專利名稱：：低溫低壓水化學法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉的制作方法
技術領域：
：本發明屬氧化鋁生產行業中廢棄物赤泥的處理及回收利用領域，涉及一種低溫低壓水化學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：
：赤泥的回收與利用一直是氧化鋁行業面臨的難題和技術難關，平均每生產1噸氧化鋁產生約1-1.7噸赤泥，目前全世界每年產生約6000萬噸赤泥，我國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(質量百分比含量約為20%-28%)，若不對赤泥中的氧化鋁進行回收，勢必造成緊缺鋁土礦資源的嚴重浪費；另外，國內外氧化鋁廠大都將大量赤泥輸送堆場、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，造成自然生態環境嚴重破壞。因此，回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉對合理利用和節約鋁資源、降低赤泥對環境造成污染有重要的意義。為了解決上述問題，長期以來國內外對赤泥的處理與利用進行了大量研究。赤泥的脫鈉容易實現，而赤泥中氧化鋁的回收是難點，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利用，導致此法不能工業化應用；堿法主要包括碳酸鈉分解法、水熱法、氧化鈣燒結法和高壓水化學法等，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，氧化鈣燒結法(溫度達IOO(TC以上)氧化鋁回收率高，但能耗太高而且渣量大，而高壓水化學法氧化鋁回收率高同時能回收一部分鈉，卻因為溫度為260。C28(TC和壓力達5.0MPa以上，高溫高壓操作，導致生產能耗高，同時對設備要求相當高，操作難度大。
發明內容本發明旨在高壓水化學法的基礎之上提出一種處理赤泥的新方法——低溫低壓水化學法回收赤泥中的氧化鋁和氧化鈉，以克服現有工業化技術氧化鈣燒結法能耗高、水熱法難以與拜爾法主體溶出工序相配套和高壓水化學法的高溫高壓操作造成的設備投入高、工業操作難度大等一系列困難，為赤泥的處理提供一條具工業應用前景的新途徑。本發明的技術方案如下本發明涉及一種低溫低壓水化學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溶液中，必要時加入石灰乳，混合均勻后于持續攪拌下升溫進行回收氧化鋁反應，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Si02的摩爾比為1:12:1計算，NaOH與赤泥的質量比為3:18:1，在19(TC23(TC溫度下，反應3h4h后，反應料漿經液固分離，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行深度脫鈉反應，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Na20的摩爾比為2計算，反應漿料液固比L/S為6，在17(TC溫度下，反應2h，然后過濾、洗滌、烘干。該方法還包括將步驟a反應料漿經液固分離后所得濾液進行結晶，結晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實現了體系中氫氧化鈉介質的循環；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反應壓力為01.5MPa;所述氫氧化鈉介質是指濃度為35%-55%的NaOH溶液；所述低溫低壓水化學法回收赤泥中的氧化氧化鈉的反應溫度為190°C230°C，優選溫度為200。C220。C;本發明利用低溫低壓水化學法回收赤泥中的氧化鋁和氧化鈉的優點在于較目前國內外已報道的有大規模工業應用價值的氧化鈣燒結法、水熱法和高壓水化學法相比，本發明在低溫低壓的溫和條件下，實現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90%以上，回收率比現有工業化技術高10%左右，赤泥的A/S和N/S可同時降到0.18以下，反應介質NaOH可在體系中循環利用，工業實施可操作性強。此工藝過程實現了節能減耗、提高了資源利用率，消除了赤泥夾帶堿對環境造成的污染，是一條具大規模工業化應用前景的赤泥處理工藝。圖1低溫低壓水化學法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉的流程圖具體實施方案實施實例1以拜耳法赤泥為原料，采用低溫低壓水化學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量百分比濃度為50。/。NaOH溶液中，NaOH與赤泥的質量比為4:1，混合均勻后轉移至反應釜中，調節攪拌速度，設定控溫程序后，將反應釜升溫到220'C反應4h,然后開通冷卻水結束反應；反應料漿趁熱過濾、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行再用水熱法深度脫鈉反應，石灰乳加入量以CaO與赤泥中Na20的摩爾比為2:1計算，反應漿料液固比L/S為6:1，在170'C溫度下反應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中反應料漿經液固分離后所得濾液進行結晶，結晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實現體系中NaOH介質循環。實施實例2以拜耳法赤泥為原料，采用低溫低壓水化學法法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。所用拜耳法赤泥組成(wt%)同實施實例l。具體處理步驟如下1.取一定量的赤泥加入質量百分比濃度為50。/。NaOH溶液中，NaOH與赤泥的質量比為3:1，混合均勻后轉移至反應釜中，調節攪拌速度，設定控溫程序后，將反應釜升溫到23(TC反應3.5h，然后開通冷卻水結束反應；反應料漿趁熱過濾、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.實施方案同實施實例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中反應料漿經液固分離后所得濾液進行結晶，結晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實現體系中NaOH介質循環。