CN101538058A

CN101538058A - 低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠

Info

Publication number: CN101538058A
Application number: CN200810102216A
Authority: CN
Inventors: 张亦飞; 钟莉; 孙旺; 郑诗礼; 张懿
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: CN101538058B

Abstract

本发明属氧化铝生产的废弃物赤泥的处理及回收利用领域，涉及一种低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠，本方法同样适用于处理低品位铝土矿。方法步骤为：将赤泥滤饼和石灰乳加入浓氢氧化钠溶液中，混合均匀并持续搅拌升温至190℃～230℃反应3h～4h后液固分离，赤泥滤饼再用水热法深度脱钠——于上述赤泥滤饼中加入水和石灰乳，反应浆料液固比L/S为6，170℃下反应2h，然后过滤、洗涤。本方法处理赤泥，能使赤泥的A/S和N/S同时降到0.18以下，为赤泥的低污染排放和资源化提供了一条新途径。

Description

低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠

技术领域

本发明属氧化铝生产行业中废弃物赤泥的处理及回收利用领域，涉及一种低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠，该方法同样适用于处理低品位铝土矿。

背景技术

赤泥的回收与利用一直是氧化铝行业面临的难题和技术难关，平均每生产1吨氧化铝产生约1-1.7吨赤泥，目前全世界每年产生约6000万吨赤泥，我国的赤泥排放量每年大约也有1000万吨以上，赤泥中氧化铝的含量高(质量百分比含量约为20％-28％)，若不对赤泥中的氧化铝进行回收，势必造成紧缺铝土矿资源的严重浪费；另外，国内外氧化铝厂大都将大量赤泥输送堆场、筑坝湿法堆存或干法堆存，赤泥中的含碱废液污染地表、地下水源，造成自然生态环境严重破坏。因此，回收赤泥中氧化铝和氧化钠对合理利用和节约铝资源、降低赤泥对环境造成污染有重要的意义。

为了解决上述问题，长期以来国内外对赤泥的处理与利用进行了大量研究。赤泥的脱钠容易实现，而赤泥中氧化铝的回收是难点，目前研究主要有酸法和碱法两种，其中酸溶法虽然氧化铝回收率高，能耗低，但废液难以再处理和循环利用，导致此法不能工业化应用；碱法主要包括碳酸钠分解法、水热法、氧化钙烧结法和高压水化学法等，碳酸钠分解法中氧化铝回收率很低，水热法的溶出液中氧化铝的浓度很低，只能以水合铝酸钙的形式回收铝，难以与拜尔法主体溶出工序相配套，氧化钙烧结法(温度达1000℃以上)氧化铝回收率高，但能耗太高而且渣量大，而高压水化学法氧化铝回收率高同时能回收一部分钠，却因为温度为260℃～280℃和压力达5.0MPa以上，高温高压操作，导致生产能耗高，同时对设备要求相当高，操作难度大。

发明内容

本发明旨在高压水化学法的基础之上提出一种处理赤泥的新方法——低温低压水化学法回收赤泥中的氧化铝和氧化钠，以克服现有工业化技术氧化钙烧结法能耗高、水热法难以与拜尔法主体溶出工序相配套和高压水化学法的高温高压操作造成的设备投入高、工业操作难度大等一系列困难，为赤泥的处理提供一条具工业应用前景的新途径。

本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠，包括以下步骤：

a.低温低压水化学法回收赤泥中的氧化铝和氧化钠：将赤泥滤饼加入氢氧化钠介质溶液中，必要时加入石灰乳，混合均匀后于持续搅拌下升温进行回收氧化铝反应，石灰乳加入量以CaO与赤泥中SiO₂的摩尔比为1∶1～2∶1计算，NaOH与赤泥的质量比为3∶1～8∶1，在190℃～230℃温度下，反应3h～4h后，反应料浆经液固分离，赤泥滤饼再用水热法深度脱钠；

b.赤泥水热法深度脱钠：将步骤a得到的赤泥滤饼与石灰乳混合进行深度脱钠反应，石灰乳加入量以CaO与赤泥中Na₂O的摩尔比为2计算，反应浆料液固比L/S为6，在170℃温度下，反应2h，然后过滤、洗涤、烘干。

