CN101624654A - 一种拜耳法赤泥粒径分级预处理铁铝回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于赤泥资源回收利用技术，一种拜耳法赤泥粒径分级预处理铁铝回收方法。首先把拜耳法赤泥通过物理分选方法进行粒径分级，分为粗赤泥和细赤泥的两部分。粗赤泥通过磁选，重选等物理选矿工艺，获得铁品位高的铁矿石以及粗颗粒的砂子，分别加以利用。细赤泥与碳酸钠、石灰石及碳粉混合后进行还原烧结，通过控制烧结条件，将铁的磁化还原焙烧以及铝的碱石灰烧结两个过程同步进行，熟料经稀碱液溶出铝酸钠，溶出渣进行磁选回收铁精矿，残留的钙硅渣脱碱洗涤后用于建材行业。本发明实现了铁、铝等元素的联合回收，并很好地实现了拜耳法赤泥的综合利用，能有效地缓解拜耳法赤泥堆存产生的环境污染问题，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种拜耳法赤泥粒径分级预处理铁铝回收方法
技术领域
本发明属于工业废渣资源化利用技术领域，具体涉及一种拜耳法赤泥进行分级后资源回收利用的方法，该方法尤其适用于含铁量不低于30％(以Fe2O3计的总铁含量)的高铁拜耳法赤泥。
背景技术
赤泥是从铝土矿中提取氧化铝之后产生的工业固体废物，每生产1吨氧化铝将产生0.6～2.0吨赤泥。按照不同的氧化铝生产工艺，赤泥分为烧结法赤泥和拜耳法赤泥，世界上90％的氧化铝是采用拜耳法生产的。拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱NaOH溶出铝土矿。拜耳法赤泥中含有多种有价值元素(如铁、铝含量较高)，大量的堆积，不仅对环境产生污染，也是资源的一种浪费。因此，合适的赤泥综合利用技术将带来一定的经济效益和社会效益。
拜耳法赤泥的处理与综合利用，一直是困扰着世界各国氧化铝生产的难题之一。各国科研人员做出了很多相关研究，主要是提取其中的有价金属和利用赤泥生产建筑材料。
中国专利文献《赤泥中回收铁的方法》(公开号CN1743472A，公开日2006年3月8日)提供一种从赤泥中回收铁的方法，将拜耳法赤泥与煤和海绵铁粉混合后，挤压成型、干燥，然后与工业煤一同加进回转窑还原焙烧，冷却后送磁选工序，得到海绵铁粉。该方法回收了赤泥中的铁，但并未提出分级回收的思路，也未对拜耳法赤泥中含有的大量的铝进行回收处理。
中国专利文献《从赤泥中选出铁矿石的方法》(公开号CN1569341A，公开日2005年1月26日)提出，首先对赤泥进行预处理除去细赤泥得到粗颗粒的赤泥砂，对赤泥砂进行磨矿后分级，再分别经过粗选除去尾矿，精选获得精矿，获得品位较高的铁精矿。该方法仅仅利用了赤泥中的粗颗粒，但是没有利用赤泥中的占绝大部分重量百分比的细赤泥。
中国专利文献《氧化铝赤泥选铁工艺》(公开号CN101254481A，公开日2008年9月3日)提出将赤泥浆料首先磁选，回收2％左右的铁，余料通过螺旋流槽分选出精矿浆料、中矿浆料和尾矿浆料；精矿浆料通过摇床分流出铁粉浆料，中矿浆料经球磨破碎后，也可以入摇床随精矿浆料一起进行分流，可回收赤泥中6～8％的三氧化二铁和四氧化三铁。该方法通过磁铁、重选等工艺回收赤泥中的铁，但是工序较为复杂，铁回收率低，也未对拜耳法赤泥中含有的大量的铝进行回收处理。
中国专利文献《一种拜耳法赤泥中氧化钠和氧化铝的回收方法》(公开号CN101289211A，公开日2008年10月22日)涉及一种氧化铝生产过程中拜耳法赤泥中回收氧化钠和氧化铝的方法。将拜耳法赤泥用循环碱液在加入石灰条件下进行溶出，从中回收氧化铝和氧化钠，降低废渣赤泥量。该方法仅对拜耳法赤泥中的部分氧化钠和氧化铝进行了回收，未提出分级回收的思路，也未对拜耳法赤泥中含有的大量的铁进行回收处理。
中国专利文献《粗细赤泥分级方法》(公开号CN1743077A，公开日2006年3月8日)提供了一种通过水力旋流器进行粗细赤泥分级的方法，解决了赤泥分离洗涤的难题，可使赤泥沉降工序正常运行，也不会造成沉降槽底部堵塞的现象。但该方法进行粗细赤泥分级是从解决赤泥分离洗涤的难题方向出发，并未涉及对赤泥进行资源回收综合利用。
