CN102115828A - 用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，将拜尔法赤泥与水充分混合后，与过量硫酸反应,经过滤，得到含硫酸钙的滤渣一和含硫酸铁、硫酸铝、硫酸钠及少量硫酸的滤液一；含硫酸钙的滤渣一洗涤、粉碎和干燥后，得到硫酸钙产品；滤液一与氢氧化钠混合反应经过滤，得到含氢氧化铁和氢氧化铝混合物的滤渣二和含硫酸钠的滤液二；含硫酸钠的滤液二蒸馏为硫酸钠过饱和溶液，硫酸钠结晶析出，经干燥后，得到硫酸钠产品；含氢氧化铁和氢氧化铝的滤渣二送入高温炉中灼烧为氧化铁和氧化铝，而后与炭反应，得到铁和铝的混合物及二氧化碳气体；将铁和铝的混合物经磁选装置磁选分离铁和铝。

Description

用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法
技术领域
本发明涉及拜尔法赤泥的治理和综合利用技术领域，具体地，涉及用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法。
背景技术
赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。铝土矿中铝含量高的，采用拜尔法炼铝，所产生的赤泥称拜尔法赤泥。
拜尔法赤泥的主要成分为三氧化二铁30-60%，三氧化二铝10-20%，二氧化硅3-20%，氧化钠2-10%，氧化钙2-8%。每生产 1吨氧化铝要排出0.6～2.0吨赤泥。有的国家把赤泥排入海中，因含有碱等有害物质而污染海洋，危害渔业生产。有的在陆地堆放，占用农田，污染水系，干燥后随风飘扬，又污染大气。为了减少污染，赤泥堆场底部应铺设不透水层，在赤泥堆上面铺土种植植物。但积极合理的办法是开展综合利用，如用赤泥生产建筑材料、土壤改良剂，以及回收其中的金属等。
40年代以来，许多国家就拜尔法赤泥的综合利用提出了几十种方法，但绝大多数没有达到工业生产的要求，主要是由于这种赤泥浆不易干燥，脱水能耗大。另外，这种赤泥中铁和碱的含量高，也不利于制造水泥。如用以炼铁，其中的碱会腐蚀炉衬的耐火材料，赤泥中的氧化钛还会使炉渣粘度增加，造成高炉操作困难等。
发明内容
本发明提供用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，该方法操作简单，设备投资少，并将拜尔法赤泥中的有效成分转化为工业上可以利用的物质，是一个经济适用的方法。
本发明的技术方案如下：用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，包括如下具体步骤:
步骤A:将拜尔法赤泥与水充分混合后，与过量硫酸反应，生成硫酸铁、硫酸铝、硫酸钙和硫酸钠，经过滤，得到含硫酸钙的滤渣一和含硫酸铁、硫酸铝、硫酸钠及少量硫酸的滤液一；
步骤B: 将步骤B所得的含硫酸钙的滤渣一洗涤、粉碎和干燥后，得到硫酸钙产品；
步骤C: 将步骤B所得滤液一与氢氧化钠混合，并使滤液一中硫酸铁和硫酸铝的摩尔含量之和和氢氧化钠的摩尔含量之比为1:4.8-7.2，反应得到氢氧化铁沉淀，氢氧化铝沉淀和硫酸钠，经过滤，得到含氢氧化铁和氢氧化铝混合物的滤渣二和含硫酸钠的滤液二；
步骤D:将步骤C所得含硫酸钠的滤液二蒸馏为硫酸钠过饱和溶液，硫酸钠结晶析出，经干燥后，得到硫酸钠产品；
步骤E：将步骤C所得的含氢氧化铁和氢氧化铝的滤渣二送入600-800℃高温炉中灼烧为氧化铁和氧化铝，而后与炭反应，得到铁和铝的混合物及二氧化碳气体；
步骤F：将铁和铝的混合物经磁选装置磁选分离铁和铝。
步骤E中所产生的二氧化碳气体通入氢氧化钠溶液中吸收。
本发明所述用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，所涉及的化学反应原理为：
Fe2O3+ 3H2SO4===== Fe2(SO4)3+H2O
Al2O3+ 3H2SO4===== Al 2(SO4)3+H2O
Na2O+ H2SO4===== Na 2SO4+H2O
CaO+ H2SO4===== Ca SO4↓+H2O
Fe2(SO4)3+ 6NaOH=====3Na2SO4+ 2Fe(OH)3↓
Al2(SO4)3+ 6NaOH=====3Na2SO4+ 2 Al(OH)3↓
2Fe(OH)3===== Fe2O3+3H2O
2Al(OH)3===== Al 2O3+3H2O
2Fe2O3+C===== 4Fe+3CO2
2Al2O3+C===== 4 Al +3CO2
本发明的有益效果为：本发明所述用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，该方法操作简单，设备投资少，并将拜尔法赤泥中的有效成分转化为工业上可以利用的物质，是一个经济适用的方法。
具体实施方式
实施例1：
用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，包括如下具体步骤:
步骤A:将500kg拜尔法赤泥与水充分混合后，与过量硫酸反应，生成硫酸铁、硫酸铝、硫酸钙和硫酸钠，经过滤，得到含硫酸钙的滤渣一和含硫酸铁、硫酸铝、硫酸钠及少量硫酸的滤液一；
步骤B: 将步骤B所得的含硫酸钙的滤渣一洗涤、粉碎和干燥后，得到硫酸钙产品；
步骤C: 将步骤B所得滤液一与氢氧化钠混合，并使滤液一中硫酸铁和硫酸铝的摩尔含量之和和氢氧化钠的摩尔含量之比为1:4.8，反应得到氢氧化铁沉淀，氢氧化铝沉淀和硫酸钠，经过滤，得到含氢氧化铁和氢氧化铝混合物的滤渣二和含硫酸钠的滤液二；
步骤D:将步骤C所得含硫酸钠的滤液二蒸馏为硫酸钠过饱和溶液，硫酸钠结晶析出，经干燥后，得到硫酸钠产品；
步骤E：将步骤C所得的含氢氧化铁和氢氧化铝的滤渣二送入700℃高温炉中灼烧为氧化铁和氧化铝，而后与炭反应，得到铁和铝的混合物及二氧化碳气体,二氧化碳气体通入氢氧化钠溶液中吸收；
步骤F：将铁和铝的混合物经磁选装置磁选分离铁和铝。
实施例2：
用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，包括如下具体步骤:
步骤A:将拜尔法赤泥与水充分混合后，与过量硫酸反应，生成硫酸铁、硫酸铝、硫酸钙和硫酸钠，经过滤，得到含硫酸钙的滤渣一和含硫酸铁、硫酸铝、硫酸钠及少量硫酸的滤液一；
步骤B: 将步骤B所得的含硫酸钙的滤渣一洗涤、粉碎和干燥后，得到硫酸钙产品；
步骤C: 将步骤B所得滤液一与氢氧化钠混合，并使滤液一中硫酸铁和硫酸铝的摩尔含量之和和氢氧化钠的摩尔含量之比为1:6，反应得到氢氧化铁沉淀，氢氧化铝沉淀和硫酸钠，经过滤，得到含氢氧化铁和氢氧化铝混合物的滤渣二和含硫酸钠的滤液二；
步骤D:将步骤C所得含硫酸钠的滤液二蒸馏为硫酸钠过饱和溶液，硫酸钠结晶析出，经干燥后，得到硫酸钠产品；
步骤E：将步骤C所得的含氢氧化铁和氢氧化铝的滤渣二送入600℃高温炉中灼烧为氧化铁和氧化铝，而后与炭反应，得到铁和铝的混合物及二氧化碳气体,二氧化碳气体通入氢氧化钠溶液中吸收；
步骤F：将铁和铝的混合物经磁选装置磁选分离铁和铝。
实施例3：
用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，包括如下具体步骤:
步骤A:将拜尔法赤泥与水充分混合后，与过量硫酸反应，生成硫酸铁、硫酸铝、硫酸钙和硫酸钠，经过滤，得到含硫酸钙的滤渣一和含硫酸铁、硫酸铝、硫酸钠及少量硫酸的滤液一；
步骤B: 将步骤B所得的含硫酸钙的滤渣一洗涤、粉碎和干燥后，得到硫酸钙产品；
步骤C: 将步骤B所得滤液一与氢氧化钠混合，并使滤液一中硫酸铁和硫酸铝的摩尔含量之和和氢氧化钠的摩尔含量之比为1:7.2，反应得到氢氧化铁沉淀，氢氧化铝沉淀和硫酸钠，经过滤，得到含氢氧化铁和氢氧化铝混合物的滤渣二和含硫酸钠的滤液二；
步骤D:将步骤C所得含硫酸钠的滤液二蒸馏为硫酸钠过饱和溶液，硫酸钠结晶析出，经干燥后，得到硫酸钠产品；
步骤E：将步骤C所得的含氢氧化铁和氢氧化铝的滤渣二送入800℃高温炉中灼烧为氧化铁和氧化铝，而后与炭反应，得到铁和铝的混合物及二氧化碳气体,二氧化碳气体通入氢氧化钠溶液中吸收；
步骤F：将铁和铝的混合物经磁选装置磁选分离铁和铝。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (2)

