CN107058744A - 一种赤泥综合回收有用金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种赤泥综合回收有用金属的方法，该方法是将赤泥与增碱剂及还原剂进行还原焙烧后，浸出铝，渣相经过磁选分离回收铁，再采用酸溶液浸出钪，钪浸出液通过由苦杏仁酸和硼酸组成的复合沉钪剂进行沉淀钪，即得含钪产品；该方法实现了赤泥中钪、铁及铝的综合回收，特别是钪得到高效富集，相比传统的萃取提钪工艺，具有简单，成本低，无二次污染的特点，为目前赤泥提钪工艺提供了一种新路线，适应于大规模的工业化生产。

Description

一种赤泥综合回收有用金属的方法
技术领域
本发明涉及一种赤泥的处理方法，特别涉及一种从赤泥中提取回收钪、铁、铝等金属的的方法，属于有色冶金技术领域。
背景技术
钪被誉为新世纪战略元素。广泛用于国防、冶金、化工、玻璃、航天、核技术、激光、电子、计算机电源、超导及医学等领域，而钪资源有限。
在氧化铝生产过程中产生了大量的废弃物赤泥。赤泥是制铝工业从氧化铝中提炼铝后残留的一种红色、粉泥状高含水的强碱固体废料。赤泥的组成性质复杂，呈碱性。赤泥粒度过细，国内赤泥堆场大多采用堆场湿存法和脱水干化后长期堆放。前者滤水渗入地下污染地下水源和土壤，后者长期堆放干燥后易造成粉尘飞扬，严重污染环境，危害入的健康。
在我国与钪有关的矿产有铝土矿和磷块岩矿、华南斑岩型和石英脉型钨矿、华南稀土矿、内蒙古白云鄂博稀土铁矿和四川攀枝花钒钛磁铁矿等。其中铝土矿和磷块岩占优势，其次是钨矿、钒钛磁铁矿、稀土矿。目前大部分的钪是从氯化烟尘以及钛白粉废液中回收。
铝土矿提取氧化铝后产生的尾渣赤泥数量大，含钪高，从赤泥中有效回收钪具有十分重要的意义。只是由于目前从赤泥中提钪所采取的技术因生产成本较高而无法实现规模化生产。
提钪所采用的常用技术方案为：第一步制取钪的浸出液，第二步萃取钪，第三步钪的再溶精提，第四步制取草酸钪沉淀，第五步烘干、焙烧制得氧化钪。而现有的赤泥中提取氧化钪过程中由于赤泥本身呈强碱性，浸出赤泥所消耗掉盐酸或硫酸量大，成本高，无法大规模工业化生产。采用萃取工艺提取钪，由于操作复杂，成本高，目前也还不能用于工业化生产。
中国专利(申请公开号CN 105331837A)公开了一种从赤泥中富集钪的方法；具体公开了通过还原焙烧-磁选除铁、酸浸除硅、氢氧化钠溶液浸出除铝的方法，依次通过还原焙烧-磁选除铁、酸浸除硅、氢氧化钠溶液浸出除铝，得到含钪滤渣。该方法实现钪富集的工艺，能够高效富集回收赤泥中的钪资源并综合回收铁、铝、硅等有价组分。该方法存在一些实质缺陷：1)其还原焙烧温度较高，高达1100℃左右，能耗较高；2)其采用酸浸除硅，碱浸除铝，酸碱消耗量大，3)其通过逐步富集得到含钪富集渣，钪富集效率低，钪的富集由赤泥的86ppm富集到415ppm，仅富集了5倍左右。
发明内容
针对现有技术中对赤泥中有用金属回收的方法存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种成本低、环保，可从赤泥中高效富集钪，且同时实现铁、铝回收的方法。
为了实现上述技术目的，本发明的目的是在于一种赤泥综合回收有用金属的方法，该方法包括以下步骤：
1)赤泥与增碱剂及还原剂混合后，置于750～950℃温度下焙烧；焙烧产物与水混合球磨后，进行固液分离，所得液体用于回收铝，所得渣相经过磁选分离回收铁，得到含钪渣；所述增碱剂包括碳酸钠和/或氢氧化钠；
2)所述含钪渣与酸溶液混合后，置于密闭釜内进行反应浸出，固液分离，得到含钪浸出液和浸出渣；
3)所述含钪浸出液采用由苦杏仁酸和硼酸按质量比(5～10)∶1组成的复合沉钪剂进行沉淀钪，即得含钪产品。
本发明的技术方案关键在于采用了增碱剂进行还原焙烧，一方面增碱剂与赤泥中的废碱成分配合能促进赤泥中主要矿物的分解反应，降低焙烧温度至850℃左右，有利于降低能耗；另一方面，增碱剂能够使赤泥中的铝充分转化成可溶性钠盐，可采用水浸出实现赤泥中的铝优先回收，不但回收了有价元素铝，又使得废碱得到了利用，也使得后序的酸浸工艺中的酸耗量大大降低。
本发明技术方案的另一个亮点在于，在采用硫酸高效浸出钪后，结合使用了特殊的复合沉钪剂，对钪的选择性沉淀效果好，可以获得含钪较高的钪产品，钪含量可高达5.36％，较赤泥原料富集了500多倍，有利于后续的钪回收，可简化钪的回收工艺步骤及回收成本。而常规的萃取钪的工艺复杂、成本高，且容易造成二次污染。而现有的将钪逐步富集的工艺，得到钪含量较低的钪富集渣，在后续的钪冶炼过程中工艺复杂，成本高。
优选的方案，赤泥与增碱剂及还原剂的质量比为(8～14)：(1～2)：(2～4)。
较优选的方案，所述赤泥通过球磨预处理，球磨至-325目粉末质量占80％以上；所述还原剂为褐煤。
优选的方案，所述焙烧产物与水按质量比1:0.5～1.5混合。
较优选的方案，所述焙烧产物球磨至-200目粉末质量占95％以上。
优选的方案，所述焙烧的温度为800～900℃。
优选的方案，所述焙烧的时间为2～4小时。
优选的方案，所述含钪渣与浓度为40～60wt％硫酸溶液混合，置于密闭釜内，在150～200℃温度下，进行反应浸出。较优选的硫酸溶液浓度为50wt％。
优选的方案，所述硫酸溶液与富钪渣的质量比5:(1～2)。
优选的方案，所述浸出的时间为4～6小时。
优选的方案，沉淀钪过程中，含钪浸出液的pH调节至4.5～5.5，温度维持在60～80℃。
优选的方案，所述复合沉钪剂的添加量为含钪浸出液质量的10～20％。
优选的方案，磁选分离过程中，控制磁场强度为600～800Gs。通过控制还原焙烧条件以及磁选处理条件，所得磁性产物为磁铁精粉。
本发明的技术方案中，赤泥经过处理后，铁以铁精粉的产品形式回收，铝碱以铝酸钠等产品形式回收，提高了经济效益。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明的技术方案，以钪含量约为92g/t的赤泥为原料，经处理后，使钪得到高效富集，得到的钪产品钪含量高达5.36％左右，相对赤泥原料钪富集了500多倍，钪的总回收率达到70％以上，达到了良好的回收效果。
2)本发明的技术方案，在使钪得到高效富集的同时，综合回收了赤泥中铁、铝、碱等。
3)本发明的技术方案，充分利用了赤泥中废碱及通过增碱剂添加的碱，通过还原焙烧实现了铝和碱的回收，为提铁提供良好的条件，同时大大降低了还原焙烧的温度，降低能耗。
4)本发明的技术方案，在采用酸实现钪高效浸出的基础上，通过特殊沉钪剂实现钪的低成本提取，克服了现有萃取方法步骤繁琐、高成本、污染环境等缺点。
5)本发明的技术方案操作简单，易于控制，成本低，具有极强的实用性。
附图说明
【图1】为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，列举以下试验数据，本发明的应用范围不受以下实施例规模、数据的限制。下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与10kg NaOH和20kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间3小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经800Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照1:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到150℃，浸出6个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5；加入沉钪剂由苦杏仁酸和硼酸组成，苦杏仁酸和硼酸的摩尔比是5:1；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:10，温度为60℃。过滤得滤渣称重为128g，含钪量为5.36％，钪的回收率为74.5％。
对比例1
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与10kg NaOH和20kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间3小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经800Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照1:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到150℃，浸出6个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5；过滤得滤渣称重为116g，含钪量为0.74％，钪的回收率为9.33％。
