一種拜耳法赤泥提鋁的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種拜耳法赤泥提鋁的方法，所述方法為：將拜耳法赤泥與堿液和石灰石混合后進(jìn)行溶出反應(yīng)，反應(yīng)完成后得到赤泥溶出漿液；將赤泥溶出漿液稀釋至Na2O的濃度為400?450g/L，然后采用沉降的方式進(jìn)行分離，得到脫鋁赤泥和鋁酸鈉溶出液。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)利用高濃度堿液、石灰從拜耳法赤泥中提取氧化鋁，實(shí)現(xiàn)了赤泥資源的二次利用，減少了赤泥的排放量，環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益突出。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)稀釋漿液，采用沉降分離的方式，大幅提高分離速度，5min沉降速度最高可達(dá)1.32m/h，避免了硅酸氫鈉鈣二次反應(yīng)，氧化鋁的回收率可達(dá)85％以上；且循環(huán)利用高濃度堿介質(zhì)，降低了生產(chǎn)成本，有利于工業(yè)推廣，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。

A Method of Extracting Aluminum from Red Mud by Bayer Process

The present invention relates to a method for extracting aluminium from red mud of Bayer process. The method comprises: mixing red mud of Bayer process with alkali liquor and limestone, dissolving reaction is completed and the red mud dissolving slurry is obtained; the red mud dissolving slurry is diluted to the concentration of Na2O 400 450g/L, and then separated by sedimentation to obtain the red mud and sodium aluminate dissolving solution. The invention extracts alumina from red mud of Bayer process by using high concentration alkali liquor and lime, realizes the secondary utilization of red mud resources, reduces the discharge of red mud, and has prominent environmental and economic benefits. By diluting slurry and adopting sedimentation separation method, the separation speed is greatly increased, and the maximum sedimentation speed can reach 1.32m/h in 5 minutes, avoiding secondary reaction of sodium hydroxide and calcium silicate, and the recovery rate of alumina can reach more than 85%. The recycling of high concentration alkali medium reduces the production cost, is conducive to industrial popularization, and has good economic benefits and broad application prospects.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種拜耳法赤泥提鋁的方法
本專(zhuān)利技術(shù)屬于資源回收利用
，具體涉及一種拜耳法赤泥提鋁的方法。
技術(shù)介紹
目前，赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，由于礦石品位、生產(chǎn)工藝的不同，每生產(chǎn)1噸氧化鋁便產(chǎn)生1.0-1.8噸赤泥。我國(guó)氧化鋁的生產(chǎn)工藝主要包括拜耳法、燒結(jié)法以及聯(lián)合法，目前，拜耳法生產(chǎn)的氧化鋁量占總氧化鋁產(chǎn)量的90％以上，因此，拜耳法赤泥成為新增赤泥的主要來(lái)源。由于缺乏高效經(jīng)濟(jì)的利用方法，赤泥主要采用筑壩堆存的方式處理，不僅占據(jù)大量土地，增加場(chǎng)地建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，而且長(zhǎng)時(shí)間堆存會(huì)污染土壤、大氣和地下水。2016年，赤泥累計(jì)堆存量超過(guò)4億噸，成為有色金屬行業(yè)存量最大的廢棄物，所以大規(guī)模、最大限度利用赤泥，實(shí)現(xiàn)赤泥的資源化已迫在眉睫。拜耳法赤泥的主要成分是鋁硅酸鈉和鋁硅酸鈣，赤泥中氧化鋁含量在20％以上，是一種寶貴而豐富的二次資源。