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酸法提取氧化铝工艺中除铁技术的研究进展薛飞（神华工程技术有限公司，北京，100011）摘要：酸法提取氧化铝是从低品位铝土矿或高铝粉煤灰中提取氧化铝的重要方法之一，对解决我国铝土矿资源短缺，保障金属铝供应具有重要战略意义。
从酸性浸出液中去除铁离子是酸法提取氧化铝成套技术中绕不过的重要环节，直接关系到氧化铝产品的质量。
本文综述了酸法提取氧化铝工艺中除铁技术进展，重点对溶剂萃取法和树脂吸附法这两种在酸法提取氧化铝方面具有工业化应用前景的除铁技术研究进展进行了介绍，并对两种方法的优缺点以及适应性进行了分析，为酸法提取氧化铝工艺技术开发中除铁环节的技术选择提供参考。
关键词：除铁技术萃取树脂吸附氧化铝中图分类号：TQ133.1文献标识码：B 文章编号：2096-7691（2020）04-069-06作者简介：薛飞（1988-），男，博士，工程师，2015年毕业于北京理工大学应用化学专业，现任职于神华工程技术有限公司，主要从事煤化工技术研究工作。
Tel：138****4088，E-mail：**********************.cn1引言我国铝土矿资源短缺，采用酸溶法工艺从高岭土、高铝粉煤灰等低品位铝土矿或非铝土矿原料中提取氧化铝，有利于缓解我国铝土矿资源短缺的现状，对增强我国铝产业可持续发展能力有着非常重要的现实意义［1］。
近年来，酸溶法提取氧化铝的研究取得了很大进展，正在逐步实现工业化。
同常规的碱法（Bayer 法）从铝土矿中提取氧化铝工艺相比较，酸法提铝工艺的一个不可避免的问题是伴随着铝元素浸出的同时，原料中铁元素也一同被酸溶液浸出。
以盐酸提取氧化铝技术为例，虽然大部分铁元素可在氯化铝结晶时被除掉，但仍然无法满足冶金级氧化铝中Fe 2O 3含量不高于0.02wt%的要求。
因此，除铁工序成为酸法提取氧化铝工艺中必不可少的工序之一［2］。
冶金行业除铁的方法有多种，总的来看可分为物理法、生物法及化学法［3］。
高铝粉煤灰酸法多金属协同提取过程关键技术的研究目录1. 内容简述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (4)1.3 国内外研究现状 (5)2. 粉煤灰资源特性与分析 (6)2.1 粉煤灰的来源与分类 (8)2.2 粉煤灰的物理化学特性 (8)2.3 粉煤灰中金属的赋存状态 (9)2.4 粉煤灰的元素分析 (10)3. 铝的提取技术 (11)3.1 酸法提取原理 (12)3.2 铝酸渣处理技术 (13)3.3 铝的分离纯化 (14)4. 多金属提取技术 (15)4.1 多金属共存对提取过程的影响 (16)4.2 多金属协同提取机制 (17)4.3 不同金属的提取顺序与工艺参数 (18)4.4 共存金属的抑制与激活方法 (20)5. 关键技术研究 (21)5.1 高效酸浸工艺的开发 (22)5.2 浸出剂的优化与选择 (23)5.3 沉淀剂与浮选剂的研制 (24)5.4 浸出液的处理与硫系材料的应用 (25)6. 应用示范与经济分析 (27)6.1 实验室规模试验 (28)6.2 工业规模的试验运行 (30)6.3 经济效益分析 (31)6.4 环境影响评估 (31)7. 结论与展望 (33)7.1 研究成果总结 (34)7.2 工艺优化的方向 (35)7.3 未来研究展望 (36)1. 内容简述本文旨在研究“高铝粉煤灰酸法多金属协同提取过程的关键技术”。
作为煤炭燃烧的副产品，粉煤灰中含有宝贵的金属资源，如铝、铁、镁、锌等，这些金属资源的有效提取不仅能够减少环境污染，还能提高煤的综合利用率，促进节能减排目标的实现。
高铝粉煤灰作为一种广泛存在的工业废弃物，其潜在经济价值未被充分挖掘。
传统金属提取方法面临着能耗高、效率低以及环境污染等问题。
而酸法是一种广泛应用于环保材料和废旧资源处理的方法，具有环保高效的特点。
本研究将集中于分析高铝粉煤灰的化学成分，确定酸法提取的最佳工艺参数对金属提取率的影响，以及通过优化后续溶剂萃取和结晶工艺以实现高纯度金属物相的分离与纯化。
偏析法提纯高纯铝高纯铝是一种重要的工业原材料，广泛应用于电子、航空航天、建筑等领域。
为了满足不同领域对高纯度铝的需求，需要对铝材进行提纯。
