一種從粘土巖回收鋁和硅并富集鈮和鈦的方法與流程

文檔序號：11212393閱讀：971來源：國知局

本發明涉及稀有元素鈮的富集，具體地說，涉及粘土巖中鈮和鈦的富集方法。

背景技術：

鈮(niobium,nb)是一種應用極其廣泛的稀有金屬，具有熔沸點高、耐腐蝕、抗疲勞、抗變形、熱電傳導性能好、超導性能極佳等特點，尤其在現代鋼鐵工業中發揮著非常重要的作用。nb在地殼的克拉克值為24×10^-6，地球上有多處獨立的鈮礦床，但鈮礦床的分布很集中(郭青蔚和王肇信,2009;gibsonetal.,2015)，主要分布于巴西、加拿大，僅巴西鈮資源儲量就占到了全球總儲量的95%(usgs,2016)。我國鈮礦儲量僅1.85萬噸，且都屬于多金屬共生礦床，nb品位低(郭青蔚和王肇信,2009)。鈮礦及鈮制品的對外依存度高達90%。不難看出，nb資源已經越來越成為我國重要的緊缺性、戰略性資源。

在川黔滇交界的玄武巖古風化殼型沉積巖（宣威組底部粘土巖）中發現有nb礦化現象，含量一般在數百μg/g。根據“稀有金屬礦產地質勘查規范(dz/t0203-2002)”之標準，風化殼類型nb礦床所要求的工業品位是160~200μg/g，預測僅貴州西部潛在nb2o5資源量約100萬噸以上。該類nb資源主要在粘土巖中，與鈦的伴生關系密切，可能屬于一種新型礦床類型(daietal.,2010)。然而，對該類nb資源的選冶工藝研究極少。

該類nb礦資源的特點是組成礦物的粒徑細小，平均地，礦物顆粒粒徑在1-2微米以下。另外，一般來說，若分選粒度小于30微米或含泥量(＜20微米)超過25％時，傳統的物理分選方法和設備分選效果極差，難以對其中的目標礦物和脈石礦物進行分離。因此，開發新的方法從粘土巖中富集nb和ti，并進行綜合利用其中的al、si，具有重要意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種富集鈮、鈦的方法，同時綜合利用其中其它有價組份。

本發明采用的技術方案是：

一種從粘土巖中回收其中的鋁、硅，同時富集鈮和鈦的方法，具體的，高溫焙燒活化，分別分離并回收鋁、硅，進而最終得到鈮、鈦的富集物料。包括以下步驟：將粘土巖破碎、磨粉，550～900℃高溫焙燒活化，用鹽酸處理回收其中的鋁，再用氫氧化鈉溶液進行反應回收其中的硅，并用稀氫氧化鈉進行洗滌，最終所得殘渣即為鈮鈦富集料。

其具體步驟如下：

第一步，樣品準備，破碎含nb的粘土巖樣品，采用一般的粉碎機將粘土巖樣品粉碎至100目左右即可。

第二步，將粉碎后的粘土巖樣品，放在馬弗爐中，進行焙燒處理，并保溫一段時間。

第三步，稱取一定量焙燒處理后樣品，量取一定體積的鹽酸溶液，將鹽酸與焙燒后的粘土巖樣品放到有蓋子的反應器中反應，逐漸加熱反應器至沸騰，加熱時保持水分不流失。攪拌反應30-60分鐘，過濾分離殘渣并洗滌2-3次，濾液為氯化鋁副產品。

第四步，向上述殘渣中加入氫氧化鈉溶液，并充分攪拌。反應1h后，過濾分離殘渣并用稀氫氧化鈉溶液洗滌2-3次，濾液為硅酸鈉副產品，殘渣為富nb、ti物料。

優選的，含鈮粘土巖主要組成礦物相為高嶺石族粘土礦物、鈦質和鐵質礦物，其中al2o3約35-40%，sio2約40-45%,tio2約3-9%，nb含量僅約為200-500μg/g。

優選的，高溫焙燒溫度為550～900℃。

優選的，鹽酸回收鋁時，鹽酸用量為粘土樣品中al2o3所需鹽酸理論量的2倍，反應條件為煮沸條件，反應時間為20～60分鐘。

優選的，氫氧化鈉溶液回收硅時，常溫至75℃條件下，攪拌反應1小時，溶液濃度20%，固液比為1g:5ml，反應后過濾分離，殘渣需通過稀氫氧化鈉溶液洗滌2-3次，充分洗去其中的硅。

可選的，在鹽酸溶液提取鋁、氫氧化鈉溶液提取硅過程中，分別生產氯化鋁溶液和硅酸鈉溶液；氯化鋁可以回收利用，也可通過沉淀回收利用鋁；硅酸鈉也可以作用副產品加以利用。

優選的，所得殘渣中二氧化鈦含量可達81%，nb含量可達4280μg/g；比起原樣，殘渣中ti和nb富集8倍左右，可以作用富nb、ti物料。

有益效果：本發明與已有技術相比具有以下優點：

一、提供從含nb極低的粘土中富集nb、ti的方法，是一種富集nb、ti重要的方法，該方法中不使氫氟酸等腐蝕性酸，無環境污染，所得溶液中的al和si均可以作為重要的副產品回收利用。

二、所得的富nb和ti物料中nb、ti的回收率在80%以上，含量比起原樣富集5-8倍以上，物料中nb的含量可達4280μg/g，tio2含量可達81%，是重要的nb、ti資源，可進行進一步的深加工。

附圖說明

附圖1為是從粘土巖中回收al、si產品，富集nb、ti的工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明作進一步描述：

實例1

第一步，樣品準備，將含nb約200μg/g，al2o3約37%，sio2約45%,tio2約3%的粘土巖樣品粉碎至100目左右。

第二步，將粉碎后的粘土巖樣品，放在馬弗爐中，加熱至650℃進行焙燒處理，并保溫2小時。

第三步，稱取10g焙燒處理后樣品，量取100ml10%的鹽酸溶液，將鹽酸與焙燒后的粘土巖樣品放到有蓋子的反應器中反應，逐漸加熱反應器至沸騰，攪拌反應30-60分鐘，過濾分離殘渣，并洗滌2-3次，濾液為氯化鋁副產品。

第四步，向上述殘渣中按固液比1g：5ml加入20%的氫氧化鈉溶液，并充分攪拌。50℃條件下反應1h，過濾分離殘渣，并用稀氫氧化鈉溶液洗滌2-3次，濾液為硅酸鈉溶液副產品，洗后殘渣含nb量為1150μg/g、含tio2量為22.8%，分別富集5-6倍。

實例2