所述堿包括KOH、NaOH、Ca(OH) 2、CaO、MgO、Mg (OH)2、CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
66.如權(quán)利要求64所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH或其混合物。
67.如權(quán)利要求54至66中任一項(xiàng)所述方法，其中將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的pH大于10.5以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，其中所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
69.如權(quán)利要求67所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿性水性組合物同時(shí)添加到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿性組合物。
70.如權(quán)利要求67至69中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式實(shí)施保持所述堿性水性組合物的PH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
71.如權(quán)利要求70所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH、Ca(OH) 2、Ca。、Mg。、Mg(OH) 2、CaCO3, Na2CO3, NaHCO3 或其混合物。
72.如權(quán)利要求70所述的方法，其中所述堿包括:K0H、NaOH或其混合物。
73.如權(quán)利要求54至72中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性組合物包括K0H、Na0H、Ca(OH)2, CaO、MgO, Mg (OH)2, CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
74.如權(quán)利要求54至72中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性組合物包括K0H、Na0H或其混合物。
75.如權(quán)利要求54至74中任一項(xiàng)所述方法，其中所述堿性水性組合物和所述酸性組合物以體積比為約1:2至約1:6的量加入。
76.如權(quán)利要求54至74中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿性水性組合物和所述酸性組合物以體積比為約1:3至約1:4的量加入。
77.如權(quán)利要求54至76中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約I至約3的pH。
78.如權(quán)利要求54至77中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述酸性組合物為酸性浸取組合物。
79.如權(quán)利要求78 所述的方法，其中所述酸性浸取組合物通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上分離所述浸取液。
80.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述至少一種酸選自HCl、H2SO4、HNO3和其混合物。
81.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述至少一種酸是HCl。
82.如權(quán)利要求79、80或81所述的方法，其中所述含鋁材料為含鋁礦石。
83.如權(quán)利要求82所述的方法，其中所述含鋁礦石選自粘土、泥質(zhì)板巖、泥石、綠柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、鋁土礦和其混合物。
84.如權(quán)利要求54至83中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約1.5至約2.5的pH。
85.如權(quán)利要求54至83中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約1.8至約2.2的pH。
86.如權(quán)利要求54至85中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約11.5至約15的pH。
87.如權(quán)利要求54至85中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約12至約14的pH。
88.如權(quán)利要求54至85中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述酸性組合物反應(yīng)之前，所述堿性水性組合物具有約13至約14的pH。
89.如權(quán)利要求54至88中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子選自Fe3+、Fe2+和其混合物。
90.如權(quán)利要求54至88中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以Fe(0H)2、Fe(OH) 3或其混合物的形式而被沉淀。
91.如權(quán)利要求54至88中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以赤鐵礦的形式沉淀。
92.如權(quán)利要求54至88中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:使包含所述液體部分和所述固體部分的所述混合物與預(yù)定量的赤鐵礦反應(yīng)，由此促進(jìn)、催化和/或增強(qiáng)赤鐵礦的形成。
93.如權(quán)利要求54至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約50°C至約110°C的溫度。
94.如權(quán)利要求54至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約60°C至約90°C的溫度。
95.如權(quán)利要求54至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物具有約65°C至約85 °C的溫度。
96.如權(quán)利要求54至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約70°C至約75 °C的溫度。
97.如權(quán)利要求82所述的方法，其中所述含鋁礦石是泥質(zhì)板巖。
98.如權(quán)利要求54至97中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過調(diào)節(jié)pH值為約7至約11來實(shí)施從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
99.如權(quán)利要求54至97中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過調(diào)節(jié)pH值為約8至約10.5來實(shí)施從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
100.如權(quán)利要求54至97中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過調(diào)節(jié)pH值為約9至約10來實(shí)施從所述液體部分沉 淀所述鋁離子。
101.如權(quán)利要求98、99或100所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:添加對促進(jìn)所述鋁離子的沉淀有效的沉淀劑。
102.如權(quán)利要求101所述的方法，其中所述沉淀劑為聚合物。
103.如權(quán)利要求102所述的方法，其中所述沉淀劑是丙烯酰胺聚合物。
104.如權(quán)利要求98至103中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式實(shí)施從所述液體部分沉淀所述鋁離子:使所述液體部分與至少一種酸反應(yīng)來調(diào)節(jié)pH。
105.如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述至少一種酸選自HCl、H2S04、HNO3和其混合物。
106.如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述至少一種酸是HCl。
107.如權(quán)利要求54至106中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀了的鋁離子為Al(OH)3的形式。
108.如權(quán)利要求107所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為A1203。
109.如權(quán)利要求108所述的方法，其中通過煅燒工藝將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化成A1203。
110.如權(quán)利要求108或109所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
111.如權(quán)利要求110所述的方法，其中通過霍爾-埃魯特工藝將Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
112.如權(quán)利要求107所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為A1C13。
113.一種用于將包含于酸性組合物中的鋁離子分離與鐵離子的方法，所述方法包括: 使所述酸性組合物和堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的PH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物；和 將所述固體部分與所述液體部分分離。