本文将以偏析法提纯高纯铝为主题，探讨其原理、工艺流程和应用。
一、偏析法提纯高纯铝的原理偏析法提纯高纯铝的原理是：利用不同元素在铝中的溶解度不同，通过控制温度、压力、气氛等条件，使杂质元素向固相或液相偏聚，从而提高铝的纯度。
具体来说，偏析法提纯高纯铝主要分为两种：一种是将杂质元素偏聚到铝液相中，另一种是将杂质元素偏聚到铝固相中。
偏析法提纯高纯铝的工艺流程包括：铝材预处理、熔炼、冷却、升温、保温、分离等步骤。
1.铝材预处理铝材预处理是提纯的第一步，其主要目的是去除铝材中的氧化物、氢氧化物、氢气、氮气等杂质。
通常采用真空加热或高温氧化法进行预处理。
2.熔炼熔炼是提纯的核心步骤，其目的是将铝材熔化，并控制熔体的温度、气氛、压力等条件，使杂质元素向固相或液相偏聚。
通常采用真空熔炼、氩气熔炼、氧化铝保护熔炼等方法。
3.冷却熔炼结束后，需要将熔体快速冷却成块状，以便后续的处理操作。
4.升温将冷却后的铝块加热至一定温度，使杂质元素向固相或液相偏聚，从而提高铝的纯度。
5.保温在一定温度下保持一定时间，使杂质元素进一步向固相或液相偏聚，提高铝的纯度。
6.分离待保温结束后，通过特定方法将固相或液相中的杂质元素与铝分离开来，得到高纯度的铝材料。
三、偏析法提纯高纯铝的应用偏析法提纯高纯铝已经成为工业生产中提纯铝的重要方法。
高纯铝广泛应用于电子、航空航天、建筑等领域，如高纯度铝箔、高纯度铝线、高纯度铝板等。
高纯铝还可以用于制备其他高纯度金属，如高纯度锂、高纯度镁、高纯度钴等。
同时，高纯铝也可以用于制备高纯度化合物，如氧化铝、氧化钛、氧化锆等。
偏析法提纯高纯铝是一种重要的铝材提纯方法，其原理简单、工艺流程清晰，广泛应用于工业生产中。
未来，随着科技的不断发展，偏析法提纯高纯铝的技术将不断完善，提高纯度、降低成本，为人类的发展进步做出更大的贡献。
聚合硫酸铁铝的制备及除磷性能研究董林辉;李杨;周雪芳;周勇;朱文渊;周小峰【摘要】介绍了利用硫酸法生产钛白粉的副产硫酸和赤泥提铁渣资源化制备聚合硫酸铁铝(PAFS)的工艺,实验得到优化后的最佳工艺条件参数:液固质量比为6:1、溶出温度为105℃、溶出时间为80 min,在此工艺条件下赤泥提铁渣的溶出率达到65.2％,且优化合成的聚合硫酸铝铁中全铁的质量分数为8.23％、氧化铝的质量分数为1.12％、盐基度为12.88％.利用以上工艺条件制备得到的聚合硫酸铁铝与市售净水剂(聚合硫酸铁、聚合氯化铝)做除磷对比实验,实验结果表明,在同一加药量的情况下本研究制备的聚合硫酸铁铝除磷效果较好,去除率最高可达95.45％(加药量为300 mg/L).【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2019(051)005【总页数】4页(P57-60)【关键词】副产酸;赤泥;聚合硫酸铁铝;除磷【作者】董林辉;李杨;周雪芳;周勇;朱文渊;周小峰【作者单位】深圳市长隆科技有限公司,广东深圳518116;深圳市长隆科技有限公司,广东深圳518116;深圳市长隆科技有限公司,广东深圳518116;深圳市长隆科技有限公司,广东深圳518116;深圳市长隆科技有限公司,广东深圳518116;深圳市长隆科技有限公司,广东深圳518116【正文语种】中文【中图分类】TQ125.1421世纪以来，中国钛白粉产业进入快速整合和全面发展时期，以至在生产规模、装置水平、生产方法和生产技术等方面都得到大幅度的进步和提升。
截至2017年，中国钛白粉产量已达到286.95万t，成为钛白粉生产和消费大国［1］。
虽然中国钛白粉行业取得了巨大成功，但多年以来受钛资源、生产技术和装备、材质等因素的条件限制，多采用硫酸法生产。
据统计，硫酸法钛白生产过程中，每生产1 t钛白粉，将产生副产硫酸 8～10 t［2］。
而副产硫酸中含有15%～25%（质量分数）的硫酸和10%～15%（质量分数）的硫酸亚铁，同时还含有 Al2（SO4）3、MgSO4 等无机盐及偏钛酸，其处理工艺复杂、难度大［3］。
3 铝铁分离技术研究现状3.1 沉淀法沉淀法按所加药剂的性质分为无机沉淀法和有机沉淀法。
对于无机沉淀法，一种方法是加入碱性药剂控制溶液的pH 值，依据溶液中绝大部分的Al 3+ 和Fe 3+ 生成各自氢氧化物沉淀时的PH 值不同的实验事实，依次将沉淀过滤实现分离。
