明矾石中铝钾钪镓的回收方法技术

本发明专利技术提供了一种明矾石中铝钾钪镓的回收方法。该方法包括依次进行的破碎步骤、焙烧步骤、水浸步骤、钪分离步骤、沉铝铁步骤、铝镓浸出步骤、镓吸附步骤和铝回收步骤。焙烧步骤是将破碎料与酸溶液混合后进行焙烧，得到焙烧渣；其中，酸溶液为含有硫酸氢钾和硫酸的水溶液；钪分离步骤中采用含有亚氨基二乙酸官能团或含有＝P(O)OH基官能团的树脂对水浸液中的钪离子进行吸附；镓吸附步骤中采用偕胺肟螯合树脂或氨基羧酸螯合树脂对铝镓浸出液中的镓进行吸附；铝回收步骤中使含铝溶液进行水解反应，得到氢氧化铝。通过上述回收方法，本发明专利技术有效提高了明矾石中铝钾的回收率，且同时实现了镓和钪的回收。同时，整个工艺能耗低，易于操作。作。作。

【技术实现步骤摘要】
明矾石中铝钾钪镓的回收方法


[0001]本专利技术涉及湿法冶金领域，具体而言，涉及一种明矾石中铝钾钪镓的回收方法。

技术介绍

[0002]明矾石中是一种广泛分布的属三方晶系的硫酸盐矿物，其含有大量以复杂盐形式存在的金属钾、铝，还含有少量的钪和镓。通常采用湿法冶金的方式处理明矾石，以对其中的铝、钾、镓进行回收，具体工艺主要分为三种：酸法、碱法、酸碱联合法。
[0003]CN 105217658B专利中采用高压硫酸浸出处理明矾石，该工艺反应条件苛刻，对设备要求较高，且投入与运行资本密集。CN 102424391B专利中的硫酸氢铵焙烧法处理明矾石，但其并未对明矾石中钾进行回收，钾是明矾石中重要资源。CN 103103339B专利中是将明矾石焙烧后，首先采用40～80g/L硫酸液将大部分铝、钾和少量镓浸出，再采用150～200g/L硫酸液二次浸出。实际上，两步酸浸出步骤中会引起杂质铁元素的浸出，特别是铁含量较高的明矾石。采用高酸浸出时应特别考虑除铁。CN 103880012B专利中选用了硫酸氢钾混合焙烧铝硅物料，焙烧后的物料硅为非晶态二氧化硅。工艺中并未考虑对明矾石这种矿物的处理，同时未考虑钾等有价元素回收问题。
[0004]US4618480专利中采用饱和硫酸钾的氢氧化钾溶液浸出铝资源，随后再水溶浸出硫酸钾，氢氧化钾再生通过还原苛化硫酸钾进行。明矾石直接进行碱浸出，铝由于其特殊存在形式一般较难浸出。此外，明矾石种种铝硅比较低，所以将导致大量的硅溶出与碱损耗。还原苛化硫酸钾涉及到硫酸钾的多步转化步骤，工艺复杂，资本密集。CN 104313301B、CN 104313304B、CN 104313346B专利中采用酸化焙烧、水洗、碱浸处理明矾石回收钾、铝、镓。焙烧工艺中分两步进行，包括在100～500℃熟化与500～900℃的还原焙烧，还原焙烧涉及到额外的还原剂购买，且焙烧温度较高，另外对焙烧炉或气态悬浮炉或流态闪速炉提高要求，增加生产成本。此外，其硫酸钾的回收采用蒸发结晶，能耗较高，设备前期投入较大。水浸步骤中温度较低，温度较低(小于40℃后)十分不利于硫酸钾的浸出。
[0005]可见，现有湿法处理明矾石，通常包括以下共同步骤：矿石破碎、焙烧脱水、硫酸钾提取或硫酸制备、铝铁分离、铝硅分离。碱法工艺需解决低铝硅比引起的碱损问题、铝钾浸出率低问题、铝硅难分离问题。酸法工艺需要解决铝钾浸出率低问题与铝铁分离问题，酸法生产的氧化铝产品硫含量较高问题。
[0006]采用还原热解法处理明矾石的工艺的主要缺点是还原过程所得氧化铝会失去碱浸活性，需消耗大量的氢氧化钾或氢氧化钠；此外，热解过程中很难使硫酸铝彻底分解。氨碱法工艺缺点与碱法工艺缺点类似，硅的分离困难，液固分离困难；此外，为提高浸出率，一般还需焙烧。卡伦尼特酸法中铝盐溶液中除铁引入大量酸根不易回收，直接浸出则由于明矾石中铝钾存在形式导致其较难浸出，所以通常需高温脱水。U
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G法中明矾石在脱水焙烧后，浸出步骤采用气氨处理，气氨将提高工厂设计安全等级，增加投入成本。硫酸铵分解法的主要问题是气固分解率不高，另外气氨操作将提高前期投入成本以及需要前期的明矾石脱水焙烧步骤。
