CN106809863B - 一种赤泥回收氢氧化钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种赤泥回收氢氧化钠的方法。该方法是将赤泥与质量分数为5~20%的置换药剂混合，然后在加压加热搅拌装置内进行搅拌浸出，浸出温度为120~240℃，浸出压强为0.5~2Mpa，浸出液固质量比2~5：1，浸出时间为15~45min；搅拌浸出结束后经过压滤获得合格尾渣和滤液，滤液返回作为浸出溶剂循环使用浸出新的赤泥，循环次数为10~12次，然后将循环后的滤液在温度为100~150℃条件下进行加热蒸发60~120min，再进行迅速冷却结晶出氢氧化钠，氢氧化钠回收率大于97%，氢氧化钠纯度大于99%，结晶后尾液为合格尾液。本发明操作时间短，脱钠率高、浸出级数低，尾渣活性高，氢氧化钠回收率高。
Description
技术领域
本发明属赤泥综合处理技术领域，具体涉及一种赤泥回收氢氧化钠的方法。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中产生的尾渣，粒度极细，是一种碱性污染源，堆存赤泥筑坝不仅会造成地下水体和土壤污染，还会随风飞扬造成空气污染，因此必须采取有效的措施处理该类固体废弃物。此外，赤泥是一种含有多种有价金属的二次矿产资源，富含钛、钪、钒、铁、铝和稀土等多种有价金属。关于赤泥中有价金属的回收主要关注于稀贵金属方面，而对赤泥中的钠，多以脱除研究居多，而很少关注回收利用。目前赤泥脱除钠的工艺主要包括水浸脱钠，需要水浸循环6次，浸泡时间长，处理后赤泥活性低不能直接制备建筑材料。(张国立，李绍纯，张馨元等. 拜耳法赤泥水洗脱碱工艺的研究. 青岛理工大学学报，2012，33(4): 59-62)。二氧化碳浸出脱钠过程钠的脱除率较低，处理后赤泥活性低，处理后废水不能回收利用 (王志，韩敏芳，张以河等. 拜耳法赤泥的湿法碳化脱碱工艺研究. 硅酸盐通报，2013，32 (9): 1851-1855)。酸浸脱钠工艺可以去除大部分钠，但赤泥中的其他元素也会溶出，无法实现选择性脱钠，处理后赤泥呈酸性，易造成二次污染(钟晨，夏举佩. 拜耳法赤泥中Na+的浸出实验研究. 硅酸盐通报，2013，32(9): 2012-2015)。石灰常压脱钠需要多级浸出，脱钠率较低（郑秀芳，胡剑，姜梅等. 低温拜耳法赤泥石灰法脱碱工艺优化研究.轻金属，2010(4): 21-23.李少康，梁春来，李光柱等. 一种拜耳法赤泥常压脱碱方法，发明专利，2004; 罗忠涛，肖宇领，张磊等. 赤泥料浆化多级循环脱碱与碱回收处理工艺. 济南大学学报，2013，4(27): 369-372.）
因此，目前赤泥脱钠工艺存在操作时间长，脱钠率低、浸出级数多，脱钠后尾渣活性低不能利用，脱钠液无法回收氢氧化钠和综合利用等缺陷。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种赤泥回收氢氧化钠的方法，该方法要求操作时间短，脱钠率高、浸出级数低，脱钠后尾渣活性高且能综合利用，脱钠液中杂质含量低且氢氧化钠回收率高的方法。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的赤泥回收氢氧化钠的方法是通过下述步骤来实现的：将赤泥与质量分数为5~20%的置换药剂混合，然后在加压加热搅拌装置内进行搅拌浸出，浸出温度为120~240℃，浸出压强为0.5~2Mpa，浸出液固质量比2~5：1，浸出时间为15~45min，搅拌浸出结束后经过压滤获得合格尾渣和滤液，滤液返回作为浸出溶剂循环使用浸出新的赤泥，循环次数为10~12次，然后将循环后的滤液在温度为100~150℃条件下进行加热蒸发60~120min，再进行迅速冷却结晶出氢氧化钠，氢氧化钠回收率大于97%，氢氧化钠纯度大于99%，结晶后尾液为合格尾液。