114.如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述方法包括:獲得包含所述鋁離子和所述鐵離子的所述酸性組合物， 將所述酸性組合物加入到所述堿中，以獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并且以獲得包含液體部分和固體部分的混合物，和將所述固體部分與所述液體部分分離。
115.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.0的pH。
116.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約11.5的pH。
117.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在至少約12.0的pH。
118.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和 14.5之間的pH。
119.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約14.0 的 pH。
120.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約13.0 的 pH。
121.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約11.0至約12.0 的 pH。
122.如權(quán)利要求113或114所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在介于10.5和11.0之間的pH。
123.如權(quán)利要求113至122中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式來實(shí)施使所述酸性組合物和所述堿反應(yīng):將所述酸性組合物加入到所述堿，同時(shí)通過在添加所述酸性組合物的同時(shí)添加又一量的堿而保持所述沉淀組合物的PH大于10.5。
124.如權(quán)利要求123所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH、Ca(OH) 2、CaO、MgO、Mg(OH) 2、CaCO3> Na2C03、NaHCO3 或其混合物。
125.如權(quán)利要求123所述的方法，其中所述堿包括KOH、NaOH或其混合物。
126.如權(quán)利要求112至122中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，同時(shí)保持所述沉淀組合物的PH大于10.5，以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物。
127.如權(quán)利要求126所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)加入到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得所述沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述沉淀組合物。
128.如權(quán)利要求126所述的方法，其中將所述酸性組合物和所述堿同時(shí)添加到反應(yīng)器，以一起反應(yīng)并獲得沉淀組合物，所述反應(yīng)器預(yù)先提供有一定量的所述堿。
129.如權(quán)利要求126至128中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過如下方式實(shí)施保持所述沉淀組合物的PH大于10.5:在將所述酸性組合物加入到所述反應(yīng)器的同時(shí)，添加又一量的堿。
130.如權(quán)利要求113至129中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿包括K0H、Na0H、Ca(OH).2、CaO、MgO、Mg (OH) 2、CaCO3, Na2CO3, NaHCO3 或其混合物。
131.如權(quán)利要求113至129中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述堿包括:K0H、NaOH或其混合物。
132.如權(quán)利要求113至131中任一項(xiàng)所述的方法，其中在與所述堿性水性組合物反應(yīng)之前，所述酸性組合物具有約I至約3的pH。
133.如權(quán)利要求113至132中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述酸性組合物為酸性浸取組合物。
134.如權(quán)利要求108所述的方法，其中所述酸性浸取組合物通過如下方式獲得:用至少一種酸浸取包含鐵的含鋁材料，以獲得浸取液和固體殘余，并基本上分離所述浸取液。
135.如權(quán)利要求134所述的方法，其中所述至少一種酸選自HCl、H2S04、HNO3和其混合物。
136.如權(quán)利要求134所述的方法，其中所述至少一種酸是HCl。
137.如權(quán)利要求134、135或136所述的方法，其中所述含鋁材料為含鋁礦石。
138.如權(quán)利要求137所述的方法，其中所述含鋁礦石選自粘土、泥質(zhì)板巖、泥石、綠柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、鋁土礦和其混合物。
139.如權(quán)利要求113至138中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子選自Fe3+、Fe2+和其混合物。
140.如權(quán)利要求113至138中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以Fe(OH).2、Fe (OH) 3或其混合物的形式而被沉淀。
141.如權(quán)利要求113至138中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀的鐵離子以赤鐵礦的形式沉淀。
142.如權(quán)利要求113至138中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:使包含所述液體部分和所述固體部分的所述混合物與預(yù)定量的赤鐵礦反應(yīng)，由此促進(jìn)、催化和/或增強(qiáng)赤鐵礦的形成。
143.如權(quán)利要求113至142中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約.50°C至約110°C的溫度。
144.如權(quán)利要求113至142中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約.60°C至約90°C的溫度。
145.如權(quán)利要求113至142中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物具有約65°C至約85 °C的溫度。
146.如權(quán)利要求113至142中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀組合物被保持在約.70°C至約75°C的溫度。
147.如權(quán)利要求137所述的方法，其中所述含鋁礦石是泥質(zhì)板巖。
148.如權(quán)利要求113至147中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述固體部分與所述液體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH為約7至約11來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
149.如權(quán)利要求113至147中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述固體部分與所述液體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH為約8至約10.5來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
150.如權(quán)利要求113至147中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在將所述固體部分與所述液體部分分離之后，通過調(diào)節(jié)PH為約9至約10.0來從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
151.如權(quán)利要求148、149或150所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:添加對促進(jìn)所述鋁離子的沉淀有效的沉淀劑。
152.如權(quán)利要求151所述的方法，其中所述沉淀劑為聚合物。
153.如權(quán)利要求152所述的方法，其中所述沉淀劑是丙烯酰胺聚合物。
154.如權(quán)利要求148至153中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉淀了的鋁離子為Al(OH)3的形式。
155.如權(quán)利要求154所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al(OH) 3轉(zhuǎn)化為A1203。
156.如權(quán)利要求155所述的方法，進(jìn)一步包括:將Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
157.一種用于處理包含鐵離子和鋁離子的組合物的方法，所述方法包括: 使所述組合物與堿反應(yīng)，以獲得沉淀組合物，保持所述沉淀組合物在大于10.5的pH下以使所述鐵離子沉淀，至少基本上地防止所述鋁離子沉淀，并以獲得包含液體部分和固體部分的混合物， 將所述固體部分與所述液體部分分離，和 可選地，從所述液體部分沉淀所述鋁離子。
【文檔編號】B01D9/02GK103958705SQ201280044914
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月18日
【發(fā)明者】理查德·布德羅, 約珥·福尼爾, 勞里·高蒂爾 申請人:奧貝特鋁業(yè)有限公司
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