一种超声强化高硫铝土矿碱性体系电解脱硫方法技术

本发明专利技术公开了一种超声强化碱性体系下高硫铝土矿电解脱硫的方法，在超声场中利用矿浆电解的方法使得铝土矿中固相硫转化为液相硫，经过固液分离实现脱硫，滤液经过脱硫剂固硫后循环利用。经过超声场强化碱性体系中颗粒传质及电极反应过程，高硫铝土矿脱硫率可达90%以上，且减少了卤素对后续生产工艺的危害及环境污染，脱硫条件温和，电解液可循环利用，无污染源引入体系，操作方便，对环境危害小，有高附加值副产品高纯氢气产生。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种超声强化碱性体系下高硫铝土矿电解脱硫的方法，在超声场中利用矿浆电解的方法使得铝土矿中固相硫转化为液相硫，经过固液分离实现脱硫，滤液经过脱硫剂固硫后循环利用。经过超声场强化碱性体系中颗粒传质及电极反应过程，高硫铝土矿脱硫率可达90%以上，且减少了卤素对后续生产工艺的危害及环境污染，脱硫条件温和，电解液可循环利用，无污染源引入体系，操作方便，对环境危害小，有高附加值副产品高纯氢气产生。【专利说明】
本专利技术涉及一种高硫铝土矿在碱性体系中电解脱硫的方法，尤其涉及一种超声强化高硫铝土矿碱性体系电解脱硫的方法。
技术介绍
目前，工业生产氧化铝，原料90%来自铝土矿。我国铝土矿资源储量丰富，据统计，截至2008年，我国铝土矿查明资源储量达32.23亿吨。但随着氧化铝生产工业的发展，高品位铝土矿(A/S ^ 7，含S ( 0.7%)储量大幅减少。我国高硫铝土矿占总铝土矿资源的11%，其中57.2%为高品位铝土矿，因此高硫铝土矿受到广泛关注，但硫元素在生产氧化铝过程中会腐蚀设备，增大碱的损失，降低传热系数，影响溶出和分解效率，亟待脱除。研究表明我国铝土矿中硫的主要存在形式为FeS2。现有脱硫工艺多采用浮选法、口知tii衣寸οCN103272701A公开了一种高硫铝土矿浮选脱硫方法，将原矿在磨矿过程中加入石灰，控制矿浆pH在6~8范围内，在矿浆中依次加入活化剂、捕收剂和起泡剂进行浮选。这种方法与常规浮选方法相比，具有药剂用量小、脱硫效果好、消除酸性环境对设备腐蚀等优点。CN102815730A公开了一种高硫铝土矿通过磁化除铁预处理实现氧化脱硫的方法，通过向高硫铝土矿中添加足量黄铁矿或硫磺配矿干磨，实现其在焙烧炉内的氧化自热焙烧脱硫或者半自热焙烧氧化脱硫。这种方法生产氧化铝时可以降低单位耗碱和赤泥量，且产生的烟气中SO2的体积浓度能`达到制备硫酸的浓度要求。上述文献提供的脱硫方法面临脱硫率低、价格高、脱硫过程中产生SO2，严重污染大气，危害人类身体健康等问题，还会形成酸雨污染水源、腐蚀建筑、破坏土壤等。CN103173608A公开了一种高硫铝土矿电解脱硫方法，以NaCl为电解质，通过电解产生氧化性介质将铝土矿中固体FeS2转化为S042_，然后经固液分离实现硫的脱除，滤液经过Ca (OH) 2脱硫后，再循环利用。上述文献提供的脱硫方法，条件温和且将铝土矿中的FeS2转化为液态S042_，实现脱硫。这种方法减少对空气的污染，是一种节能环保的脱硫方法。但是仍存在一定问题，如NaCl体系虽脱硫率高，但氯离子在后续处理中难以除去，导致二次污染。而且，由于其脱硫在酸性体系下进行，导致无法在氧化铝行业应用。而碱性体系电解脱硫是最适合电解工艺，可以直接与后续的溶出工序连接，或直接在溶出过程中进行电解脱硫，但由于氧化介质停留时间短；形成Fe(OH)3包覆层，影响FeS2的持续氧化脱除，导致脱硫率较低。
技术实现思路
基于对铝土矿电解脱硫的研究，发现电解过流过程中决定脱硫效率的瓶颈问题是氧化介质与矿物颗粒的传质问题，因此本专利技术提供了一种超声强化高硫铝土矿碱性体系电解脱硫的方法。利用超声能强化电极反应、加强颗粒传质的特点，在碱性体系下矿浆电解的同时施加超声外场，强化电极反应与颗粒传质，将高硫铝土矿中的固态硫氧化成液态硫形式，经液固分离实现脱硫，使脱除后得到的低硫铝土矿的硫含量低于0.7%。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案: ，所述方法包括如下步骤:(a)将高硫铝土矿与碱性电解液配成矿浆；(b)将步骤(a)得到的矿浆在超声场下通入直流电进行电解；(3)将步骤(b)电解后的矿浆经过滤分离，烘干得到低硫铝土矿。