一种从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法技术

本发明专利技术公开了一种从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法，以复杂含钛铝精矿在高温高压高浓度NaOH条件下溶出铝后得到的溶铝渣为原料，采用稀硫酸选择性浸出，得到浸出渣和浸出液；浸出渣经洗涤、烘干后得到富钪钛渣；浸出液在室温条件下静置一定时间后形成凝胶，凝胶经洗涤过滤得到硅凝胶与含铝和钠的溶液；硅凝胶经干燥、焙烧后得到硅胶；含铝和钠的溶液经蒸发结晶得到硫酸铝钠。该方法使硅、铝、钠溶出，而钪、钛留在渣中得到富集，能够高效富集溶铝渣中的钪、钛资源并综合回收硅、铝、钠，从而提高溶铝渣的综合利用率，工艺流程短，简单易操作，成本低，无环境污染，有望实现溶铝渣的大规模资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法
本专利技术属于固体废弃物综合利用和矿产资源加工
，具体涉及一种从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法。
技术介绍
广西某地区发现的特大型多金属硫铁矿，目前探明资源总量已超过2亿吨，伴生丰富的铝、钛、钪、镓、铌和稀土元素等伴生组分。硫铁矿经过选矿后得到铝精矿具有低铁高铝特点，其中铝主要以一水硬铝石形式存在，同时钪和钛等富集在铝精矿中。中国专利CN107140665A公开了一种复杂含钛铝精矿的溶出方法，该方法在不添加石灰情况下，以高浓度NaOH为溶出剂，低铁铝精矿在高温、高压及搅拌条件下溶出。通过试验可知，在70～120min内，Al2O3的相对溶出率超过90％，同时得到溶出残渣，该渣中的铁和钙含量较低，跟其他普通的赤泥的成分差别较大，故称为溶铝渣。通过对溶铝渣化学成分分析，主要成分有钠硅渣，钠、铝、硅、钛四元复合氧化物和铁氧化物，同时含有少量的钪、铬等元素。可见，富含有价组分的溶铝渣是一种非常宝贵的二次资源，在资源日益匮乏的今天，从溶铝渣中回收有价组分具有重要的经济价值和战略意义，而对于溶铝渣中有价组分的综合回收，尚未见相关的报道。中国专利CN106884097A、CN106987723A和CN106987724A公开了采用浓硫酸选择性酸浸分别富集钛、回收铝、固化硅的方法，将溶铝渣加水调浆、工业浓硫酸熟化与水浸过程，使渣中钛、钪和铝进入浸出液，硅进入到残渣，在浸出液中加入氨水沉铝，在沉铝后液中加入氨水调节pH值，得到富钛碱渣，经烘干、焙烧后得到富钛渣，其中钛的回收率低于60％。中国专利CN106987734A公开了一种从低铁铝精矿溶铝渣中富集钪的方法，将溶铝渣加水调浆、工业浓硫酸熟化与水浸过程，使渣中钛、钪和铝进入浸出液，硅进入到残渣，在浸出液中加入氯化钙，得到石膏及氯转化液，在氯转化液中加入氢氧化钠，得到富钪钛渣及铝酸钠溶液，使用硫酸溶液溶解富钪钛渣并水解除钛，最后萃取反萃得到富集后的富钪渣，其中钪的回收率为50％左右。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供一种从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法，使硅、铝、钠溶出，而钪、钛留在渣中得到富集，能够高效富集溶铝渣中的钪、钛资源并综合回收硅、铝、钠，从而提高溶铝渣的综合利用率。本专利技术采用的技术方案如下：一种从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法，以稀硫酸作为浸出剂，对溶铝渣选择性浸出，使钪钛富集在渣中，硅、铝、钠溶出，浸出液经静置析晶、洗涤过滤、干燥焙烧得到硅胶，含铝和钠的溶液经蒸发结晶得到硫酸铝钠；浸出条件为：稀硫酸溶液的质量分数为8～14％，反应温度为25～95℃，反应时间为15～90min，液固比为6:1～12:1mL/g，搅拌速度为200～500r/min。所述溶铝渣为复杂含钛铝精矿在高浓度NaOH、高温、高压及搅拌条件下溶出铝后得到的溶铝渣，所述溶铝渣中主要成分有钠硅渣，钠、铝、硅、钛四元复合氧化物和铁氧化物，同时含有少量的钪、铬元素。优选地，所述溶铝渣的粉末粒径小于74μm。上述方法，包括以下步骤：S1.将溶铝渣干燥、磨细至过分样筛，获得粒径小于74μm的固体粉末，采用稀硫酸对溶铝渣选择性浸出，浸出条件为：稀硫酸溶液的质量分数为8～16％，反应温度为25～95℃，反应时间为15～90min，液固比为6:1～12:1mL/g，搅拌速度为200～500r/min；S2.将步骤S1得到的浆料进行固液分离，得到浸出渣和浸出液；S3.将步骤S2得到的浸出渣洗涤、烘干得到富钪钛渣；S4.将步骤S2得到的浸出液在室温条件下静置2～240h形成凝胶，凝胶经洗涤过滤得到硅凝胶和含铝和钠的溶液；S5.将步骤S4得到的硅凝胶干燥，500～800℃焙烧3～8h，得到硅胶；S6.将步骤S4得到的含铝和钠的溶液蒸发结晶得到硫酸铝钠。本专利技术的原理如下：本专利技术采用的原料为复杂含钛铝精矿在高浓度NaOH、高温、高压及搅拌条件下溶出铝后得到的溶铝渣，溶铝渣中主要成分有钠硅渣，钠、铝、硅、钛四元复合氧化物和铁氧化物，同时含有少量的钪、铬等元素。