利用热压浸出工艺从明矾石提取氧化铝与硫酸钾 技术领域 本发明涉及明矾石处理方法， 具体而言， 涉及利用热压浸出工艺从明矾石提取氧 化铝与硫酸钾。
背景技术 明矾石是指硫酸盐类钾明矾石。目前， 国内外对明矾石的开发大多数着眼于提取 铝、 钾、 硫。较典型的方法主要有还原热解法、 氨碱法、 卡伦尼特酸法、 U·G 法、 硫酸铵分解 法、 热分解法等。此外， 还有氯化钾烧结法、 硫酸化焙烧法、 酸氨法、 水化法等。
还原热解法是通过明矾石焙烧后还原的方法。首先， 从硫酸铝中排除 SO3， 然后再 用碱液处理还原的明矾石矿。该方法存在环境污染严重， 能耗较大， 生产成本较高， 工艺流 程复杂， 铝、 钾回收率较低等缺点。
氨碱法是用氨溶液浸取经 520℃下焙烧的脱水明矾石， 硫酸铵、 硫酸钾、 硫酸钠进 入溶液、 所有的氧化铝留在渣里， 渣与硫酸盐溶液分离后用碱溶液溶出。溶出液经脱硅、 分 离后得氢氧化铝 + 再经锻烧得氧化铝、 滤液处理成钾氮混肥。该方法存在硅分离较为困难， 固液分离较难， 收率较低， 成本增高等不足 ； 此外， 该法需要大量的氨， 并且只能得到钾氮混 肥。
卡伦尼特酸法是用硫酸浸取焙烧后的脱水明矾石， 分离不溶渣后将溶液中 Fe3+ 还 原成 Fe2+ 并进行明矾结晶。将明矾溶解送往压热釜中水解成碱式明矾井回收稀酸。碱式 明矾经煅烧成含硫酸钾的氧化铝井放出含硫烟气。烟气回收制硫酸， 氧化铝经洗涤回收硫 酸钾。该方法在生产中设备材质的耐腐问题一直没有得到很好解决， 铝盐溶液中除铁困 难 . 酸的用量较大而且酸根不易回收。
U·G 法是将脱水明矾石粉碎， 在水中通氨处理， 将硫酸铝分解完全后提取钾氨混 肥。含氧化铝的渣通入二氧化硫处理， 得到碱式亚硫酸铝溶液和含残留氧化铝的渣。后者 与浸出液分离用硫酸处理成硫酸铝溶液。 将上述两种含铝溶液合并反应而得碱式硫酸铝沉 淀作铝盐原料或进一步加工成冶金级氧化铝。 该方法得不到硫酸钾产品， 且工艺流程复杂， 生产氧化铝成本较高， 环境污染严重。
硫酸铵分解法用硫酸铵和脱水的明矾石进行固相热分解， 浸出除渣后将滤液 Fe3+ 还原成 Fe2+ 并进行明矾结晶。然后用氨中和钾铵混合明矾， 使其中的铝盐转化为 Al(OH)3， 溶出液滤出的 Al(OH)3 经煅烧得氧化铝， 滤液经蒸发结晶得钾氮肥。该方法存在能耗使用 不够合理， 气固分解的分解率不高， 结晶除铁后的母液难以循环使用， 生产冶金级 Al2O3 经 济上难以保本等问题。
热分解法采用高温快速脱水分解处理明矾石矿， 使硫酸铝分解， 含三氧化硫烟气 用来制造硫酸， 熟料用水浸取硫酸钾， 过滤后， 固相经除铁、 补铝、 配碱合成 4A 沸石。该方法 存在的主要不足之处在于产生有害烟气对环境不友好， 钾、 铝利用率不高。
由上述可知， 目前的明矾石矿的处理方法成本高、 污染严重、 利用率等问题。
发明内容 本发明的主要目的在于提供一种明矾石处理方法， 以至少解决上述问题之一。
根据本发明的一个方面， 利用热压浸出工艺从明矾石提取氧化铝与硫酸钾包括 以下步骤 ： 将明矾石与氢氧化钾溶液调制成矿浆 ； 将所述矿浆送入热压系统， 在 100 ℃～ 300℃条件下进行热压浸出， 对溶出液进行冷却， 进行固液分离 ； 将固液分离后的浸出液送 脱硅系统， 在 80 ～ 200℃条件下进行脱硅， 过滤分离得到脱硅精液和硅渣 ； 将所述脱硅精液 送入调酸系统， 在搅拌条件下， 向所述调酸系统中加入硫酸， 直至所述脱硅精液中白色沉淀 不会再产生和消失时加酸停止， 进行过滤分离 ； 过滤分离出以硫酸钾为主的溶液送结晶系 统， 在所述结晶系统中对所述以硫酸钾为主的溶液进行蒸发结晶， 过滤分离后得到硫酸钾 晶体。