该方法还包括将步骤a反应料浆经液固分离后所得滤液进行结晶，结晶母液返回到步骤a回收赤泥中氧化铝，实现了体系中氢氧化钠介质的循环；

所述赤泥为拜耳法赤泥和少加氧化钙溶出中低品位铝土矿的高碱赤泥；

所述步骤a反应压力为0～1.5MPa；

所述氢氧化钠介质是指浓度为35％-55％的NaOH溶液；

所述低温低压水化学法回收赤泥中的氧化氧化钠的反应温度为190℃～230℃，优选温度为200℃～220℃；

本发明利用低温低压水化学法回收赤泥中的氧化铝和氧化钠的优点在于：较目前国内外已报道的有大规模工业应用价值的氧化钙烧结法、水热法和高压水化学法相比，本发明在低温低压的温和条件下，实现了氧化铝和氧化钠的高回收率，使赤泥中氧化铝和氧化钠的最终回收率达90％以上，回收率比现有工业化技术高10％左右，赤泥的A/S和N/S可同时降到0.18以下，反应介质NaOH可在体系中循环利用，工业实施可操作性强。此工艺过程实现了节能减耗、提高了资源利用率，消除了赤泥夹带碱对环境造成的污染，是一条具大规模工业化应用前景的赤泥处理工艺。

附图说明

图1低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠的流程图

具体实施方案

实施实例1

以拜耳法赤泥为原料，采用低温低压水化学法回收其中的氧化铝和氧化钠。所用拜耳法赤泥组成(wt％)如下表：

具体处理步骤如下：

1.取一定量的赤泥加入质量百分比浓度为50％NaOH溶液中，NaOH与赤泥的质量比为4∶1，混合均匀后转移至反应釜中，调节搅拌速度，设定控温程序后，将反应釜升温到220℃反应4h，然后开通冷却水结束反应；反应料浆趁热过滤、液固分离，赤泥滤饼备用。取10g赤泥滤饼于95℃洗涤后置于120℃烘干，分析其组成(wt％)，结果显示赤泥中Al₂O₃含量为5.86％，SiO₂含量为28.25％，Na₂O含量为8.02，A/S为0.21，N/S为0.28。

2.将步骤1得到的赤泥滤饼与石灰乳混合后加热升温进行再用水热法深度脱钠反应，石灰乳加入量以CaO与赤泥中Na₂O的摩尔比为2∶1计算，反应浆料液固比L/S为6∶1，在170℃温度下反应2h，然后过滤、洗涤。用步骤1所述分析方法得到赤泥的组成(wt％)是：Al₂O₃含量为2.57％，SiO₂含量为19.81％，Na₂O含量为1.39％，A/S为0.13，N/S为0.07。

将上述步骤1中反应料浆经液固分离后所得滤液进行结晶，结晶母液返回到步骤a回收赤泥中氧化铝，实现体系中NaOH介质循环。

实施实例2

以拜耳法赤泥为原料，采用低温低压水化学法法回收其中的氧化铝和氧化钠。所用拜耳法赤泥组成(wt％)同实施实例1。

具体处理步骤如下：

1.取一定量的赤泥加入质量百分比浓度为50％NaOH溶液中，NaOH与赤泥的质量比为3∶1，混合均匀后转移至反应釜中，调节搅拌速度，设定控温程序后，将反应釜升温到230℃反应3.5h，然后开通冷却水结束反应；反应料浆趁热过滤、液固分离，赤泥滤饼备用。取10g赤泥滤饼于95℃洗涤后置于120℃烘干，分析其组成(wt％)，结果显示赤泥中Al₂O₃含量为6.89％，SiO₂含量为29.36％，Na₂O含量为7.86％，A/S为0.23，N/S为0.27。

2.实施方案同实施实例1中步骤2。得到赤泥的组成(wt％)是：Al₂O₃含量为3.65％，SiO₂含量为20.32％，Na₂O含量为1.21％，A/S为0.18，N/S为0.06。

实施实例3

以少加氧化钙溶出中低品位铝土矿的高碱赤泥为原料，采用低温低压水化学法回收其中的氧化铝和氧化钠。原料赤泥组成(wt％)如下表：

具体处理步骤如下：

1.取一定量的赤泥和石灰乳加入质量百分比浓度为45％NaOH溶液中，石灰乳加入量以CaO与赤泥中SiO₂的摩尔比为1∶1计算，NaOH与赤泥的质量比为4∶1，混合均匀后转移至反应釜中，调节搅拌速度，设定控温程序后，将反应釜升温到210℃反应3.5h，然后开通冷却水结束反应；反应料浆趁热过滤、液固分离，赤泥滤饼备用。取10g赤泥滤饼于95℃洗涤后置于120℃烘干，分析其组成(wt％)，结果显示赤泥中Al₂O₃含量为2.85％，SiO₂含量为24.2％，Na₂O含量为13.7％，A/S为0.12，N/S为0.57。

2.实施方案同实施实例1中步骤2。得到赤泥的组成(wt％)是：Al₂O₃含量为2.63％，SiO₂含量为23.50％，Na₂O含量为1.31％，A/S为0.11，N/S为0.06。

