專利名稱：：低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬氧化鋁生產(chǎn)行業(yè)中廢棄物赤泥的處理及回收利用領(lǐng)域，涉及一種低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，該方法同樣適用于處理低品位鋁土礦。
背景技術(shù)：
：赤泥的回收與利用一直是氧化鋁行業(yè)面臨的難題和技術(shù)難關(guān)，平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁產(chǎn)生約1-1.7噸赤泥，目前全世界每年產(chǎn)生約6000萬噸赤泥，我國(guó)的赤泥排放量每年大約也有IOOO萬噸以上，赤泥中氧化鋁的含量高(質(zhì)量百分比含量約為20%-28%)，若不對(duì)赤泥中的氧化鋁進(jìn)行回收，勢(shì)必造成緊缺鋁土礦資源的嚴(yán)重浪費(fèi)；另外，國(guó)內(nèi)外氧化鋁廠大都將大量赤泥輸送堆場(chǎng)、筑壩濕法堆存或干法堆存，赤泥中的含堿廢液污染地表、地下水源，造成自然生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞。因此，回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉對(duì)合理利用和節(jié)約鋁資源、降低赤泥對(duì)環(huán)境造成污染有重要的意義。為了解決上述問題，長(zhǎng)期以來國(guó)內(nèi)外對(duì)赤泥的處理與利用進(jìn)行了大量研究。赤泥的脫鈉容易實(shí)現(xiàn)，而赤泥中氧化鋁的回收是難點(diǎn)，目前研究主要有酸法和堿法兩種，其中酸溶法雖然氧化鋁回收率高，能耗低，但廢液難以再處理和循環(huán)利用，導(dǎo)致此法不能工業(yè)化應(yīng)用；堿法主要包括碳酸鈉分解法、水熱法、氧化鈣燒結(jié)法和高壓水化學(xué)法等，碳酸鈉分解法中氧化鋁回收率很低，水熱法的溶出液中氧化鋁的濃度很低，只能以水合鋁酸鈣的形式回收鋁，難以與拜爾法主體溶出工序相配套，氧化鈣燒結(jié)法(溫度達(dá)IOO(TC以上)氧化鋁回收率高，但能耗太高而且渣量大，而高壓水化學(xué)法氧化鋁回收率高同時(shí)能回收一部分鈉，卻因?yàn)闇囟葹?60。C28(TC和壓力達(dá)5.0MPa以上，高溫高壓操作，導(dǎo)致生產(chǎn)能耗高，同時(shí)對(duì)設(shè)備要求相當(dāng)高，操作難度大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在高壓水化學(xué)法的基礎(chǔ)之上提出一種處理赤泥的新方法——低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中的氧化鋁和氧化鈉，以克服現(xiàn)有工業(yè)化技術(shù)氧化鈣燒結(jié)法能耗高、水熱法難以與拜爾法主體溶出工序相配套和高壓水化學(xué)法的高溫高壓操作造成的設(shè)備投入高、工業(yè)操作難度大等一系列困難，為赤泥的處理提供一條具工業(yè)應(yīng)用前景的新途徑。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明涉及一種低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，包括以下步驟3.低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中的氧化鋁和氧化鈉將赤泥濾餅加入氫氧化鈉介質(zhì)溶液中，必要時(shí)加入石灰乳，混合均勻后于持續(xù)攪拌下升溫進(jìn)行回收氧化鋁反應(yīng)，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Si02的摩爾比為1:12:1計(jì)算，NaOH與赤泥的質(zhì)量比為3:18:1，在19(TC23(TC溫度下，反應(yīng)3h4h后，反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離，赤泥濾餅再用水熱法深度脫鈉；b.赤泥水熱法深度脫鈉將步驟a得到的赤泥濾餅與石灰乳混合進(jìn)行深度脫鈉反應(yīng)，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Na20的摩爾比為2計(jì)算，反應(yīng)漿料液固比L/S為6，在17(TC溫度下，反應(yīng)2h，然后過濾、洗滌、烘干。該方法還包括將步驟a反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后所得濾液進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實(shí)現(xiàn)了體系中氫氧化鈉介質(zhì)的循環(huán)；所述赤泥為拜耳法赤泥和少加氧化鈣溶出中低品位鋁土礦的高堿赤泥；所述步驟a反應(yīng)壓力為01.5MPa;所述氫氧化鈉介質(zhì)是指濃度為35%-55%的NaOH溶液；所述低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中的氧化氧化鈉的反應(yīng)溫度為190°C230°C，優(yōu)選溫度為200。