CN102320620A - 一种用氧化铝赤泥制备4a沸石的方法 - Google Patents

一种用氧化铝赤泥制备4a沸石的方法 Download PDF

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Abstract

一种用氧化铝赤泥制备4A沸石的方法，属于4A沸石制备方法技术领域；所要解决的技术问题为提供了一种有效利用氧化铝赤泥中的铝制备4A沸石，同时提供富集稀土渣的方法；所采用的技术方案为：第一步盐酸溶液浸出氧化铝赤泥；第二步蒸发浸出液；第三步中和蒸发浆液；第四步中和固体的溶出反应；第五步铝酸钠溶液的浆化反应；第六步浆化液的晶化反应；第七步将所述晶化固体干燥制得4A沸石；本发明既利用了赤泥中的铝，又为进一步提取赤泥中的稀土元素除去了影响萃取工艺过程的有害元素铝，提高了经济和社会效益。

Description

一种用氧化铝赤泥制备4A沸石的方法
技术领域
本发明一种用氧化铝赤泥制备4A沸石的方法，属于4A沸石制备方法技术领域。
背景技术
氧化铝赤泥是氧化铝生产过程中的废弃物。根据各地铝土矿的品位铝硅比（A/S）不同，每生产1吨氧化铝就副产1.0～1.4吨赤泥不等。目前全世界每年产生赤泥约6000万吨。据2010年全年统计，我国氧化铝产量约为2700万吨，如果按每吨氧化铝产生1.2吨赤泥计算，我国每年产生的赤泥约为3240万吨。赤泥为碱性物质,易碱化土地,污染地下水,严重危害人们健康。同时，氧化铝赤泥中含有稀有金属、稀土金属及铝、铁等有价成分。是一种非常有价值的二次资源，因此,充分利用及综合开发赤泥具有重要的经济价值和社会意义。
在利用氧化铝赤泥酸浸出提取稀土金属的过程中，由于赤泥中氧化铝的存在，造成酸浸液中的铝含量较高，铝的大量存在，影响稀土金属的萃取，使萃取剂乳化，致使萃取剂损失严重。若仅仅是为了消除对提取稀土金属的影响而去除氧化铝，则浪费铝资源，无法有效的重新利用氧化铝。
发明内容
本发明一种用氧化铝赤泥制备4A沸石的方法，克服了现有技术存在的不足，提供了一种有效利用氧化铝赤泥中的铝制备4A沸石，同时提供富集稀土渣的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为按照以下步骤进行。
第一步，盐酸溶液浸出氧化铝赤泥
先将氧化铝赤泥放入反应釜内用盐酸溶液浸出，浸出后得到浸出浆液；浸出条件为：盐酸溶液温度为90℃-102℃，浸出时间60min-90min，盐酸溶液与氧化铝赤泥重量份比为2:1-5，盐酸溶液重量百分比浓度12%-20%；再将所述浸出浆液用箱式压滤机进行过滤，得到浸出液；
第二步，蒸发浸出液
将所述浸出液用蒸发器蒸发，蒸出盐酸蒸汽，蒸发至蒸发器底部留有初始浸出液体积的20%～25%时，停止蒸发，得到蒸发浆液；
第三步，中和蒸发浆液
先将所述蒸发浆液用重量百分比浓度为3%-8%的氢氧化钠溶液中和，中和至PH=8～12停止，得到中和浆液；再将所述中和浆液用箱式压滤机进行过滤，得到中和固体和氢氧化钠稀溶液；
第四步，中和固体的溶出反应
先将所述中和固体用氢氧化钠溶液进行溶出反应，溶出反应时搅拌混匀，得到溶出浆液；溶出条件为：氢氧化钠溶液浓度为200g/L～330g/L,中和固体干基与氢氧化钠溶液重量份比为1:2-5，溶出温度90℃～109℃，溶出反应时间为40min～120min；再将所述溶出浆液用箱式压滤机进行过滤，得到铝酸钠溶液和富集稀土渣；
第五步，铝酸钠溶液的浆化反应
将所述铝酸钠溶液用液体水玻璃在温度45℃～60℃下进行浆化，所述浆化的反应溶液中Al2O3、Na2O、SiO2和H2O的物质的量份数为：Al2O3 1份，Na2O 2-4份，SiO2 2份，H2O 80-120份，反应时间30min-80min，得到制备4A沸石的浆化液；
第六步，浆化液的晶化反应