优选地， 向调酸系统中的脱硅精液停止加入硫酸并进行过滤分离后， 将沉淀的氢 氧化铝洗涤一定次数后在温度 800℃～ 1300℃下进行氢氧化铝的煅烧， 得到冶金级产品氧 化铝。
优选地， 将所述沉淀的氢氧化铝用热水洗涤 3 至 7 次之后， 将用洗液送热压系统用 来调制矿浆。
优选地， 在过滤分离得到硫酸钾晶体之后， 用一定量的热水洗涤后得到硫酸钾。
优选地， 用一定量的热水对过滤分离后的硫酸钾晶体洗涤 1 至 3 次， 洗涤后的洗液 和结晶浓缩液返回所述调酸系统。
优选地， 所述矿浆的浓度质量百分比为 1％ -60％。
优选地， 所述矿浆的氢氧化钾浓度质量百分比为 1％ -60％。
优选地， 将明矾石与氢氧化钾溶液调制成所述矿浆， 其中， 所述氢氧化钾溶液浓度 质量百分比为 1％以上。
优选地， 将所述矿浆送入热压系统， 在 100℃～ 300℃条件下进行热压浸出 1 分钟 至 300 分钟。
优选地， 将固液分离后的所述浸出液送入脱硅系统， 在 80 ～ 200℃条件下进行 1 分 钟至 300 分钟脱硅。
通过本发明， 采用热压浸出工艺处理明矾石， 解决了现有技术中焙烧能耗高、 工艺 流程复杂， 操作困难， 环境污染严重等问题的至少之一。进而达到了生成本较低、 工艺流程 相对短、 环境友好的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ：
图 1 是根据本发明实施例的利用热压工艺从明矾石中提取氧化铝与硫酸钾流程 图。 具体实施方式
热压浸出工艺最早用于铝土矿中提取氧化铝， 随后热压浸出技术在铀矿、 镍钻矿、 钨铝矿、 铜镍矿、 闪锌矿和难处理金矿得到成功应用。但是， 至今现有技术中没有公开采用热压技术处理明矾石矿的技术方案。在以下实施例中将采用热压浸出对明矾石进行处理。
需要说明的是， 在以下实施例中所述的百分比均是质量百分比。
实施例一
本实施例提出了一种生产成本较低， 工艺流程短， 环境友好， 易工业化实施的热压 浸出工艺处理明矾石生产氧化铝与硫酸钾的方法。 该方法克服了明矾石处理现有技术中焙 烧能耗高、 工艺流程复杂， 操作困难， 环境污染严重等缺点。
在本实施例中将明矾石用氢氧化钾溶液进行热压浸出。 浸出浆液经过滤分离后用 硫酸沉淀出氢氧化铝， 过滤分离出的氢氧化铝经煅烧得到成品氧化铝， 母液经蒸发浓缩结 晶得到成品硫酸钾。包括如下步骤 ：
第一步 ： 将明矾石、 氢氧化钾溶液加入调浆槽中， 调制成氢氧化钾浓度为 1 ％～ 40％， 矿浆浓度为 1％～ 60％的合格矿浆。
优选地， 在该步骤中， 可以将明矾石与浓度大于 1％的氢氧化钾溶液调制成矿浆浓 度位 1％～ 60％的合格矿浆。
第二部 ： 将合格料浆送热压系统， 在 100℃～ 300℃条件下进行热压浸出 ( 例如， 1min ～ 300min) 后对溶出液进行冷却、 固液分离。
第三步 ： 分离溶液在温度 80℃～ 200℃， 时间 ( 例如， 1min ～ 300min) 条件下进行 脱硅。
第四步 ： 脱硅精液送调酸槽， 在搅拌条件下缓缓向槽内加入硫酸直至精液中白色 沉淀不再产生和消失为止， 精液中的铝以氢氧化铝的形式沉淀析出， 过滤实现铝钾分离。
第五步 ： 氢氧化铝送回转窑中在温度 800℃～ 1300℃下在煅烧得到成品氧化铝。
第六步 ： 以硫酸钾为主的溶液送结晶器中进行蒸发浓缩结晶， 得到符合国家标准 要求的农用硫酸钾产品。
以下实施例二至实施例四综合了上述实施例一及其优选的实施方式， 图 1 是根据 本发明实施例的利用热压工艺从明矾石中提取氧化铝与硫酸钾流程图， 其中， 1 为明矾石、 2 为氢氧化钾溶液、 3 为水、 4 为浸渣、 5 为脱硅精液、 6 为氢氧化铝、 7 为氧化铝、 8 为硫酸钾。 以下各实施例采用的工艺流程包括以下步骤 ：