[0007]因此，现有技术中回收明矾石中的钾、铝、镓，往往具有低收率和高能耗的缺陷，且未考虑明矾石中钪的回收。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于提供一种明矾石中铝钾钪镓的回收方法，以解决现有技术中湿法处理明矾石时存在的收率低、能耗高，且未进行钪回收的问题。
[0009]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种明矾石中铝钾钪镓的回收方法，其包括以下步骤：破碎步骤：将明矾石破碎，得到破碎料；焙烧步骤：将破碎料与酸溶液混合后，进行焙烧，得到焙烧渣；其中，酸溶液为含有硫酸氢钾和硫酸的水溶液；水浸步骤：将焙烧渣进行水浸，得到水浸液和水浸渣；钪分离步骤：采用含有亚氨基二乙酸官能团或含有＝P(O)OH基官能团的树脂对水浸液中的钪离子进行吸附，得到钪吸附树脂和除钪后液；解吸钪吸附树脂，得到含钪溶液；沉铝铁步骤：将除钪后液进行沉铝铁反应，得到铝铁渣和硫酸钾溶液；铝镓浸出步骤：将铝铁渣和水浸渣混合形成混合渣，采用氢氧化钠水溶液浸出混合渣中的铝和镓，得到铝镓浸出液；镓吸附步骤：采用偕胺肟螯合树脂或氨基羧酸螯合树脂对铝镓浸出液中的镓进行吸附，得到镓吸附树脂和含铝溶液；解吸镓吸附树脂，得到含镓溶液；铝回收步骤：使含铝溶液进行水解反应，得到氢氧化铝。
[0010]进一步地，焙烧步骤中，每克破碎料中酸溶液的加入量为0.5～1mL，破碎料与酸溶液的混合物中硫酸氢钾的含量为5～20wt％；优选地，酸溶液由硫酸氢钾和硫酸溶液配制而成，且硫酸溶液的浓度为50～98wt％。
[0011]进一步地，焙烧过程包括：将破碎料与酸溶液的混合物进行脱水焙烧，得到脱水物料；其中脱水焙烧的温度为80～400℃，时间为5min～3h；将脱水物料进行酸化钾化焙烧，得到焙烧渣；其中酸化钾化焙烧的温度为400～750℃，时间为10min～4h；优选地，脱水焙烧过程在微波炉或回转窑中进行，酸化钾化焙烧过程在回转窑、流化床或载流焙烧炉中进行。
[0012]进一步地，水浸步骤中，浸出温度为40～100℃，浸出液固比为1～10:1L/kg，浸出时间为10min～4h，浸出酸度pH≤3.5；优选地，水浸步骤中，浸出温度为60～80℃，浸出液固比为1.5～4:1L/kg，浸出时间为30min～1h，浸出酸度pH≤3；优选地，水浸步骤中，在将焙烧渣进行水浸之后，进行第一次固液分离，得到水浸液和水浸渣。
[0013]进一步地，钪分离步骤中，采用Lewatit TP207离子交换树脂、Lewatit TP260离子交换树脂或Cyanex272萃淋树脂对钪离子进行吸附；优选地，对钪离子进行吸附的过程中的pH值控制在1.5～3.2，吸附温度为15～30℃，吸附时间为2min～2h；更优选地，待钪离子的吸附过程结束后，先对钪吸附树脂进行洗涤，再进行解吸，其中洗涤采用pH值为1～3的硫酸液进行，操作温度为15～30℃，洗涤时间2min～1h；优选地，采用0.1～6M的盐酸或硫酸对钪吸附树脂进行解吸，解吸时间为2min～2h；优选地，在解吸钪吸附树脂后，钪分离步骤还包括：向含钪溶液中加入氨水和草酸，在pH值1～2的条件下将钪离子以草酸钪的形式沉淀出来，或者，向含钪溶液中加入氨水和碳酸氢铵，在pH值6～7.5的条件下将钪离子以碳酸钪的形式沉淀出来，得到含钪沉淀；依次将含钪沉淀进行脱水干燥、煅烧，得到氧化钪，优选煅烧过程的温度为700～800℃，时间为2～5h。
[0014]进一步地，在对钪离子进行吸附的步骤之前，钪分离步骤还包括对水浸液进行以下预处理的过程：将水浸液中的三价铁离子还原为二价铁离子；优选地，预处理过程采用的
还原剂为硫化氢、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钠中的一种或多种。