實施實例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計算，NaOH與赤泥的質量比為4:1，混合均勻后轉移至反應釜中，調節攪拌速度，設定控溫程序后，將反應釜升溫到21(TC反應3.5h，然后開通冷卻水結束反應；反應料漿趁熱過濾、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.實施方案同實施實例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中反應料漿經液固分離后所得濾液進行結晶，結晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實現體系中NaOH介質循環。實施實例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法法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。所用赤泥組成同實施實例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計算，NaOH與赤泥的質量比為3:1，混合均勻后轉移至反應釜中，調節攪拌速度，設定控溫程序后，將反應釜升溫到200。C反應3h，然后開通冷卻水結束反應；反應料漿趁熱過濾、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.實施方案同實施實例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中反應料漿經液固分離后所得濾液進行結晶，結晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實現體系中NaOH介質循環。實施實例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法法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。原料赤泥組成同實施實例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計算，NaOH與赤泥的質量比為5:1，混合均勻后轉移至反應釜中，調節攪拌速度，設定控溫程序后，將反應釜升溫到19(TC反應4h，然后開通冷卻水結束反應；反應料漿趁熱過濾、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.實施方案同實施實例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中反應料漿經液固分離后所得濾液進行結晶，結晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實現體系中NaOH介質循環。實施實例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法法回收其中的氧化鋁和氧化鈉。原料赤泥組成同實施實例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計算，NaOH與赤泥的質量比為8:1，混合均勻后轉移至反應釜中，調節攪拌速度，設定控溫程序后，將反應釜升溫到21(TC反應4h，然后開通冷卻水結束反應；反應料漿趁熱過濾、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.實施方案同實施實例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中反應料漿經液固分離后所得濾液進行結晶，結晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁，實現體系中NaOH介質循環。8權利要求1.一種低溫低壓水化學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溶液中，加入石灰乳混合均勻后于持續攪拌下升溫進行反應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計算，NaOH與赤泥的質量比為3∶1～8∶1，在190℃～230℃溫度下，反應3h～4h后，反應料漿經液固分離，赤泥濾餅再用水熱法深度脫鈉。b.對步驟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計算，反應漿料液固比L/S為6，在170℃溫度下，反應2h，然后過濾、洗滌。2.根據權利要求l所述的低溫低壓水化學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反應料漿經液固分離后所得濾液進行結晶，結晶母液返回到步驟a回收赤泥中氧化鋁。3.根據權利要求1所述的低溫低壓水化學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是指濃度為35%-55%的NaOH溶液。4.根據權利要求l所述的低溫低壓水化學法回收赤泥中氧化鋁和氧化鈉，其特征在于所述步驟a反應壓力為01.5MPa。5.根據權利要求l所述的低溫低壓水化學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法回收赤泥中的氧化鋁和氧化鈉的反應溫度為190°C230°C，優選溫度為200°C220°C。全文摘要本發明屬氧化鋁生產的廢棄物赤泥的處理及回收利用領域，涉及一種低溫低壓水化學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，混合均勻并持續攪拌升溫至190℃～230℃反應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，反應漿料液固比L/S為6，170℃下反應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C01D1/02GK101538058SQ20081010221公開日2009年9月23日申請日期2008年3月19日優先權日2008年3月19日發明者旺孫,懿張,張亦飛,鄭詩禮,莉鐘申請人:中國科學院過程工程研究所