先将所述浆化液加热至90℃～100℃进行晶化反应，反应时间90min～240min，得到晶化浆液；再将所述晶化浆液用箱式压滤机进行过滤，得到晶化固体；
第七步，将所述晶化固体干燥制得4A沸石。
第二步中，所述盐酸蒸汽经冷凝，回收再利用。
第四步中，所述氢氧化钠稀溶液回收再利用。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明既利用了赤泥中的铝，又为进一步提取赤泥中的稀土元素除去了影响萃取工艺过程的有害元素铝，提高了经济和社会效益。
2、本发明中使用的盐酸、氢氧化钠通过蒸发和过滤都得到回收利用，有效提高了原料的使用率，节省成本，降低了酸碱污染。
具体实施方式
一种用氧化铝赤泥制备4A沸石的方法，按照以下步骤操作：
第一步，盐酸溶液浸出氧化铝赤泥
先将氧化铝赤泥放入反应釜内用盐酸溶液浸出，浸出后得到浸出浆液；浸出条件为：盐酸溶液温度为90℃-102℃，浸出时间60min-90min，盐酸溶液与氧化铝赤泥重量份比为2:1-5，盐酸溶液重量百分比浓度12%-20%；再将所述浸出浆液用箱式压滤机进行过滤，得到浸出液；
第二步，蒸发浸出液
将所述浸出液用蒸发器蒸发，蒸出盐酸蒸汽，蒸发至蒸发器底部留有初始浸出液体积的20%～25%时，停止蒸发，得到蒸发浆液；
第三步，中和蒸发浆液
先将所述蒸发浆液用重量百分比浓度为3%-8%的氢氧化钠溶液中和，中和至PH=8～12停止，得到中和浆液；再将所述中和浆液用箱式压滤机进行过滤，得到中和固体和氢氧化钠稀溶液；
第四步，中和固体的溶出反应
先将所述中和固体用氢氧化钠溶液进行溶出反应，溶出反应时搅拌混匀，得到溶出浆液；溶出条件为：氢氧化钠溶液浓度为200g/L～330g/L,中和固体干基与氢氧化钠溶液重量份比为1:2-5，溶出温度90℃～109℃，溶出反应时间为40min～120min；再将所述溶出浆液用箱式压滤机进行过滤，得到铝酸钠溶液和富集稀土渣；
第五步，铝酸钠溶液的浆化反应
将所述铝酸钠溶液用液体水玻璃在温度45℃～60℃下进行浆化，所述浆化的反应溶液中Al2O3、Na2O、SiO2和H2O的物质的量份数为：Al2O3 1份，Na2O 2-4份，SiO2 2份，H2O 80-120份，反应时间30min-80min，得到制备4A沸石的浆化液；
第六步，浆化液的晶化反应
先将所述浆化液加热至90℃～100℃进行晶化反应，反应时间90min～240min，得到晶化浆液；再将所述晶化浆液用箱式压滤机进行过滤，得到晶化固体；
第七步，将所述晶化固体干燥制得4A沸石。
第二步中，所述盐酸蒸汽经冷凝，回收再利用。
第四步中，所述氢氧化钠稀溶液回收再利用。
实施例1
盐酸溶液浸出氧化铝赤泥：
在10m3的搪玻反应釜中，加入2400L重量百分比浓度为15%的盐酸溶液，用蒸汽间接加热到70℃后，开始搅拌，并启动循环水泵，进行回流管冷却。加入1000千克干燥后的赤泥，继续加热到90℃，开始计时，80min后，打开搪玻反应釜底部放料阀开始放料，通过釜底部的泵打入到箱式压滤机中进行过滤，得到浸出液。
蒸发浸出液：
将浸出液用泵打入石墨蒸发器中，同时通入加热蒸汽，加热至沸点105℃，蒸发至蒸发器底部留有初始浸出液体积的25%，停止蒸发，得到蒸发浆液。蒸发出的盐酸蒸汽经过冷凝后回收再利用。
中和蒸发浆液：
蒸发后底部放出的蒸发浆液用重量百分比浓度为6%的氢氧化钠溶液在中和槽中进行搅拌中和，中和至PH=9-10后，用箱式压滤机进行过滤，得到中和固体；过滤后的氢氧化钠稀溶液用于稀释浓氢氧化钠溶液。
中和固体的溶出反应：
将中和固体用钢制溶出反应釜在常压下加入氢氧化钠溶液进行溶出，氢氧化钠溶液浓度为280g/l, 中和固体干基与氢氧化钠溶液重量份比为1:3，用蒸汽间接加热反应液到100℃并搅拌60min后用箱式压滤机过滤，得到铝酸钠溶液和富集稀土渣。