C220。C;本發(fā)明利用低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中的氧化鋁和氧化鈉的優(yōu)點(diǎn)在于較目前國(guó)內(nèi)外已報(bào)道的有大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的氧化鈣燒結(jié)法、水熱法和高壓水化學(xué)法相比，本發(fā)明在低溫低壓的溫和條件下，實(shí)現(xiàn)了氧化鋁和氧化鈉的高回收率，使赤泥中氧化鋁和氧化鈉的最終回收率達(dá)90%以上，回收率比現(xiàn)有工業(yè)化技術(shù)高10%左右，赤泥的A/S和N/S可同時(shí)降到0.18以下，反應(yīng)介質(zhì)NaOH可在體系中循環(huán)利用，工業(yè)實(shí)施可操作性強(qiáng)。此工藝過程實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減耗、提高了資源利用率，消除了赤泥夾帶堿對(duì)環(huán)境造成的污染，是一條具大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用前景的赤泥處理工藝。圖1低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉的流程圖具體實(shí)施方案實(shí)施實(shí)例1以拜耳法赤泥為原料，采用低溫低壓水化學(xué)法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。所用拜耳法赤泥組成(Wt%)如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>具體處理步驟如下:1.取一定量的赤泥加入質(zhì)量百分比濃度為50。/。NaOH溶液中，NaOH與赤泥的質(zhì)量比為4:1，混合均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)攪拌速度，設(shè)定控溫程序后，將反應(yīng)釜升溫到220'C反應(yīng)4h,然后開通冷卻水結(jié)束反應(yīng)；反應(yīng)料漿趁熱過濾、液固分離，赤泥濾餅備用。取10g赤泥濾餅于95'C洗滌后置于120'C烘干，分析其組成(wt%)，結(jié)果顯示赤泥中Ab03含量為5.86%，Si02含量為28.25%，Na20含量為8.02，A/S為0.21,N/S為0.28。2.將步驟1得到的赤泥濾餅與石灰乳混合后加熱升溫進(jìn)行再用水熱法深度脫鈉反應(yīng)，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Na20的摩爾比為2:1計(jì)算，反應(yīng)漿料液固比L/S為6:1，在170'C溫度下反應(yīng)2h，然后過濾、洗滌。用步驟1所述分析方法得到赤泥的組成(wt%)是眾1203含量為2.57%，Si02含量為19,81%，Na20含量為1.39%，A/S為0.13,N/S為0.07。將上述步驟1中反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后所得濾液進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實(shí)現(xiàn)體系中NaOH介質(zhì)循環(huán)。實(shí)施實(shí)例2以拜耳法赤泥為原料，采用低溫低壓水化學(xué)法法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。所用拜耳法赤泥組成(wt%)同實(shí)施實(shí)例l。具體處理步驟如下1.取一定量的赤泥加入質(zhì)量百分比濃度為50。/。NaOH溶液中，NaOH與赤泥的質(zhì)量比為3:1，混合均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)攪拌速度，設(shè)定控溫程序后，將反應(yīng)釜升溫到23(TC反應(yīng)3.5h，然后開通冷卻水結(jié)束反應(yīng)；反應(yīng)料漿趁熱過濾、液固分離，赤泥濾餅備用。取10g赤泥濾餅于95'C洗滌后置于12(TC烘干，分析其組成(wt%)，結(jié)果顯示赤泥中厶1203含量為6.89%，Si02含量為29.36%，Na20含量為7.86%，A/S為0.23，N/S為0.27。2.實(shí)施方案同實(shí)施實(shí)例1中步驟2。得到赤泥的組成(wt%)是Al203含量為3.65%，Si02含量為20.32%，Na20含量為1.21%，A/S為0.18，N/S為0.06。將上述步驟1中反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后所得濾液進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實(shí)現(xiàn)體系中NaOH介質(zhì)循環(huán)。