前蘇聯(lián)、匈牙利對(duì)赤泥中氧化鋁的回收進(jìn)行了長(zhǎng)期廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)采用水化學(xué)法可以簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的提取赤泥中的氧化鋁，并提出了三種可供選擇的方案：(1)脫鋁產(chǎn)物為硅酸氫鈉鈣，但硅酸鈉鈣性質(zhì)不穩(wěn)定，在與溶出液分離過(guò)程中易發(fā)生二次反應(yīng)，造成氧化鋁回收率下降；(2)脫鋁產(chǎn)物為硅酸二鈣，但該法溶出溫度在300℃以上，且介質(zhì)循環(huán)效率低；(3)脫鋁產(chǎn)物為水化鐵石榴石，該法的難點(diǎn)在于如何高效回收溶液中的氧化鋁。CN101538058A和CN103030160B均提供了一種采用高濃度堿溶液在低溫低壓下回收赤泥中氧化鋁的方法，但是這兩種方法未提到赤泥溶出漿液固液分離時(shí)，由于分離速度慢而造成硅酸氫鈉鈣發(fā)生二次反應(yīng)的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)的目的之一在于提供了一種拜耳法赤泥提鋁的方法，實(shí)現(xiàn)了赤泥資源的二次利用，減少了赤泥的排放量，提高分離速度，避免了硅酸氫鈉鈣的二次反應(yīng)，氧化鋁的回收率可達(dá)85％以上。為達(dá)此目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種拜耳法赤泥提鋁的方法，所述方法包括以下步驟：(1)將拜耳法赤泥與堿液和石灰石混合后進(jìn)行溶出反應(yīng)，反應(yīng)完成后得到赤泥溶出漿液；(2)將步驟(1)得到的赤泥溶出漿液稀釋至Na2O的濃度為400-450g/L，然后采用沉降的方式進(jìn)行分離，得到脫鋁赤泥和鋁酸鈉溶出液。本專(zhuān)利技術(shù)采用高濃度堿溶液提取拜耳法赤泥中的氧化鋁，一方面使拜耳法赤泥中鋁硅酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)楣杷釟溻c鈣，使鋁硅酸鈣中的鋁離子被鐵離子取代而形成鋁含量較低的水化鐵石榴石，從而實(shí)現(xiàn)氧化鋁的高效提取；另一方面，將拜耳法赤泥中形貌不規(guī)則的、粒徑較小的顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪魻睢⒘捷^大的顆粒，從而促進(jìn)赤泥溶出漿液的高效分離。常規(guī)的液固分離方式如加壓過(guò)濾或真空過(guò)濾等，直接處理上述拜耳法赤泥的高濃堿溶出體系，存在分離產(chǎn)能低、洗滌困難等問(wèn)題，且其渣相在80-90℃下與苛堿濃度200-300g/L的鋁酸鈉溶液發(fā)生二次反應(yīng)的速率最快，從而造成溶液中氧化鋁的大量損失。本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)調(diào)整溶出后液中堿濃度改變體系中溶液性質(zhì)、固體粒子荷電性質(zhì)等手段，使得該液固體系適合沉降分離方式，并通過(guò)添加合適的絮凝劑加速固體粒子沉降速率，進(jìn)而大幅提高液固分離效率、抑制乃至消除二次反應(yīng)等過(guò)程。將反應(yīng)后得到的赤泥溶出漿液稀釋?zhuān)捎贸两档姆绞椒蛛x，添加合適的絮凝劑，能夠大幅提高分離速度，降低上清液浮游物含量，降低底流壓縮液固比，實(shí)現(xiàn)鋁酸鈉溶出液和脫鋁赤泥的高效分離。分離后得到的鋁酸鈉溶出液，經(jīng)濃度調(diào)整與脫硅后，進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，獲得鋁酸鈉產(chǎn)品，結(jié)晶母液經(jīng)濃度調(diào)整后循環(huán)利用，用于提取拜耳法赤泥中的氧化鋁，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)高效循環(huán)，同時(shí)節(jié)省成本。提鋁過(guò)程主要發(fā)生以下反應(yīng)：Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O+Ca(OH)2→NaCaHSiO4+NaAlO2Ca3Al2(SiO4)y(OH)6-2y+NaFeO2→Ca3Al2-xFex(SiO4)y(OH)6-2y+NaAlO2本專(zhuān)利技術(shù)選擇在沉降前將步驟(1)得到的赤泥溶出漿液稀釋至Na2O的濃度為400-450g/L，例如可以是400g/L、405g/L、410g/L、415g/L、420g/L、425g/L、430g/L、435g/L、440g/L、445g/L或450g/L，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本專(zhuān)利技術(shù)不再窮盡列舉。當(dāng)稀釋后Na2O的濃度過(guò)小時(shí)，會(huì)增加體系新水消耗并增加蒸發(fā)工序能耗以及發(fā)生二次反應(yīng)等；當(dāng)稀釋后Na2O的濃度過(guò)大時(shí)，則會(huì)改變固體粒子荷電性質(zhì)并降低液固分離效率，難以進(jìn)行沉降分離。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，在與堿液和石灰石混合前對(duì)步驟(1)所述拜耳法赤泥進(jìn)行研磨，使研磨后的拜耳法赤泥的70-90％過(guò)100目篩。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，步驟(1)所述堿液中Na2O的濃度為450-590g/L，例如可以是450g/L、460g/L、470g/L、480g/L、490g/L、500g/L、510g/L、520g/L、530g/L、540g/L、550g/L、560g/L、570g/L、580g/L或590g/L，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本專(zhuān)利技術(shù)不再窮盡列舉。本專(zhuān)利技術(shù)步驟(1)所述堿液中Na2O的濃度優(yōu)選為500-550g/L。