[0015]进一步地，沉铝铁步骤包括：采用沉铝铁剂在pH值5～6.5的条件下使除钪后液进行沉铝铁反应，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种明矾石中铝钾钪镓的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括以下步骤：破碎步骤：将所述明矾石破碎，得到破碎料；焙烧步骤：将所述破碎料与酸溶液混合后，进行焙烧，得到焙烧渣；其中，所述酸溶液为含有硫酸氢钾和硫酸的水溶液；水浸步骤：将所述焙烧渣进行水浸，得到水浸液和水浸渣；钪分离步骤：采用含有亚氨基二乙酸官能团或含有＝P(O)OH基官能团的树脂对所述水浸液中的钪离子进行吸附，得到钪吸附树脂和除钪后液；解吸所述钪吸附树脂，得到含钪溶液；沉铝铁步骤：将所述除钪后液进行沉铝铁反应，得到铝铁渣和硫酸钾溶液；铝镓浸出步骤：将所述铝铁渣和所述水浸渣混合形成混合渣，采用氢氧化钠水溶液浸出所述混合渣中的铝和镓，得到铝镓浸出液；镓吸附步骤：采用偕胺肟螯合树脂或氨基羧酸螯合树脂对所述铝镓浸出液中的镓进行吸附，得到镓吸附树脂和含铝溶液；解吸所述镓吸附树脂，得到含镓溶液；铝回收步骤：使所述含铝溶液进行水解反应，得到氢氧化铝。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述焙烧步骤中，每克所述破碎料中所述酸溶液的加入量为0.5～1mL，所述破碎料与所述酸溶液的混合物中所述硫酸氢钾的含量为5～20wt％；优选地，所述酸溶液由硫酸氢钾和硫酸溶液配制而成，且所述硫酸溶液的浓度为50～98wt％。3.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述焙烧过程包括：将所述破碎料与所述酸溶液的混合物进行脱水焙烧，得到脱水物料；其中所述脱水焙烧的温度为80～400℃，时间为5min～3h；将所述脱水物料进行酸化钾化焙烧，得到所述焙烧渣；其中所述酸化钾化焙烧的温度为400～750℃，时间为10min～4h；优选地，所述脱水焙烧过程在微波炉或回转窑中进行，所述酸化钾化焙烧过程在回转窑、流化床或载流焙烧炉中进行。4.根据权利要求1至3中任一项所述的回收方法，其特征在于，所述水浸步骤中，浸出温度为40～100℃，浸出液固比为1～10:1L/kg，浸出时间为10min～4h，浸出酸度pH≤3.5；优选地，所述水浸步骤中，浸出温度为60～80℃，浸出液固比为1.5～4:1L/kg，浸出时间为30min～1h，浸出酸度pH≤3；优选地，所述水浸步骤中，在将所述焙烧渣进行水浸之后，进行第一次固液分离，得到所述水浸液和所述水浸渣。5.根据权利要求1至3中任一项所述的回收方法，其特征在于，所述钪分离步骤中，采用Lewatit TP207离子交换树脂、Lewatit TP260离子交换树脂或Cyanex272萃淋树脂对所述钪离子进行吸附；优选地，对所述钪离子进行吸附的过程中的pH值控制在1.5～3.2，吸附温度为15～30℃，吸附时间为2min～2h；更优选地，待所述钪离子的吸附过程结束后，先对所述钪吸附树脂进行洗涤，再进行解吸，其中洗涤采用pH值为1～3的硫酸液进行，操作温度为15～30℃，洗涤时间2min～1h；优选地，采用0.1～6M的盐酸或硫酸对所述钪吸附树脂进行解吸，解吸时间为2min～
2h；优选地，在解吸所述钪吸附树脂后，所述钪分离步骤还包括：向所述含钪溶液中加入氨水和草酸，在pH值1～2的条件下将所述钪离子以草酸钪的形式沉淀出来，或者，向所述含钪溶液中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召波，付云枫，王玮玮，杜国山，徐月和，李晓艳，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：