铝钙渣硫酸浸出提铝研究_吴宋超

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有色金属科学与工程
2011 年 8 月
为 83.18 %. 随着硫酸用量的增多， 铝浸出率得到提 高 ，且 硫 酸 铝 溶 液 的 pH 依 次 减 小.由 于 硫 酸 用 量 增 加后，不仅成本相应增加，而且浸出液中残酸相应提 高，需要消耗后续大量的碱来中和，不利于后续工作. 不同酸用量时浸出液中残酸浓度见表 2 所示.
第2卷 第4期 2 0 11 年 8 月
有色金属科学与工程
Nonferrous Metals Science and Engineering
Vol.2，No.4 Aug . 2 0 1 1
文章编号：1674-9669（2011）04-0021-05
铝钙渣硫酸浸出提铝研究
吴宋超 1， 杨 玲 2， 赖华生 2
分析，物相成分以 CaSO4 为主.因此判断其化学反应 方程式为：
Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O+6H2SO4=Al2(SO4)3+
6CaSO4↓+48H2O
（1）
因此直接加硫酸溶解就能达到铝钙的分离，铝
以硫酸铝形式存在浸出液内， 钙以硫酸钙形式存在
滤渣中.
75
I (Counts)
91.0 90.5 90.0 89.5 89.0 88.5 88.0 87.5 87.0 86.5 86.0
3∶1
3.5∶1
4∶1 液固比
4.5∶1
5∶1
铝浸出率 /% 铝浸出率 /%
由 图 3 可 知 ，当 温 度 低 于 50 ℃时 ，铝 浸 出 率 随 温度升高而增大，但当温度超过 50 ℃时铝浸出率随 温度升高而下降.在铝钙渣酸浸过程中，发生的化学 反应为酸碱中和放热反应， 温度的升高阻碍反应向 右进行，降低了正反应速率；温度过低，从动力学角 度分析，反应速度降低，不利于铝浸出率的提高. 2.2 反应时间对浸出的影响
加酸加水 出滤渣
M－2
M
M＋2
一级
二级
三级
图 2 三级逆流浸出原理示意图
2 单级硫酸浸出研究结果与讨论
出液 铝钙渣
2.1 反应温度对浸出的影响 取硫酸用量 25 mL， 液固比为 4∶1， 浸出时间为
第2卷 第4期
吴宋超，等：铝钙渣硫酸浸出提铝研究
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45 min，考察不同浸出温度对铝浸出率的影响 ，结果 2.3 液固比对浸出的影响
（1.江西理工大学材料与化学工程学院，江西 赣州 341000； 2.赣州有色冶金研究院，江西 赣州 341000）
摘 要：采用硫酸酸浸铝钙渣提铝,主要研究浸出过程中各工艺因素对铝浸出率的影响,用 32 %～33 % 浓度的硫酸浸出铝钙渣，较佳的浸出工艺条件为：浸出温度为 50 ℃，浸出时间为 45 min，液固比为 4:1. 为提高铝浸出率以及制取的硫酸铝溶液同时满足后序工序的要求，采用三级逆流浸出,并适当调整工 艺参数，进行综合条件实验，获得铝的浸出率为 98.48 %，浸出液的 pH 为 3.5、硫酸铝浓度为 163.4 g/L. 关键词：铝钙渣；硫酸铝；硫酸；浸出 中图分类号：TF821 文献标识码:A
如图 3 所示.
硫酸用量为 25 mL，浸出温度为 50 ℃，浸出时间
铝浸出率 /% 铝浸出率 /%
92.0 91.5 91.0 90.5 90.0 89.5 89.0 88.5 88.0 87.5 87.0
30
40
50
60
70
80
90
反应温度 /℃
图 3 温度对浸出率的影响
为 45 min，考察不同液固比对铝浸出率的影响，结果 如图 5 所示.
浸 出 温 度 为 50 ℃ ， 液 固 比 为 4∶1， 浸 出 时 间 为 45 min，考察不同硫酸用量对铝浸出率的影响，结果 如图 6 所示.
98 96 94 92 90 88 86 84 82 80
20 22 24 26 28 30 32 34 36
图 4 反应时间对浸出率的影响
硫酸用量 /mL
如果控制反应最终的硫酸铝料浆 pH 值为 3，则 铝浸出率只有 85.67 %，酸浸过后的滤渣中铝含量高 达 3.65 %，资源回收率不高，造成资源的浪费.
收 稿 日 期 ：2011-01-16 作者简介：吴宋超（1985- ），男，硕士研究生，主要从事净化渣综合回收利用研究，E-mail:847353435@.