實(shí)施實(shí)例3以少加氧化鈣溶出中低品位鋁土礦的高堿赤泥為原料，采用低溫低壓水化學(xué)法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。原料赤泥組成(wt%)如下表Al203Si02Fe203CaOTi02Na20灼減A/SN/S25.1024.79%12.44%1.69%5.38%16.82%13.78%1.010.68具體處理步驟如下:1.取一定量的赤泥和石灰乳加入質(zhì)量百分比濃度為45%NaOH溶液中，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Si02的摩爾比為1:1計(jì)算，NaOH與赤泥的質(zhì)量比為4:1，混合均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)攪拌速度，設(shè)定控溫程序后，將反應(yīng)釜升溫到21(TC反應(yīng)3.5h，然后開通冷卻水結(jié)束反應(yīng)；反應(yīng)料漿趁熱過濾、液固分離，赤泥濾餅備用。取10g赤泥濾餅于95t:洗滌后置于12(rC烘干，分析其組成(wt%)，結(jié)果顯示赤泥中厶1203含量為2.85%，Si02含量為24.2%，Na20含量為13.7%，A/S為0.12，N/S為0.57。2.實(shí)施方案同實(shí)施實(shí)例1中步驟2。得到赤泥的組成(wt%)是"203含6量為2.63%，Si02含量為23.50%，Na20含量為1.31%，A/S為0.11，N/S為0.06。將上述步驟1中反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后所得濾液進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實(shí)現(xiàn)體系中NaOH介質(zhì)循環(huán)。實(shí)施實(shí)例4以少加氧化鈣溶出中低品位鋁土礦的高堿赤泥為原料，采用低溫低壓水化學(xué)法法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。所用赤泥組成同實(shí)施實(shí)例3。具體處理步驟如下1.取一定量的赤泥和石灰乳加入質(zhì)量百分比濃度為55。/。NaOH溶液中，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Si02的摩爾比為1.5:1計(jì)算，NaOH與赤泥的質(zhì)量比為3:1，混合均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)攪拌速度，設(shè)定控溫程序后，將反應(yīng)釜升溫到200。C反應(yīng)3h，然后開通冷卻水結(jié)束反應(yīng)；反應(yīng)料漿趁熱過濾、液固分離，赤泥濾餅備用。取10g赤泥濾餅于95'C洗滌后置于120'C烘干，分析其組成(wt%)，結(jié)果顯示赤泥中"203含量為4.91%，Si02含量為24.10%，Na20含量為13.90%，A/S為0.20，N/S為0.41。2.實(shí)施方案同實(shí)施實(shí)例1中步驟2。得到赤泥的組成(wt%)是Al203含量為3.86%，Si02含量為22.48%，Na20含量為1.69%,A/S為0.17，N/S為0.08。將上述步驟1中反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后所得濾液進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實(shí)現(xiàn)體系中NaOH介質(zhì)循環(huán)。實(shí)施實(shí)例5以少加氧化鈣溶出中低品位鋁土礦的高堿赤泥為原料，采用低溫低壓水化學(xué)法法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。原料赤泥組成同實(shí)施實(shí)例3。具體處理步驟如下1.取一定量的赤泥和石灰乳加入質(zhì)量百分比濃度為50。/。NaOH溶液中，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Si02的摩爾比為2:1計(jì)算，NaOH與赤泥的質(zhì)量比為5:1，混合均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)攪拌速度，設(shè)定控溫程序后，將反應(yīng)釜升溫到19(TC反應(yīng)4h，然后開通冷卻水結(jié)束反應(yīng)；反應(yīng)料漿趁熱過濾、液固分離，赤泥濾餅備用。取10g赤泥濾餅于95'C洗漆后置于12(TC烘干，分析其組成(wt%)，7結(jié)果顯示赤泥中厶1203含量為4.86%，Si02含量為23.40%，Na20含量為13.20%，A/S為0.21，N/S為0.56。2.實(shí)施方案同實(shí)施實(shí)例1中步驟2。得到赤泥的組成(wt%)是"203含量為3.18%，Si02含量為21.19%，Na20含量為1.47%，A/S為0.15，N/S為0.07。