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，步驟(1)中所述石灰的添加量按反應(yīng)后得到的漿液中CaO與SiO2的質(zhì)量比1.0-2.0計(jì)，所述質(zhì)量比可以是1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本專(zhuān)利技術(shù)不再窮盡列舉。所述質(zhì)量比優(yōu)選為1.1-1.4。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，步驟(1)所述堿液和拜耳法赤泥以及石灰石的液固比為(3-10):1，例如可以是3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本專(zhuān)利技術(shù)不再窮盡列舉。本專(zhuān)利技術(shù)中步驟(1)所述堿液和拜耳法赤泥與堿液以及石灰石的液固比優(yōu)選為5:1。本專(zhuān)利技術(shù)所述液固比中的液相指的是堿液，固相指的是拜耳法赤泥和石灰石，所述液固比的單位為ml/g。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，步驟(1)所述溶出反應(yīng)的溫度為200-300℃，例如可以是200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或300℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本專(zhuān)利技術(shù)不再窮盡列舉。本專(zhuān)利技術(shù)中步驟(1)所述溶出反應(yīng)的溫度優(yōu)選為230-250℃。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，步驟(1)所述溶出反應(yīng)的時(shí)間為10-200min，例如可以是10min、30min、50min、80min、100min、120min、150min、180min或200min，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本專(zhuān)利技術(shù)不再窮盡列舉。本專(zhuān)利技術(shù)中步驟(1)所述溶出反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為30-90min。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，步驟(2)所述的沉降分離的溫度為70-110℃，例如可以是70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃或110℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本專(zhuān)利技術(shù)不再窮盡列舉。本專(zhuān)利技術(shù)步驟(2)所述的沉降分離的溫度優(yōu)選為90-110℃。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，步驟(2)所述沉降分離時(shí)加入絮凝劑；所述絮凝劑在加入前使用Na2O濃度為10g/L的稀堿液將其配制成濃度為0.1％的溶本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種拜耳法赤泥提鋁的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：(1)將拜耳法赤泥與堿液和石灰石混合后進(jìn)行溶出反應(yīng)，反應(yīng)完成后得到赤泥溶出漿液；(2)將步驟(1)得到的赤泥溶出漿液稀釋至Na2O的濃度為400?450g/L，然后采用沉降的方式進(jìn)行分離，得到脫鋁赤泥和鋁酸鈉溶出液。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種拜耳法赤泥提鋁的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：(1)將拜耳法赤泥與堿液和石灰石混合后進(jìn)行溶出反應(yīng)，反應(yīng)完成后得到赤泥溶出漿液；(2)將步驟(1)得到的赤泥溶出漿液稀釋至Na2O的濃度為400-450g/L，然后采用沉降的方式進(jìn)行分離，得到脫鋁赤泥和鋁酸鈉溶出液。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在與堿液和石灰石混合前對(duì)步驟(1)所述拜耳法赤泥進(jìn)行研磨；優(yōu)選地，所述研磨后拜耳法赤泥的70-90％過(guò)100目篩。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述堿液中Na2O的濃度為450-590g/L，優(yōu)選為500-550g/L。4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述石灰的添加量按反應(yīng)后得到的漿液中CaO與SiO2的質(zhì)量比1.0-2.0計(jì)，優(yōu)選為1.1-1.4。5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述堿液和拜耳法赤泥以及石灰石的液固比為(3-10):1，優(yōu)選為5:1。6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述溶出反應(yīng)的溫度為200-300℃，優(yōu)選為230-250℃。7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述溶出反應(yīng)的時(shí)間為10-200...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹紹濤，張澤豪，張毅，張懿，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11