中国专利文献《粗赤泥过滤洗涤新方法》(公开号CN1730417A，公开日2006年2月8日)公开了一种粗赤泥过滤洗涤方法。将从赤泥分级工序来的粗赤泥料浆，送入水平带式过滤机或平盘过滤机进行过滤洗涤，洗涤后的赤泥洗液送往溶出工序，洗涤后的粗赤泥送往海绵铁厂，从赤泥中回收铁。该方法在于解决高铁三水铝土矿粗赤泥分离洗涤的难题，且处理对象仅仅针对粗赤泥部分进行了铁回收。
综上所述，现有专利技术一般铁、铝等资源分开回收，而且现有赤泥粒径分级技术仅仅用到铁回收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拜耳法赤泥粒径分级预处理铁铝回收方法，采用该方法可以对拜耳法赤泥进行最大程度的资源合理回收，可能实现拜耳法赤泥的零排放。
本发明提供的拜耳法赤泥粒径分级预处理铁铝回收方法，其步骤为：
第1步将拜耳法赤泥分为粗赤泥和细赤泥两大部分；
第2步对于粗赤泥，通过磁选、重选或二者结合的选矿工艺，获得含铁量大于等于55％的铁矿石；对于细赤泥，与碳酸钠、石灰石或石灰、以及碳粉混合后进行还原烧结，控制物料配比和烧结条件，将氧化铁的磁化焙烧和铝酸钠的烧结一起完成，熟料先经稀碱液溶出铝酸钠，溶出渣磁选获得铁含量60％以上的铁精矿，残留的钙硅渣脱碱洗涤后得到回收产品。
作为本发明改进，粗赤泥的粒径大于0.075mm，细赤泥的粒径小于等于0.075mm。
作为本发明的进一步改进，将细赤泥与碳酸钠、石灰石或石灰、以及碳粉混合后进行还原烧结，其配比为：碳酸钠与赤泥中Al2O3摩尔比为1.0～1.5，CaCO3或CaO与赤泥中SiO2摩尔比2.0～2.5，碳粉为赤泥质量的10～30％；烧结温度为800～1200℃，烧结时间为30～120min；烧结熟料先经稀碱液溶出铝酸钠回收铝，该稀碱液中Na2Ok的浓度为10～20g/L，Na2OC的浓度为3～10g/L，溶出渣经磁选回收铁。
本发明通过将拜耳法赤泥粒径分选后进行分步资源回收利用，具体而言，本发明具有以下特点：
(1)本发明利用了赤泥中元素在不同粒径部分的分布差异性，首先利用物理分选技术，将赤泥进行分选后，再采用不同的回收利用方式。这样极大的降低了后续资源化的难度和能耗，提高了工艺的经济效益。
(2)本发明采用还原烧结-溶出-磁选工艺同步回收细赤泥中的铁、铝等资源，与常规技术相比，减少了一次烧结过程，降低了能耗，经济性更好。
(3)本发明中，拜耳法赤泥全部进行了回收利用，可以有效地消除拜耳法赤泥对环境的污染，是一种有效的资源综合利用方法，具有较好的推广前景。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
本发明首先采用物理工序，将拜耳法赤泥按粒径进行分级，然后根据元素在不同粒径赤泥中的分布规律，对粗细粒径的赤泥进行分别回收利用。如图1所示，上述拜耳法赤泥资源回收利用方法的处理步骤如下：
(1)拜耳法工艺生产氧化铝时，直接将拜耳法赤泥进行粗细赤泥分级，主要将赤泥分为粒径大于0.075mm粗赤泥和粒径小于0.075mm的细赤泥两大部分。
(2)粗赤泥中，氧化铁和氧化硅是主要成分。通过磁选、重选或二者结合的选矿工艺，可以获得含铁品位高的铁矿石；而剩余的含硅、钙较高的粗砂则可用于制备混凝土砖等建筑材料。
(3)细赤泥中的硅含量降低，铝硅比大大提高，有利于下一步的资源回收。同时与现有其他铁铝分步回收技术不同的是，本发明通过还原烧结-溶出-磁选工艺同步回收细赤泥中的铁、铝。
将细赤泥与碳酸钠、石灰石以及一定量的碳粉混合后进行还原烧结，通过控制物料配比和烧结条件，将氧化铁的磁化焙烧和铝酸钠的烧结一起完成。熟料经稀碱液溶出铝酸钠之后，溶出渣进行磁选回收铁精矿，残留的钙硅渣脱碱洗涤后用于水泥等建材生产。
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
实施例1：
(1)赤泥分级