第二种方法是加入能与铝、铁发生选择性沉淀反应的无机盐沉淀剂，将生成的沉淀加以过滤实现分离。
如果溶液中存在Fe 2+，沉淀前要先加入氧化剂将Fe 2+氧化成为Fe 3+。
E.Y. Seo 等研究了矿山酸性废水中铁、铝的回收工艺。
结果表明：铁和铝回收率分别为99.2%～99.3%和70.4%～82.2%，对应的pH 值分别为4.5和5.5。
由于铁、铝发生沉淀的pH 区间部分重合，因此中和过程中不可避免会发生共沉淀现象，影响分离效果。
为了制约共沉淀的发生，Leonard Ginsburg 等将两阶段沉淀技术应用于铝铁分离，以高碘酸盐为沉淀剂在极稀的硝酸均相溶液中定量沉淀铁。
结果表明：在溶液pH 为1.1或1.2且铁、铝的浓度分别不超过0.66g/L 和 0.56g/L 条件下，二者的分离效果良好。
有机沉淀法主要是选择特定的有机络合剂与Fe 3+进行络合反应生成沉淀，而与铝不发生沉淀反应或者反应时间较长，沉淀经过滤后实现铝、铁分离。
Leo Lehrman 等以六次甲基四胺(CH 2)6N 4作为沉淀剂分离铁铝，铁能完全沉淀，而铝不发生反应。
Robert B. Barnes 等利用黄原酸铝盐沉淀的生成比黄原酸铁盐需要更长的时间的事实，在pH 值不小于3.5且搅拌的条件下，将水溶性的烷基黄原酸盐(与铁的质量比大于5.2)加入到含铁的硫酸铝溶液中，在形成黄原酸铝之前及时将黄原酸铁沉淀过滤出来，Fe 3+的去除率达到99%。
沉淀法除铁工艺简单，但沉淀物过滤困难且共沉淀反应难以避免。
3.2 萃取法萃取法除铁是目前研究的热点，其主要机理是利用Fe 3+在互不相容的水相和溶有萃取剂的有机相中的溶解度或分配系0 引言近年来，以粉煤灰为原料的酸法提取氧化铝工艺成为国内研究的热点，得到快速发展并开始进入工业化阶段。
氧化铝赤泥的综合利用及回收工艺探讨谭洪旗;刘玉平【摘要】Based on the chemical composition, mineral composition and occurrences of valuable metals of red mud, the process of recovery valuable metals and the way of comprehensive utilization from red mud at home and abroad was reviewed. A new process of comprehensive utilization of red mud in GuiZhou Province was introduced%本文在查明赤泥的化学成分、矿物组成以及有价金属赋存状态的基础上,总结了国内外从赤泥中回收有价金属的工艺及综合利用的方式,并对其进行评述.同时,本文针对贵州某铝厂赤泥综合利用提出了新的工艺利用流程.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2011(020)004【总页数】4页(P78-81)【关键词】赤泥;有价金属;综合利用;回收;工艺流程;贵州【作者】谭洪旗;刘玉平【作者单位】中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川,成都,610041;中国科学院,地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵州,贵阳,550002;中国科学院,地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵州,贵阳,550002【正文语种】中文【中图分类】X758资源综合利用是我国国民经济与社会发展的战略方针，是节约资源、保护环境、实现经济和社会发展的正确选择。
以贵州铝厂赤泥为例（铝土矿提炼氧化铝过程中排放的固体废弃物，俗称“赤泥”），目前其生产量已超过100万t／a，而综合利用量不到15万t／a。
多年来，已经积累了大量的赤泥，不仅占用了大量土地，耗费较多的堆场建设和维护管理费用，而且对周围环境也构成潜在的威胁。