采用稀硫酸作为浸出剂，溶铝渣中的硅、部分铝和钠溶解进入到溶液中，钪和钛则不溶解保留在渣中得到富集。浸出液经静置析晶得到凝胶，凝胶经洗涤、过滤分别得到硅凝胶和含铝和钠的溶液，硅凝胶经干燥、焙烧后得到硅胶，含铝和钠的溶液经蒸发结晶得到硫酸铝钠。在稀硫酸浸出过程中，溶铝渣中的硅、部分铝和钠溶解进入到溶液中，其反应方程式及硅酸的聚合过程如下：Na8Al6Si6O24(OH)2(H2O)2+13H2SO4→4Na2SO4+3Al2(SO4)3+6H4SiO4+4H2OH4SiO4+H+→H5SiO4+H3Am++H2An→H3O+m+n+2H2O其中Am表示为[Sim(OH)4m+2]2-，An表示为[Sin(OH)4n+2]2-与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术采用稀硫酸对溶铝渣选择性浸出，通过控制浸出条件，使硅、铝、钠溶出，而钪、钛留在渣中得到富集，能够高效富集溶铝渣中的钪、钛资源并综合回收硅、铝、钠，从而提高溶铝渣的综合利用率，钛的回收率达到90～97％，钪的回收率达到58～78％，硅的回收率达到53～95％，铝的回收率达到53～77％，钠的回收率达到92～95％。(2)本专利技术的方法工艺流程短，简单易操作，成本低，无环境污染，有望实现溶铝渣的大规模资源化利用。(3)本专利技术得到的富钪钛渣可作为下一步提取钪和钛的原料，硅胶可作为干燥剂、吸附剂和催化剂载体，硫酸铝钠可作为纺织工业的媒染剂，食品工业用作缓冲剂、中和剂、固化剂等。附图说明图1为本专利技术所述的从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法的工艺流程图。具体实施方式实施例1①将溶铝渣干燥、磨细至过分样筛，获得粒径小于74μm的固体粉末，采用稀硫酸对溶铝渣选择性浸出，浸出条件为：稀硫酸溶液的质量分数为12％，反应温度为25℃，反应时间为60min，液固比为8:1mL/g，搅拌速度为400r/min；②将步骤①得到的浆料进行固液分离，得到浸出渣和浸出液；浸出液中硅浸出率为92％，铝浸出率为78.22％，钠浸出率为97.33％；③将步骤②得到的浸出渣采用蒸馏水洗涤，在120℃条件下烘干得到富钪钛渣；富钪钛渣中TiO2的含量为44.08％，Sc的含量为0.020％。④将步骤②得到的浸出液在室温条件下静置120h形成凝胶，向凝胶中加入适量蒸馏水，经搅拌、洗涤过滤，得到硅凝胶和含铝和钠的溶液；⑤将步骤④得到的硅凝胶干燥，500℃焙烧8h后得到硅胶；⑥将步骤④得到的含铝和钠的溶液蒸发结晶得到硫酸铝钠。从溶铝渣算起，钛的回收率为93.62％，钪的回收率为74.43％，硅的回收率为85.23％，铝的回收率为75.11％，钠的回收率为94.23％。实施例2①将溶铝渣干燥、磨细至过分样筛，获得粒径小于74μm的固体粉末，采用稀硫酸对溶铝渣选择性浸出，浸出条件为：稀硫酸溶液的质量分数为8％，反应温度为95℃，反应时间为60min，液固比为7:1mL/g，搅拌速度为500r/min；②将步骤①得到的浆料进行固液分离，得到浸出渣和浸出液；浸出液中硅浸出率为57.25％，铝浸出率为56.22％，钠浸出率为93.5％；③将步骤②得到的浸出渣采用蒸馏水洗涤，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法，其特征在于，以稀硫酸作为浸出剂，对溶铝渣选择性浸出，使钪钛富集在渣中，硅、铝、钠溶出，浸出液经静置析晶、洗涤过滤、干燥焙烧得到硅胶，含铝和钠的溶液经蒸发结晶得到硫酸铝钠；浸出条件为：稀硫酸溶液的质量分数为8～16％，反应温度为25～95℃，反应时间为15～90min，液固比为6：1～12:1mL/g，搅拌速度为200～500r/min。

【技术特征摘要】
1.一种从溶铝渣中富集钪钛并回收硅铝钠的方法，其特征在于，以稀硫酸作为浸出剂，对溶铝渣选择性浸出，使钪钛富集在渣中，硅、铝、钠溶出，浸出液经静置析晶、洗涤过滤、干燥焙烧得到硅胶，含铝和钠的溶液经蒸发结晶得到硫酸铝钠；浸出条件为：稀硫酸溶液的质量分数为8～16％，反应温度为25～95℃，反应时间为15～90min，液固比为6：1～12:1mL/g，搅拌速度为200～500r/min。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶铝渣为复杂含钛铝精矿在高浓度NaOH、高温、高压及搅拌条件下溶出铝后得到的溶铝渣，所述溶铝渣中主要成分有钠硅渣，钠、铝、硅、钛四元复合氧化物和铁氧化物，同时含有少量的钪、铬元素。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶铝渣的粉末粒径小于74...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新生，韦悦周，高锋，孟凡悦，张继豪，王盼盼，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45