铝酸钠溶液的浆化反应：
 将铝酸钠溶液加入液体水玻璃，混合溶液中Al2O3、Na2O、SiO2和H2O的物质的量份数为：Al2O3 1份，Na2O 3份，SiO2 2份，H2O 90份，在50℃下在钢制搅拌釜内反应50min，得到制备4A沸石的浆化液。
浆化液的晶化反应：
将得到的浆化液加热到90℃进行晶化反应95min，得到的晶化浆液用厢式压滤机进行过滤，蒸馏水洗涤后，用旋转闪蒸干燥器加热干燥得到4A沸石产品。
实施例2
盐酸溶液浸出氧化铝赤泥：
在10m3的搪玻反应釜中，加入2000L重量百分比浓度为18%的盐酸溶液，用蒸汽间接加热到85℃后，开始搅拌，并启动循环水泵，进行回流管冷却。加入1500千克干燥后的赤泥，继续加热到98℃，开始计时，70min后，打开搪玻反应釜底部放料阀开始放料，通过釜底部的泵打入到箱式压滤机中进行过滤，得到浸出液。
蒸发浸出液：
将浸出液用泵打入石墨蒸发器中，同时通入加热蒸汽，加热至沸点105℃，蒸发至蒸发器底部留有初始浸出液体积的20%，停止蒸发，得到蒸发浆液。蒸发出的盐酸蒸汽经过冷凝后回收再利用。
中和蒸发浆液：
蒸发后底部放出的蒸发浆液用重量百分比浓度为4%的氢氧化钠溶液在中和槽中进行搅拌中和，中和至PH=8-9后，用箱式压滤机进行过滤，得到中和固体；过滤后的氢氧化钠稀溶液用于稀释浓氢氧化钠溶液。
中和固体的溶出反应：
将中和固体用钢制溶出反应釜在常压下加入氢氧化钠溶液进行溶出，氢氧化钠溶液浓度为300g/l, 中和固体干基与氢氧化钠溶液重量份比为1:4，用蒸汽间接加热反应液到95℃并搅拌90min后用箱式压滤机过滤，得到铝酸钠溶液和富集稀土渣。
铝酸钠溶液的浆化反应：
 将铝酸钠溶液加入液体水玻璃，混合溶液中Al2O3、Na2O、SiO2和H2O的物质的量份数为：Al2O3 1份，Na2O 3份，SiO2 2份，H2O 90份，在55℃下在钢制搅拌釜内反应70min，得到制备4A沸石的浆化液。
浆化液的晶化反应：
将得到的浆化液加热到95℃进行晶化反应220min，得到的晶化浆液用厢式压滤机进行过滤，蒸馏水洗涤后，用旋转闪蒸干燥器加热干燥得到4A沸石产品。
实施例3
盐酸溶液浸出氧化铝赤泥：
在10m3的搪玻反应釜中，加入1900L重量百分比浓度为13%的盐酸溶液，用蒸汽间接加热到75℃后，开始搅拌，并启动循环水泵，进行回流管冷却。加入1000千克干燥后的赤泥，继续加热到92℃，开始计时，80min后，打开搪玻反应釜底部放料阀开始放料，通过釜底部的泵打入到箱式压滤机中进行过滤，得到浸出液。
蒸发浸出液：
将浸出液用泵打入石墨蒸发器中，同时通入加热蒸汽，加热至沸点105℃，蒸发至蒸发器底部留有初始浸出液体积的22%，停止蒸发，得到蒸发浆液。蒸发出的盐酸蒸汽经过冷凝后回收再利用。
中和蒸发浆液：
蒸发后底部放出的蒸发浆液用重量百分比浓度为5%的氢氧化钠溶液在中和槽中进行搅拌中和，中和至PH=10-11后，用箱式压滤机进行过滤，得到中和固体；过滤后的氢氧化钠稀溶液用于稀释浓氢氧化钠溶液。
中和固体的溶出反应：
将中和固体用钢制溶出反应釜在常压下加入氢氧化钠溶液进行溶出，氢氧化钠溶液浓度为230g/l, 中和固体干基与氢氧化钠溶液重量份比为1:3，用蒸汽间接加热反应液到105℃并搅拌100min后用箱式压滤机过滤，得到铝酸钠溶液和富集稀土渣。
铝酸钠溶液的浆化反应：
 将铝酸钠溶液加入液体水玻璃，混合溶液中Al2O3、Na2O、SiO2和H2O的物质的量份数为：Al2O3 1份，Na2O 3份，SiO2 2份，H2O 90份，在46℃下在钢制搅拌釜内反应40min，得到制备4A沸石的浆化液。
浆化液的晶化反应：
将得到的浆化液加热到99℃进行晶化反应150min，得到的晶化浆液用厢式压滤机进行过滤，蒸馏水洗涤后，用旋转闪蒸干燥器加热干燥得到4A沸石产品。