本专利技术首先将碱性电解质溶液与高硫铝土矿混合成浆，通入直流电进行电解，在碱性体系中，利用水电解过程，同时施加超声外场强化传质及电化学反应，使矿物中的固态硫转化为液态硫形式，经过滤分离后，实现脱硫，获得固相为低硫铝土矿，可直接接入拜耳法溶出工艺，过滤后的滤液经过脱硫剂固硫后实现循环使用。本专利技术所述高硫铝土矿的硫含量在2.7%以上。作为优选技术方案，对高硫铝土矿进行预处理:将高硫铝土矿破碎磨细至150目以上。作为优选技术方案，本专利技术所提供的脱硫方法，步骤(a)中所述的碱性电解液的电解质为一种或者至少两 种可溶导电碱性化合物。作为优选技术方案，所述电解质阳离子为Na+、K+、Li+、Rb+、Cs+、Mg2+、Ca2+、Ba2+或Sr2+中的任意一种或者至少两种的组合，阴离子为CO32' HCO3' OH—、HPO42' H2PO4' CH3O'CH3COO-或HC00—中的任意一种或者至少两种的组合。作为优选技术方案，本专利技术所提供的脱硫方法，步骤(a)中所述的碱性电解液浓度为O~5mol/L且不包括O。所述碱性电解液的浓度为电解液中电解质的摩尔数与水的体积比，例如为 0.05mol/L、0.5mol/L、0.1mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L、0.3mol/L、0.35mol/L、0.5mol/L、0.8mol/L、lmol/L、1.4mol/L>1.7mol/L、2mol/L、2.3mol/L、2.6mol/L、3.lmol/L、3.4mol/L、3.7mol/L、4mol/L、4.3mol/L、4.6mol/L 或 4.9mol/L 等，优选 0 ~lmol/L。作为优选技术方案，本专利技术所提供的脱硫方法，步骤(a)中所述的矿浆浓度为5~1000g/L。所述矿浆浓度为高硫铝土矿的质量与电解液体积的比，例如为5g/L、10g/L、50g/L、80g/L、100g/L、150g/L、200g/L、250g/L、300g/L、350g/L、400g/L、450g/L、500g/L、550g/L、600g/L、650g/L、700g/L、750g/L、800g/L、850g/L、900g/L、950g/L 或 1000g/L 等，优选为5~200g/L。作为优选方案，本专利技术所提供的脱硫方法，步骤(b)中所述的超声场的功率为100 ~1500W,例如 100W、150W、200W、250W、300W、350W、400W、450W、500W、550W、600W、650W、700W、750W、800W、850W、900W、950W、1000W、1050WUIOOff, 1150WU200WU250W, 1300W、1350W、1400W、1450W 或 1500W 等，优选 100 ~500W。作为优选方案，本专利技术所提供的脱硫方法，步骤(b)中所述电解时电解槽为无隔膜或有隔膜电解槽均可，电解用电极材料根据碱性体系不同选择不同金属、石墨或二元合金，所述金属选自铁、镍、铜、钼、钛、铅、金或不锈钢中的任意一种或者至少两种的组合。示例性的电解用电极材料如铁、镍、铜、钼、钛、铅、金、不锈钢及合金。作为优选技术方案，本专利技术所提供的脱硫方法，步骤(b )中所述电解时的电流密度为 O ~lA/cm2 且不包括 O，例如为 0.05A/cm2、0.lA/cm2、0.15A/cm2、0.175A/cm2、0.2A/cm2、0.25A/cm2、0.3A/cm2、0.325A/cm2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声强化高硫铝土矿碱性体系电解脱硫方法，所述方法包括如下步骤：（a）将高硫铝土矿与碱性电解液配成矿浆；（b）将步骤（a）得到的矿浆在超声场下通入直流电进行电解；（3）将步骤（b）电解后的矿浆经过滤分离，烘干得到低硫铝土矿。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：公旭中，王志，葛岚，王明涌，汪玉华，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11