实施实例4

以少加氧化钙溶出中低品位铝土矿的高碱赤泥为原料，采用低温低压水化学法法回收其中的氧化铝和氧化钠。所用赤泥组成同实施实例3。

具体处理步骤如下：

1.取一定量的赤泥和石灰乳加入质量百分比浓度为55％NaOH溶液中，石灰乳加入量以CaO与赤泥中SiO₂的摩尔比为1.5∶1计算，NaOH与赤泥的质量比为3∶1，混合均匀后转移至反应釜中，调节搅拌速度，设定控温程序后，将反应釜升温到200℃2反应3h，然后开通冷却水结束反应；反应料浆趁热过滤、液固分离，赤泥滤饼备用。取10g赤泥滤饼于95℃洗涤后置于120℃烘干，分析其组成(wt％)，结果显示赤泥中Al₂O₃含量为4.91％，SiO₂含量为24.10％，Na₂O含量为13.90％，A/S为0.20，N/S为0.41。

2.实施方案同实施实例1中步骤2。得到赤泥的组成(wt％)是：Al₂O₃含量为3.86％，SiO₂含量为22.48％，Na₂O含量为1.69％，A/S为0.17，N/S为0.08。

实施实例5

以少加氧化钙溶出中低品位铝土矿的高碱赤泥为原料，采用低温低压水化学法法回收其中的氧化铝和氧化钠。原料赤泥组成同实施实例3。

具体处理步骤如下：

1.取一定量的赤泥和石灰乳加入质量百分比浓度为50％NaOH溶液中，石灰乳加入量以CaO与赤泥中SiO₂的摩尔比为2∶1计算，NaOH与赤泥的质量比为5∶1，混合均匀后转移至反应釜中，调节搅拌速度，设定控温程序后，将反应釜升温到190℃反应4h，然后开通冷却水结束反应；反应料浆趁热过滤、液固分离，赤泥滤饼备用。取10g赤泥滤饼于95℃洗涤后置于120℃烘干，分析其组成(wt％)，结果显示赤泥中Al₂O₃含量为4.86％，SiO₂含量为23.40％，Na₂O含量为13.20％，A/S为0.21，N/S为0.56。

2.实施方案同实施实例1中步骤2。得到赤泥的组成(wt％)是：Al₂O₃含量为3.18％，SiO₂含量为21.19％，Na₂O含量为1.47％，A/S为0.15，N/S为0.07。

实施实例6

具体处理步骤如下：

1.取一定量的赤泥和石灰乳加入质量百分比浓度为35％NaOH溶液中，石灰乳加入量以CaO与赤泥中SiO₂摩尔比为2∶1计算，NaOH与赤泥的质量比为8∶1，混合均匀后转移至反应釜中，调节搅拌速度，设定控温程序后，将反应釜升温到210℃反应4h，然后开通冷却水结束反应；反应料浆趁热过滤、液固分离，赤泥滤饼备用。取10g赤泥滤饼于95℃洗涤后置于120℃烘干，分析其组成(wt％)，结果显示赤泥中Al₂O₃含量为2.32％，SiO₂含量为20.01％，Na₂O含量为18.83％，A/S为0.11，N/S为0.94。

2.实施方案同实施实例1中步骤2。得到赤泥的组成(wt％)是：Al₂O₃含量为2.37％，SiO₂含量为19.58％，Na₂O含量为1.83％，A/S为0.12，N/S为0.09。

Claims

1.一种低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠，其特征在于包括以下步骤：

a.将赤泥滤饼加入氢氧化钠介质溶液中，加入石灰乳混合均匀后于持续搅拌下升温进行反应回收氧化铝和氧化钠，石灰乳加入量以CaO与赤泥中SiO₂的摩尔比为1∶1～2∶1计算，NaOH与赤泥的质量比为3∶1～8∶1，在190℃～230℃温度下，反应3h～4h后，反应料浆经液固分离，赤泥滤饼再用水热法深度脱钠。

b.对步骤a得到的赤泥滤饼与石灰乳混合用水热法深度脱钠，石灰乳加入量以CaO与赤泥中Na₂O的摩尔比为2计算，反应浆料液固比L/S为6，在170℃温度下，反应2h，然后过滤、洗涤。

2.根据权利要求1所述的低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠，其特征在于：该方法还包括将步骤a反应料浆经液固分离后所得滤液进行结晶，结晶母液返回到步骤a回收赤泥中氧化铝。

3.根据权利要求1所述的低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠，其特征在于：所述氢氧化钠介质是指浓度为35％-55％的NaOH溶液。

4.根据权利要求1所述的低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠，其特征在于：所述步骤a反应压力为0～1.5MPa。

5.根据权利要求1所述的低温低压水化学法回收赤泥中氧化铝和氧化钠，其特征在于：所述低温低压水化学法回收赤泥中的氧化铝和氧化钠的反应温度为190℃～230℃，优选温度为200℃～220℃。