[发明专利]用复合盐处理不溶性富钾铝矿物生产冶金级砂状氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及不溶性富钾铝矿物的资源综合利用，具体涉及一种用复合盐处理不溶性富钾铝矿物生产冶金级氧化铝的方法。

背景技术

不溶性富钾铝矿物制取钾盐、氧化铝前景广阔，在我国，目前仅利用钾长石制备钾盐、氧化铝的专利就达到近60个，如中国科学院过程工程研究所、昆明冶金研究院及洛阳氟钾科技有限公司等单均申请了一系列专利，如CN201010590230.X“一种综合利用钾长石生产钾肥和氧化铝的方法”、CN201110430995.1“钾长石综合利用新工艺”、CN201310527135.9“利用钾长石制取硫酸钾的工艺”、CN104211094A“利用钾长石矿生产碳酸钾、碳酸钠和氧化铝的新工艺”等。

虽然已有大量技术开发与专利，但上述工艺过程大都难以实现大规模产业化生产，综合分析，主要存在如下不足：(1)能耗与物耗较大，如高温烧结法，采用Na₂CO₃/K₂CO₃进行的高温烧结还存在原料成本高、杂质分离复杂等问题；(2)酸法处理因杂质含量高而导致成本高，且设备腐蚀严重、环境相容性差，尤其是含氟化物的酸法处理，这一问题尤其严重；(3)尾渣排放问题，在酸法处理中是难点，对于碱法，由于硅钙渣可以副产硅酸盐水泥而降低成本；(4)当前研究较多的水热法的主要不足在于钾长石分解不完全、产品K₂O养分含量低且呈强碱性(pH≥10)、反应周期长效率低、难于实现规模化工业生产。

砂状氧化铝是现代铝电解的原料，平均粒径d₅₀分布在60～80微米之间。目前砂状氧化铝主要由过饱和铝酸钠溶液晶种分解制得粗粒氢氧化铝，再在950～1100℃温度下煅烧而得。其技术关键在于种分过程中制得杂质含量低、粒径较粗的合格氢氧化铝。

我国已成为铝业大国，冶金级砂状氧化铝主要通过铝土矿生产，但中国的铝矿资源不够，每年需进口大量铝资源。从战略角度考虑，开展从铝土矿的替代资源中提取冶金级砂状氧化铝的研究工作十分有必要。可以作为铝土矿替代资源生产氧化铝的资源较多，如粉煤灰、粘土矿、霞石和明矾石等，但在通常情况下，从可替代资源中提取氧化铝的经济性较差，目前只有俄罗斯等国家从霞石与明矾石中提取氧化铝实现了产业化。

因此，迫切需要从可替代资源中提取氧化铝的经济可行方法。

发明内容

针对上述问题，发明人在大量前期基础研究的基础上开发了“一种不溶性富钾矿物的复合盐处理与综合利用工艺(CN201410743448.2)”，该工艺采用复合盐处理不溶性富钾铝矿物，实现了不溶性富钾铝矿物的中钾、铝及废渣等资源的综合回收利用。本发明是上述发明的进一步深化，重点是复合盐处理不溶性富钾铝矿物后水浸出液中铝的综合利用。

在本发明中，不溶性富钾铝矿物指的是钾、铝含量均在8％以上的不溶性矿物，例如可以为钾长石、白榴石、黑云母、明矾石、海绿石、伊利石、钾页岩、水云母粘土岩、以及各类钾质火山岩与侵入岩等等。

本发明提供了一种用复合盐处理不溶性富钾铝矿物生产冶金级砂状氧化铝的方法，所述方法包括：

(1)焙烧：将不溶性富钾铝矿物与复合盐混合后进行焙烧处理，焙烧料经水浸出，固液分离后获得固体1和液体1；

(2)脱硅：向液体1中加入氧化钙或氢氧化钙后搅拌，经固液分离获得固体2和液体2；

(3)碳分：向液体2中加入氢氧化铝或氧化铝晶种，通入CO₂直至溶液pH到约9～10，经固液分离获得Al(OH)₃固体和液体3；

(4)煅烧：Al(OH)₃固体在约950～1100℃温度下煅烧获得冶金级氧化铝。

固体1和固体2可以用于制备加气砖或硅酸盐水泥添加料，实现废渣的综合利用。液体3可以经处理后进行钾盐(例如K₂SO₄或K₂CO₃)制备。

附图1显示了根据本发明的一个实施方式的用复合盐处理不溶性富钾铝矿物生产冶金级砂状氧化铝的工艺流程图。

在本发明中，对固液分离的方法没有特殊限制，只要能够将固体和液体分开即可。可以采用本领域中固液分离方法，如过滤、压滤、浓密或沉降、离心等。

相关内容分述如下：

(1)焙烧：

在步骤(1)中，所述的复合盐为钙盐和钠盐的复合盐。