化学化工C hemical Engineering粉煤灰提取氧化铝研究进展黄云镜，张 放（中铝山东工程技术有限公司设计院，山东 淄博 ２５５０５２）摘 要：近年来，粉煤灰产量急剧增加，不仅占用大量土地资源，对生态环境也产生一定破坏。
粉煤灰中含有较为丰富的铝，在铝土矿日益减少的今天，粉煤灰无疑是一种铝土矿的潜在替代品。
从粉煤灰中提取氧化铝不仅可以实现粉煤灰的高附加值利用，还能实现铝行业的可持续发展。
本文总结了目前从粉煤灰中提取氧化铝的工艺方法及研究进展，并分析不同工艺之间的优点及缺陷。
关键词：粉煤灰；氧化铝；焙烧法；浸取法中图分类号：ＴＱ１３３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０７－０１１９－２Research progress of extracting alumina from fly ashHUANG Yun-jing, ZHANG Fang（Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａｌｃｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｚｉｂｏ ２５５０５２，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｆｌｙ ａｓｈ ｈａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｈａｒｐｌｙ， ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｏｃｃｕｐｙｉｎｇ ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｌａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃａｕｓｉｎｇ ｃｅｒｔａｉｎ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｆｌｙ ａｓｈ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ａｂｕｎｄａｎｔ ａｌｕｍｉｎｕｍ． Ａｓ ｂａｕｘｉｔｅ ｉｓ ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ， ｆｌｙ ａｓｈ ｉｓ ｕｎｄｏｕｂｔｅｄｌｙ ａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ ｂａｕｘｉｔｅ． Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ｆｒｏｍ ｆｌｙ ａｓｈ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｖａｌｕｅ－ａｄｄｅｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｙ ａｓｈ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ｆｒｏｍ ｆｌｙ ａｓｈ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Keywords: ｆｌｙ ａｓｈ； ａｌｕｍｉｎａ； ｒｏａｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ； ｌｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ粉煤灰是煤炭燃烧后产生的飞灰及炉渣，主要由Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO等组成。
锐钛矿酸浸液铝铁分离及高纯氧化铝制备试验研究贵州晴隆锐钛矿为大型含钪锐钛矿,含TiO<sub>2</sub> 5.30%、