將上述步驟1中反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后所得濾液進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實(shí)現(xiàn)體系中NaOH介質(zhì)循環(huán)。實(shí)施實(shí)例6以少加氧化鈣溶出中低品位鋁土礦的高堿赤泥為原料，采用低溫低壓水化學(xué)法法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。原料赤泥組成同實(shí)施實(shí)例3。具體處理步驟如下1.取一定量的赤泥和石灰乳加入質(zhì)量百分比濃度為35。/。NaOH溶液中，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Si02摩爾比為2:1計(jì)算，NaOH與赤泥的質(zhì)量比為8:1，混合均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)攪拌速度，設(shè)定控溫程序后，將反應(yīng)釜升溫到21(TC反應(yīng)4h，然后開通冷卻水結(jié)束反應(yīng)；反應(yīng)料漿趁熱過濾、液固分離，赤泥濾餅備用。取10g赤泥濾餅于95。C洗滌后置于12(TC烘干，分析其組成(wt%)，結(jié)果顯示赤泥中"203含量為2.32%，Si02含量為20.01%，Na20含量為18.83%，A/S為0.11，N/S為0.94。2.實(shí)施方案同實(shí)施實(shí)例1中步驟2。得到赤泥的組成(wt%)是Al203含量為2.37%，Si02含量為19.58%,Na20含量為1.83%，A/S為0.12，N/S為0.09。將上述步驟1中反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后所得濾液進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實(shí)現(xiàn)體系中NaOH介質(zhì)循環(huán)。8權(quán)利要求1.一種低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，其特征在于包括以下步驟a.將赤泥濾餅加入氫氧化鈉介質(zhì)溶液中，加入石灰乳混合均勻后于持續(xù)攪拌下升溫進(jìn)行反應(yīng)回收氧化鋁和氧化鈉，石灰乳加入量以CaO與赤泥中SiO2的摩爾比為1∶1～2∶1計(jì)算，NaOH與赤泥的質(zhì)量比為3∶1～8∶1，在190℃～230℃溫度下，反應(yīng)3h～4h后，反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離，赤泥濾餅再用水熱法深度脫鈉。b.對(duì)步驟a得到的赤泥濾餅與石灰乳混合用水熱法深度脫鈉，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Na2O的摩爾比為2計(jì)算，反應(yīng)漿料液固比L/S為6，在170℃溫度下，反應(yīng)2h，然后過濾、洗滌。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，其特征在于該方法還包括將步驟a反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后所得濾液進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，其特征在于所述氫氧化鈉介質(zhì)是指濃度為35%-55%的NaOH溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，其特征在于所述步驟a反應(yīng)壓力為01.5MPa。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，其特征在于所述低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中的氧化鋁和氧化鈉的反應(yīng)溫度為190°C230°C，優(yōu)選溫度為200°C220°C。全文摘要本發(fā)明屬氧化鋁生產(chǎn)的廢棄物赤泥的處理及回收利用領(lǐng)域，涉及一種低溫低壓水化學(xué)法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，本方法同樣適用于處理低品位鋁土礦。方法步驟為將赤泥濾餅和石灰乳加入濃氫氧化鈉溶液中，混合均勻并持續(xù)攪拌升溫至190℃～230℃反應(yīng)3h～4h后液固分離，赤泥濾餅再用水熱法深度脫鈉——于上述赤泥濾餅中加入水和石灰乳，反應(yīng)漿料液固比L/S為6，170℃下反應(yīng)2h，然后過濾、洗滌。本方法處理赤泥，能使赤泥的A/S和N/S同時(shí)降到0.18以下，為赤泥的低污染排放和資源化提供了一條新途徑。文檔編號(hào)C01D1/02GK101538058SQ20081010221公開日2009年9月23日申請(qǐng)日期2008年3月19日優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日發(fā)明者旺孫,懿張,張亦飛,鄭詩禮,莉鐘申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所