硫酸浸出铝钙渣的研究.docVIP

第一章 绪论 1.1 课题背景及意义 江西宜春钽铌矿中含有丰富的碱金属，除含有大量的锂外，其铷含量占全国铷资源储量的55%、铯储量占全国铯储量的42.5%。宜春钽铌矿中的碱金属主要以副产品锂云母精矿的形式产出，锂云母含有3.5-4.3%的Li2O、0.8-1.2%的Rb2O和0.2-0.4%的Cs2O，综合回收价值高。2009年宜春钽铌矿完成技术改造后将形成年产十余万吨锂目前，锂云母提锂的主要方法有：石灰石法、氯化焙烧法、碱石灰压煮法、硫酸盐法、硫酸法等。石灰石法回收率低，仅为65%左右，能耗高；氯化焙烧法物料对设备及厂房腐蚀性大，回转窑烧成温度难控制，产品质量一级品率低；碱石灰压煮法工艺条件较为苛刻，在工业上实施较难，国内有几家锂厂曾经用过此方法，但都停产了；硫酸法尚停留在试验室研究阶段；硫酸盐法是工业生产较可行的方法，该法回收率高，综合能耗低，产渣量少，产品纯度高。CaO调节浸出液的pH值，使Al3+形成氢氧化物沉淀所获得的产物。由于氢氧化铝易形成无定形沉淀，在形成沉淀过程中不可避免包裹浸出液中的硫酸锂，同时氧化钙转化成氢氧化钙后微溶于水，与浸出液的硫酸根形成硫酸钙，而大部分氧化钙在加入后被形成氢氧化铝所包裹。因此，一次净化渣不仅渣量大，而且含有Al、Ca、Li、Na、K、Rb、Cs、Mn、Fe等多种成分。本课题拟从一次净化渣中回收利用其中含量高的有价成分Al、Ca。以提铝制取合格的硫酸铝产品为主。钙渣（硫酸钙为主）返回提锂主流程循环使用。在可避免堆放渣造成的环境污染及资源浪费的同时，又实现一次净化渣中铝盐、钙盐资源回收利用，可创造一定的经济效益。因此本课题的研究对环保效益、经济效益具有重大的现实意义。 图1-1 生产碳酸锂的工艺流程图 课题研究目标 针对一次净化渣的成分，探讨回收方法的可行性，实现从净化渣中回收铝、钙。 实现从净化渣中提铝制备合格的硫酸铝产品，硫酸钙返回循环利用于生产碳酸锂的工艺主流程。 整个工艺过程尽量降低能耗，减少生产成本，提高经济效应。 课题的创新之处 目前，未见到对此类净化渣综合回收利用的文献报道。本研究的创新之处： 针对净化渣成分和物相的特性，选择的工艺技术是制备硫酸铝一种新的工艺流程。 利用三级逆流酸浸出工艺，再保证了硫酸高分解率的同时又提高了铝浸出率及溶液中硫酸铝的浓度，降低了能耗，节约了成本。 第二章 文献综述 2.1 硫酸铝产业概述 硫酸铝在工业运用中是无机盐的一个基本品种，就其生产规模而言，在各国无机盐产品中均名列前几位。如日本的硫酸铝与硅酸钠并列第一位，美国的硫酸铝占第二位，在我国硫酸铝仅次于芒硝、硅酸钠而居第三位[1]。特别是近年来，随着改革开放深入发展和市场竞争的优胜劣汰，我国硫酸铝行业发展更加迅速、生产水平得到显著提高的可喜局面。据统计，进入21世纪后，世界硫酸铝的产量已达到600多万吨[2]，并且还在逐年增加。硫酸铝主要用于造纸和水处理[3]。世界各国的硫酸铝厂家目前都在开发以硫酸铝为原料的高附加值新产品，如硫酸铝衍生物、无机高分子絮凝剂及铵明矾、钾明矾多种氧化铝和高纯铝盐等[4]。随着现代科学技术的发展，硫酸铝的生产工艺不断改进，质量不断上涨，用途更加广泛，正在成为无机盐工业的支柱产业。 [1] 何朝晖,我国硫酸铝工业及发展现状[J],无机盐工业,2001,(3):17～18 [2] 乐志强,国外硫酸铝技术动态,无机盐工业,1992,(4):20 [3] 杨炳轩，铝盐及其衍生产品的应用探讨，无机盐工业，1984，（4）：35 [4] 傅宗昌,试论我国硫酸铝生产现状与发展[J],无机盐工业,1992,(2)：33～38 2.1.1 硫酸铝的性质[1] 硫酸铝通常是以结晶水合物的形态存在，其分子式为Al2(SO4)3·XH2O，分子量以Al2（SO4）3342.15，外观通常是白色或灰白色粉粒状晶体。工业品由于有少量硫酸亚铁的存在使产品表面发黄。在空气中长期存放易吸潮结块。易溶于水，水溶液呈酸性，也溶于酸和碱，不溶于醇。在水中硫酸铝无水物的溶液度见表1： 表2-1 无水硫酸铝在不同温度下水中溶解度，g/100g饱和溶液 物质 化学式 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 80℃ 90℃ 100℃ 硫酸铝 Al2(SO4)3 31.2 33.5 36.4 40.4 45.8 59.2 73 80.8 89 过饱和硫酸铝溶液在常温下结晶为无色单斜晶体的18水合硫酸铝，8.8℃以下结晶为27水合物。在86.5℃时开始脱水，加热至250℃失去结晶水。无水硫酸铝加热到530℃开始分解，860℃Al2O3、SO3、SO2 [1] 天津化工研究院编，无机盐工业手册（下）[M]，北京：化学工业 出版社，1987，214～221 2.1.2 国内硫酸