本发明所用的拜耳法赤泥来自于山东某氧化铝厂。经过分级后，将赤泥分为粒径为＜0.075mm、0.075～0.15mm、0.15～0.3mm、0.3～1.2mm、＞1.2mm等部分。其中粒径＜0.075mm的赤泥占74.31％(称为细赤泥)，粒径＞0.075mm的赤泥占25.69％(称为粗赤泥)(详见表1)。
表1不同粒径赤泥的质量比重
Figure G2009100616972D00051
各粒径赤泥的化学组成如下表2。粒径大于1.2mm的赤泥的化学成分主要是CaO，粒径在0.075mm与1.2mm之间的赤泥的Fe2O3、SiO2含量较高，Al2O3的含量较低；粒径小于0.075mm的赤泥相对于原赤泥SiO2的含量有明显降低，Al/Si有所提高，由原赤泥的1.0增加到1.7。
表2分级后不同粒径赤泥的化学成分分析
(2)粗赤泥中铁精矿与粗砂的分离利用
利用粗赤泥中铁矿石和砂子的密度和磁性差异，将粒径＞0.075mm的粗赤泥加水预混，通过螺旋流槽或摇床分流出铁粉浆料，然后再通过磁选机可以从粗赤泥中分离得到含铁品位为55.20％的铁矿石，剩余的砂子可作为建筑材料。
(3)细赤泥铁铝回收
细赤泥干燥后与NaCO3，CaO和碳粉磨细混匀，其中NaCO3按Na/Al＝1.5(摩尔比)加入，CaO按Ca/Si＝2.5(摩尔比)加入，碳粉按细赤泥质量的18％加入。混合物料在1100℃下焙烧40min，随炉温冷却。得到的熟料标准溶出率达到82.80％左右，铝的回收率为82.22％，溶出后的残渣经过磁选(激磁电流为1A)获得精矿，其总铁含量为66.93％，铁的回收率为65.62％。
最终磁选后的残渣掺入13％的消石灰、20MPa压强下成型后，在一个大气压、80℃蒸汽中养护11h后，试件抗压强度达到20.10MPa。
实施例2：
(1)赤泥分级
将赤泥通过粒径分选，分为粒径＞0.075mm的粗赤泥和＜0.075mm的细赤泥。其中，粗赤泥占25.91％，细赤泥占74.09％。这两种赤泥的化学成分分析见下表3。
表3分级后粗细赤泥的化学成分分析
Figure G2009100616972D00071
(2)粗赤泥中铁精矿与粗砂的分离利用
采用实施例1的方法，从粗赤泥中分离得到含铁品位为58.13％的铁矿石和砂子。
(3)细赤泥铁铝回收
干燥后的细赤泥与一定量的NaCO3，CaO和碳粉磨细混匀，其中NaCO3按Na/Al＝1.3(摩尔比)加入，CaO按Ca/Si＝2.3(摩尔比)加入，碳粉按细赤泥质量的20％加入。混合物料在1000℃下焙烧110 min，随炉温冷却。熟料标准溶出率达到86.90％，铝的回收率为86.44％，溶出渣经过磁选(激磁电流为1A)获得精矿，其总铁含量为59.83％，铁的回收率为58.92％。

Claims (3)

1、一种拜耳法赤泥粒径分级预处理铁铝回收方法，其步骤为：
第1步将拜耳法赤泥分为粗赤泥和细赤泥两大部分；
第2步对于粗赤泥，通过磁选、重选或二者结合的选矿工艺，获得含铁量大于等于55％的铁矿石；对于细赤泥，与碳酸钠、石灰石或石灰、以及碳粉混合后进行还原烧结，控制物料配比和烧结条件，将氧化铁的磁化焙烧和铝酸钠的烧结一起完成，熟料先经稀碱液溶出铝酸钠，溶出渣磁选获得含铁量大于等于60％以上的铁精矿，残留的钙硅渣脱碱洗涤后得到回收产品。
2、根据权利要求1所述拜耳法赤泥粒径分级预处理铁铝回收方法，其特征在于，粗赤泥的粒径大于0.075mm，细赤泥的粒径小于等于0.075mm。
3、根据权利要求1所述拜耳法赤泥粒径分级预处理铁铝回收方法，其特征在于，将细赤泥与碳酸钠、石灰石或石灰、以及碳粉混合后进行还原烧结，其配比为：碳酸钠与赤泥中Al2O3摩尔比为1.0～1.5，CaCO3或CaO与赤泥中SiO2摩尔比2.0～2.5，碳粉为赤泥质量的10～30％；烧结温度为800～1200℃，烧结时间为30～120min；烧结熟料先经稀碱液溶出铝酸钠回收铝，该稀碱液中Na2Ok的浓度为10～20g/L，Na2OC的浓度为3～10g/L，溶出渣经磁选回收铁。
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