第一步 ： 首先将明矾石与浓度大于 1％的氢氧化钾溶液调制成矿浆浓度位 1％～ 60 ％的合格矿浆 ； 然后将合格料浆送热压系统， 在 100 ℃～ 300 ℃条件下进行热压浸出 1min ～ 300min 后对溶出液进行冷却、 实现固液分离。
第二步 ： 热压浸出液送脱硅系统， 在 80 ～ 200℃条件下进行脱硅 1min ～ 300min， 然后过滤分离得到脱硅精液和硅渣。以硅酸盐形式存在的硅渣加入脱硅系统作为脱硅晶 种， 精液送调酸槽处理。
第三步 ： 在合适的搅拌条件下， 缓缓向调酸槽内加入硫酸， 直至精液中白色沉淀不 会再产生和消失时加酸停止。此时， 精液中的铝以氢氧化铝的形式沉淀析出。过滤分离出 以硫酸钾为主的母液送结晶系统， 沉淀氢氧化铝用热水洗涤 3 ～ 7 次后送回转窑进行煅烧， 洗液送热压系统用来调浆。
第四步 ： 在温度 800℃～ 1300℃下进行氢氧化铝的煅烧， 得到冶金级产品氧化铝。
第五步 ： 在结晶系统中对以硫酸钾为主的溶液进行蒸发结晶。过滤分离所得的硫 酸钾晶体用一定量的热水洗涤 1 ～ 3 次后， 得到合格的农用硫酸钾产品。洗液和结晶浓缩液返回调酸系统循环利用。
下面对实施例二至实施例四分别进行说明， 同时， 为了更好的说明以下各个实施 例， 还列举了一个对比例。
实施例二
取明矾石 96.4g 与 5％的氢氧化钾溶液在液固比 3、 温度 140℃、 时间 45min 的条件 下进行热压浸出， 过滤实现固液分离后得到含铝含钾母液。在该过程中氧化铝和氧化钾的 溶出率分别为 78.25％和 90.69％。
含铝、 钾母液进行脱硅后， 得到硅量指数大于 300 的脱硅精液加入硫酸沉淀氢氧 化铝 ( 硫酸加入量要使沉淀出来的氢氧化铝不返溶 )， 用 1.5 倍滤液体积的热水洗涤、 过滤 并干燥所得的氢氧化铝经 1100℃煅烧得到一级氧化铝。洗液送热压系统循环利用。
以硫酸钾为主的溶液在 90℃条件下进行蒸发结晶。过滤分离所得的硫酸钾晶体 用少量的热水洗涤 1 次后得到硫酸钾产品， 洗液和结晶母液返回硫酸沉淀氢氧化铝循环利 用。各技术指标见下表 1。
实施例三
取明矾石 130g 与 7％的氢氧化钾溶液在液固比 3、 温度 150℃、 时间 1h 的条件下进 行热压浸出， 过滤实现固液分离后得到含铝含钾母液。 含铝、 钾母液按实施例 1 的条件进行脱硅、 酸沉氢氧化铝和沉铝母液蒸发浓缩结 晶后得到硫酸钾产品。各技术指标见下表 1。
实施例四
取明矾石 130g 与 10％的氢氧化钾溶液在液固比 5、 温度 220℃、 时间 1h 的条件下 进行热压浸出， 过滤实现固液分离后得到含铝含钾母液。
含铝、 钾母液按实施例 1 的条件进行脱硅、 酸沉氢氧化铝和沉铝母液蒸发浓缩结 晶后后得到硫酸钾产品。各技术指标见下表 1。
对比例
取明矾石 343g 先在 580℃条件下进行脱水焙烧 2h 后冷却， 然后按理论计量的 1.5 倍加入 S 混匀在 600℃进行还原焙烧 1.5h， 所得熟料在 L/S ＝ 4， 室温和 90℃条件下浸出 48h 和 3.5h 后， 氧化钾、 氧化铝浸出率见表 1。
表 1 各实施例及对比例技术指标汇总
综上所述， 上述实施例通过明矾石用氢氧化钾溶液进行热压浸出。具有以下优点： (1) 浸出液杂质含量较低， 铝钾易分离， 为溶液生产氧化铝、 硫酸钾创造极为有力 条件， 且硫酸钾、 氧化铝回收率高 ；
(2) 不产生二氧化硫等烟气污染， 环境友好 ；
(3) 工艺流程短， 易操作， 综合效益好， 前景广阔， 且易工业化实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。