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酸铝的主要原料为铝土矿、氢氧化铝、高岭土、煤矸 石 、页 岩 石 等[7-11]，都 是 以 工 业 硫 酸 进 行 酸 浸 提 铝 制 备 硫酸铝.因此拟采用锂云母提锂浸出液净化时获得的 铝钙渣为原料， 以工业硫酸进行浸出制取硫酸铝.本 文对浸出过程中的硫酸用量、反应时间、反应温度、 液固比等因素对铝的浸出率的影响进行了研究，并 采用三级逆流浸出工艺对得出的工艺参数做出适当 的调整， 在提高铝浸出率的同时使制取的硫酸铝溶 液有利于后序工序的操作.
由图 5 可知， 液固比为 4∶1 时铝浸出率最高.液 固比太小，加水量少，溶液的粘度大，阻碍物质的扩 散， 影响产物从未反应固体表面脱落以及 H+的扩散 运动，导致酸分解率和铝浸出率低；而液固比太大， 加水量大，酸的浓度降低，分解率降低，导致铝的浸 出率和产物硫酸铝溶液的浓度降低. 2.4 硫酸用量对浸出的影响
On Aluminum Recovery from Al-Ca Residue by Sulfate Acid
WU Song-chao1, YANG Ling2, LAI Hua-sheng2
(1. Faculty of Material and Chemical Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China; 2. Ganzhou Nonferrous Metallurgy Research Institute, Ganzhou 341000,China)
Abstract: This paper studies aluminum leaching by sulfate acid from Al-Ca residue. The optimum conditions of leaching are obtained. The optimal conditions are adjusted by 3 stages counter -current extracting to improve extracting yield. The aluminum sulfate solution produced meet the requirements of the following operation. The optimal extracting yield reaches 98.48 % . The pH value of aluminum sulfate solution is controlled at 3.5. The concentration of aluminum sulfate 163.4 g/L. Key words: Al-Ca residue; aluminum sulfate; sulfuric acid; leaching
取液固比为 4∶1，浸出温度为 50 ℃，硫酸用量为 25 mL，考察不同浸出时间对铝浸出率的 影 响 ，结 果 如图 4 所示.
90.0
89.5
89.0
88.5
88.0
87.5
87.0
86.5
86.0
85.5
85.0
10 20
30
40
50 60
70
80
反应时间 /min
图 5 液固比对浸出率的影响
表 2 不同酸用量下浸出液的残酸度
① 25 mL 硫酸+100 mL 水
② 1 号上清液
2
③ 25 mL 硫酸+100 mL 水
④ 2 号上清液
3⑤ 1 号上清液来自21反应后静置使液固分层
反应后静置使液固分层
1
反应后静置使液固分层
反应后静置使液固分层
反应后静置使液固分层
硫酸用量 /mL
26
28
浸出液 pH
10
20
30
40
50
60
70
80
2θ /（°）
图 1 铝钙渣物相分析
1.3 实验方法 单级浸出:在 500 mL 烧杯中将 100 g 铝钙渣（含
水量 40.9 %）加入一定量水搅匀，在恒温水浴锅中加 热、搅拌，滴加硫酸，浸出一定时间后过滤，滤渣水洗 后烘干，检测滤渣中铝含量计算铝的浸出率.
三级逆流浸出过程原理示意图如图 2 所示.(投 料编号 M≥3）
元素 Al Ca Mn Fe Li K Rb Cs 含量 14.95 12.59 0.25 0.06 1.43 3.53 0.75 0.42
1实验
1.1 实验试剂与仪器 实 验 试 剂.H2SO4（98 %，工 业 纯 ）V 水∶V 酸=2∶1 稀
释后使用. 实验仪器.精密增力电动搅拌器：JJ 型，江苏金坛
50
25
0 37-0184＞ CaSO4 - Calcium Sulfate 37-1496＞ Anhydrite - CaSO4
33-0311＞ Gypsum-CaSO4·2H2O 03-0645＞NaHS-Sodium Hydrogen Sulfide 41-1451＞Ettringite-Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O
0前言
硫酸盐法锂云母提锂浸出液中的主要杂质为 铁、铝、锰、硅、氟、钙，为制备出合格的碳酸锂产品， 必须对浸出液进行分步净化除杂.铝钙渣就是通过用 CaO 调节浸出液的 pH 值，使 Fe3+、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 出液的硫酸根离子形成硫酸钙， 而大部分氧化钙在 加入后被形成氢氧化铝所包裹.因此，铝钙渣不仅渣