Sc<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 84.70g/t,矿石主要由锐钛矿、褐铁矿、高岭石、绢云母、石英等组成,由于原矿的嵌布粒度细微,多小于10μm,且多种矿物之间呈相互浸染状,常规的选矿工艺难以突破,为实现该大型含钪锐钛矿中钛、钪的回收,进行化学处理,浸出试验研究获得Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>34.40g/L、TFe 25.30g/L、TiO<sub>2</sub> 7.69 g/L、Sc<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 12.74mg/L、H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 231.64g/L的浸出液,钪、钛、铁、铝的浸出率分别达到99.98%、96.06%、99.23%、99.36%,为钪、钛的提取奠定了基础。
由于浸出液中铝、铁的浓度较高,温度较低时,铝、铁容易“凝聚”,给钪、钛的提取及后续的处理带来了困难。
论文以该锐钛矿浸出液为研究对象,进行铝铁分离及高纯氧化铝的制备研究,为浸出液中钪、钛的提取创造条件,并对铝的综合回收利用提供重要的技术支撑。
硫酸铝铵结晶法分离铝铁的试验研究结果表明:在初始铝浓度为35g/L、
NH<sub>4</sub><sup>+</sup>/Al<sup>3+</sup>摩尔比为1.2、结晶终点温度为25℃、结晶时间为30min、搅拌速度为300r/min的条件下锐钛矿硫酸浸出液中铝的结晶率为83.07%,铁的夹杂率为13.84%;硫酸铝铵粗产品中含铝（以
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>计）为10.80%,含铁（以TFe计）为1.323%。
采用硫酸铝铵结晶法能高效分离锐钛矿酸浸液中的铝铁。
硫酸铝铵提纯试验研究结果表明:采用重结晶法对硫酸铝铵粗产品进行初步除铁,在液固比为
1.3ml/g、结晶终点温度为25℃、结晶时间为30min、搅拌速度为400r/min的条件下除铁率达到95.06%,铝的结晶率为83.35%,经过一次重结晶硫酸铝铵中铁的
含量（以TFe计）由1.323%降低到0.0856%;对一次重结晶提纯所得的硫酸铝铵进行二次重结晶提纯,二次重结晶的工艺条件与第一次相同,二次重结晶的除铁率为93.47%,铝的结晶率84.74%,经过二次重结晶硫酸铝铵中铁的含量（以TFe 计）由0.0856%降低到0.006653%;采用HYC-100离子螯合型树脂对硫酸铝铵进行深度离子交换除铁,在过柱流速为13BV/h、溶液浓度为36g/L、过柱温度65℃条件下除铁率高达98.56%,铝基本没有损失;经过多次提纯硫酸铝铵中铁的含量（以TFe计）为0.0000165%。
硫酸铝铵热解制备高纯氧化铝试验结果表明:硫酸铝铵的热分解分3步完成,第一步使脱去其中12个结晶水得到无水硫酸铝铵,第二部是脱出无水硫酸铝铵中的铵和部分硫,生成硫酸铝,第三步是硫酸铝脱出剩余的硫,生成最终产物氧化铝;硫酸铝铵在900℃温度下基本完全热解,继续提高温度其热解产物仍然是氧
化铝,但其性质却发生巨大变化。
对不同焙烧温度条件下的氧化铝产品进行X射线衍射分析、比表面积测试可知,随着焙烧温度的升高,氧化铝的晶型也从γ
-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>逐步转化成最稳定的α
-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,其比表面积也从148.264m<sup>2</sup>/g降低到7.844m<sup>2</sup>/g。
论文通过研究,采用硫酸铝铵结晶实现了铝铁分离,解决浸出液中铝、铁“凝聚”的问题,该工艺技术,对相关溶液中铝铁的高效分离,尤其是对铝、铁浓度较高的强酸性溶液中铝铁的分离提供了重要的参考,具有重要的理论意义和现实意义。
采用硫酸铝铵结晶法分离提取锐钛矿酸浸液中的铝,实现了非铝土矿资源中氧化铝的提取,为含铝的非铝土矿资源以及低品位铝土矿的开发利用提供了新的思路,为我国铝资源的增储,缓解铝土矿资源短缺且依赖于进口的局面,具有重要
的现实意义。
采用“硫酸浸出—硫酸铝铵结晶及提纯—焙烧”从晴隆锐钛矿中提取铝并制备高纯氧化铝,丰富了高纯氧化铝制备的工艺技术,为高纯氧化铝产业的转型升级提供了重要参考。