本发明所述赤泥是拜耳法赤泥，其中氧化钠的含量大于6%。
本发明所述置换药剂为氧化钙和氧化镁的混合药剂，二者的质量比为5~9：1。
本发明所得合格尾渣中氧化钠含量小于0.5%，氧化钙含量大于25%（满足作为制备各种材料的原料要求）。
本发明所得合格尾液中不含有重金属危害元素，pH值在7~9（可以排放和综合利用）。
拜耳法赤泥中的钠主要是以自由钠和结构钠两种形式存在，自由钠主要包括各种水溶性钠盐，赤泥在出厂之前，已经经过大量水冲洗，因此排出的赤泥中自由钠含量较低。而结构钠是指钠存在于钙霞石、方钠石等矿物中，不溶于水，采用水洗作业无法将其回收，采用酸洗作业，会破坏钙霞石和方钠石的结构，除了钠溶解以外，其他如钙、铝、钛等元素也会溶解，造成脱钠液无法回收氢氧化钠，赤泥脱钠渣也不能综合利用。采用加压置换方法处理赤泥，将赤泥与氧化钙和氧化镁混合药剂于搅拌装置中进行加压搅拌浸出，可以破坏钙霞石和方钠石的晶体结构，钠会溶解到溶液中，而混合药剂中的钙和镁会与钙霞石和方钠石中的硅、铝生成硅酸钙、硅酸镁、铝酸镁和铝酸钙，其中氧化镁的活性高，在高压条件下有利于钙霞石晶格的破坏，而赤泥中钙钛矿、板钛矿、赤铁矿及含有钒、钪、稀土元素的矿物在碱性介质中不会发生溶解而残留于赤泥中，从而实现赤泥的选择性脱钠，脱钠液中仅含有钠离子而不存在其他杂质，赤泥尾渣中钙含量增加，其他元素含量基本保持不变，提高了赤泥尾渣的活性，能够做为制备各种建筑材料、吸附材料的原料使用。此外，由于采用加压置换浸出作业，置换效果好，仅需1级浸出脱钠率就大于90%，浸出时间仅需15~45min，脱钠液由于杂质含量少，可以循环置换浸出新赤泥，最终脱钠液中氢氧化钠含量高，无需离子交换等浓缩作业，经过加热蒸发、冷却结晶就可获得纯度大于99%氢氧化钠固体。
本发明的有益效果如下：
由于本发明采用加压置换赤泥脱钠作业，仅需1级浸出，可使赤泥脱钠率大于90%，处理后的赤泥尾渣中氧化钠含量低于0.5%，氧化钙含量大于25%，能够作为制备建筑材料的原料，脱钠液中氢氧化钠浓度和纯度高，可以结晶为纯度大于99%的氢氧化钠固体。
因此，本发明具有操作时间短，脱钠率高、浸出级数低，脱钠后尾渣活性高且能综合利用，脱钠液中杂质含量低且氢氧化钠回收率高的特点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：
为避免重复叙述，现将本发明具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下：拜耳法赤泥，其中氧化钠的含量大于6%；置换药剂为氧化钙和氧化镁的混合药剂，二者的质量比为5~9：1。具体实施例中不再赘述。
实施例1
将赤泥与质量分数为5~10%的置换药剂混合，然后在加压加热搅拌装置内进行搅拌浸出，浸出温度为120~160℃，浸出压强为0.5~1Mpa，浸出液固质量比2~5：1，浸出时间为15~25min，搅拌浸出结束后经过压滤获得合格尾渣和滤液，滤液返回作为浸出溶剂循环使用浸出新的赤泥，循环次数为10~12次，然后将循环后的滤液在温度为140~150℃条件下进行加热蒸发60~80min，再进行迅速冷却结晶出氢氧化钠，氢氧化钠回收率大于97%，氢氧化钠纯度大于99%，结晶后尾液为合格尾液。