1.用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，其特征在于，包括如下具体步骤:
步骤A:将拜尔法赤泥与水充分混合后，与过量硫酸反应，生成硫酸铁、硫酸铝、硫酸钙和硫酸钠，经过滤，得到含硫酸钙的滤渣一和含硫酸铁、硫酸铝、硫酸钠及少量硫酸的滤液一；
步骤B: 将步骤B所得的含硫酸钙的滤渣洗涤、粉碎和干燥后，得到硫酸钙产品；
步骤C: 将步骤B所得滤液一与氢氧化钠混合，并使滤液一中硫酸铁和硫酸铝的摩尔含量之和和氢氧化钠的摩尔含量之比为1:4.8-7.2，反应得到氢氧化铁沉淀，氢氧化铝沉淀和硫酸钠，经过滤，得到含氢氧化铁和氢氧化铝混合物的滤渣二和含硫酸钠的滤液二；
步骤D:将步骤C所得含硫酸钠的滤液二蒸馏为硫酸钠过饱和溶液，硫酸钠结晶析出，经干燥后，得到硫酸钠产品；
步骤E：将步骤C所得的含氢氧化铁和氢氧化铝的滤渣二送入600-800℃高温炉中灼烧为氧化铁和氧化铝，而后与炭反应，得到铁和铝的混合物及二氧化碳气体；
步骤F：将铁和铝的混合物经磁选装置磁选分离铁和铝。
2.如权利要求1所述的用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法，其特征在于，步骤E中所产生的二氧化碳气体通入氢氧化钠溶液中吸收。
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