Claims (3)

1.一种用氧化铝赤泥制备4A沸石的方法，其特征在于按照以下步骤操作：
第一步，盐酸溶液浸出氧化铝赤泥
先将氧化铝赤泥放入反应釜内用盐酸溶液浸出，浸出后得到浸出浆液；浸出条件为：盐酸溶液温度为90℃-102℃，浸出时间60min-90min，盐酸溶液与氧化铝赤泥重量份比为2:1-5，盐酸溶液重量百分比浓度12%-20%；再将所述浸出浆液用箱式压滤机进行过滤，得到浸出液；
第二步，蒸发浸出液
将所述浸出液用蒸发器蒸发，蒸出盐酸蒸汽，蒸发至蒸发器底部留有初始浸出液体积的20%～25%时，停止蒸发，得到蒸发浆液；
第三步，中和蒸发浆液
先将所述蒸发浆液用重量百分比浓度为3%-8%的氢氧化钠溶液中和，中和至PH=8～12停止，得到中和浆液；再将所述中和浆液用箱式压滤机进行过滤，得到中和固体和氢氧化钠稀溶液；
第四步，中和固体的溶出反应
先将所述中和固体用氢氧化钠溶液进行溶出反应，溶出反应时搅拌混匀，得到溶出浆液；溶出条件为：氢氧化钠溶液浓度为200g/L～330g/L,中和固体干基与氢氧化钠溶液重量份比为1:2-5，溶出温度90℃～109℃，溶出反应时间为40min～120min；再将所述溶出浆液用箱式压滤机进行过滤，得到铝酸钠溶液和富集稀土渣；
第五步，铝酸钠溶液的浆化反应
将所述铝酸钠溶液用液体水玻璃在温度45℃～60℃下进行浆化，所述浆化的反应溶液中Al2O3、Na2O、SiO2和H2O的物质的量份数为：Al2O3 1份，Na2O 2-4份，SiO2 2份，H2O 80-120份，反应时间30min-80min，得到制备4A沸石的浆化液；
第六步，浆化液的晶化反应
先将所述浆化液加热至90℃～100℃进行晶化反应，反应时间90min～240min，得到晶化浆液；再将所述晶化浆液用箱式压滤机进行过滤，得到晶化固体；
第七步，将所述晶化固体干燥制得4A沸石。
2.根据权利要求1所述的一种用氧化铝赤泥制备4A沸石的方法，其特征在于第二步中，所述盐酸蒸汽经冷凝，回收再利用。
3.根据权利要求1所述的一种用氧化铝赤泥制备4A沸石的方法，其特征在于第四步中，所述氢氧化钠稀溶液回收再利用。
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