本实施例中所得合格尾渣中氧化钠含量小于0.5%，氧化钙含量大于25%，满足作为制备各种材料的原料要求；合格尾液中不含有重金属危害元素，pH值在7~7.5，可以排放和综合利用。
实施例2
将赤泥与质量分数为10~15%的置换药剂混合，然后在加压加热搅拌装置内进行搅拌浸出，浸出温度为160~200℃，浸出压强为1~1.5Mpa，浸出液固质量比2~5：1，浸出时间为25~35min，搅拌浸出结束后经过压滤获得合格尾渣和滤液，滤液返回作为浸出溶剂循环使用浸出新的赤泥，循环次数为10~12次，然后将循环后的滤液在温度为120~140℃条件下进行加热蒸发80~100min，再进行迅速冷却结晶出氢氧化钠，氢氧化钠回收率大于97.5%，氢氧化钠纯度大于99.2%，结晶后尾液为合格尾液。
本实施例中所得合格尾渣中氧化钠含量小于0.4%，氧化钙含量大于30%，满足作为制备各种材料的原料要求；合格尾液中不含有重金属危害元素，pH值在7.5~8.5，可以排放和综合利用。
实施例3
将赤泥与质量分数为15~20%的置换药剂混合，然后在加压加热搅拌装置内进行搅拌浸出，浸出温度为200~240℃，浸出压强为1.5~2Mpa，浸出液固质量比2~5：1，浸出时间为35~45min，搅拌浸出结束后经过压滤获得合格尾渣和滤液，滤液返回作为浸出溶剂循环使用浸出新的赤泥，循环次数为10~12次，然后将循环后的滤液在温度为100~120℃条件下进行加热蒸发100~120min，再进行迅速冷却结晶出氢氧化钠，氢氧化钠回收率大于97.9%，氢氧化钠纯度大于99.4%，结晶后尾液为合格尾液。
本实施例中所得合格尾渣中氧化钠含量小于0.3%，氧化钙含量大于35%，满足作为制备各种材料的原料要求；合格尾液中不含有重金属危害元素，pH值在8.5~9，可以排放和综合利用。
本发明具有操作时间短，脱钠率高、浸出级数低，脱钠后尾渣活性高且能综合利用，脱钠液中杂质含量低且氢氧化钠回收率高的特点。
Claims (3)
1.一种赤泥回收氢氧化钠的方法，其特征在于：所述处理方法步骤如下：将赤泥与质量分数为5~20%的置换药剂混合，然后在加压加热搅拌装置内进行搅拌浸出，浸出温度为120~240℃，浸出压强为0.5~2Mpa，浸出液固质量比2~5：1，浸出时间为15~45min；搅拌浸出结束后经过压滤获得合格尾渣和滤液，滤液返回作为浸出溶剂循环使用浸出新的赤泥，循环次数为10~12次，然后将循环后的滤液在温度为100~150℃条件下进行加热蒸发60~120min，再进行迅速冷却结晶出氢氧化钠，氢氧化钠回收率大于97%，氢氧化钠纯度大于99%，结晶后尾液为合格尾液；其中所述赤泥是拜耳法赤泥，其中氧化钠的含量大于6%；所述置换药剂为氧化钙和氧化镁的混合药剂，二者的质量比为5~9：1。
2.根据权利要求1所述的赤泥回收氢氧化钠的方法，其特征在于：所述合格尾渣中氧化钠含量小于0.5%，氧化钙含量大于25%。
3.根据权利要求1所述的赤泥回收氢氧化钠的方法，其特征在于：所述合格尾液中不含有重金属危害元素，pH值在7~9。
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