实施例2
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与8kg NaOH和16kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间4小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经700Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照2:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到160℃，浸出5个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5；加入沉钪剂由苦杏仁酸和硼酸组成，苦杏仁酸和硼酸的摩尔比是6:1；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:10，温度为70℃。过滤得滤渣称重为135g，含钪量为4.78％，钪的回收率为70.1％。
对比例2
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与8kg NaOH和16kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间4小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经700Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照2:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到160℃，浸出5个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5；加入沉钪剂苦杏仁酸；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:10，温度为70℃。过滤得滤渣称重为121g，含钪量为2.27％，钪的回收率为29.8％。
实施例3
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与9kg NaOH和18kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间4小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经800Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照1.5:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到170℃，浸出4.5个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5.5；加入沉钪剂由苦杏仁酸和硼酸组成，苦杏仁酸和硼酸的摩尔比是5.5:1；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:5，温度为75℃。过滤得滤渣称重为127g，含钪量为5.31％，钪的回收率为73.3％。
对比例3
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与9kg NaOH和18kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间4小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经800Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照1.5:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到170℃，浸出4.5个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5.5；加入沉钪硼酸；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:5，温度为75℃。过滤得滤渣称重为109g，含钪量为1.54％，钪的回收率为18.2％。
实施例4
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与9kg NaOH和18kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间4小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经800Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照1.5:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到170℃，浸出4.5个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5.5；加入沉钪剂由苦杏仁酸和硼酸组成，苦杏仁酸和硼酸的摩尔比是5.5:1；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:5，温度为75℃。过滤得滤渣称重为127g，含钪量为5.31％，钪的回收率为73.3％。
对比例4
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与9kg NaOH和18kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间4小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经800Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照1.5:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到170℃，浸出4.5个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至6.0；加入沉钪剂由苦杏仁酸和硼酸组成，苦杏仁酸和硼酸的摩尔比是5.5:1；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:5，温度为75℃。过滤得滤渣称重为142g，含钪量为2.68％，钪的回收率为41.3％。
实施例5
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与9kg NaOH和18kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间4小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经800Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照1.5:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到170℃，浸出4.5个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5.5；加入沉钪剂由苦杏仁酸和硼酸组成，苦杏仁酸和硼酸的摩尔比是5.5:1；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:5，温度为75℃。过滤得滤渣称重为127g，含钪量为5.31％，钪的回收率为73.3％。
对比例5
赤泥(含钪92g/t)100kg磨至-325目通过80％与9kg NaOH和18kg褐煤混合后焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间4小时，焙烧后将焙烧物料按质量比1:1加水，球磨至200目通过95％，过滤后滤液为铝酸钠，滤渣经800Gs的磁选机磁选，磁选精矿即为铁精粉，磁选尾料和质量百分比含量为50％的硫酸溶液按照1.5:5的质量比混合；在反应釜中搅拌并加热到170℃，浸出4.5个小时，过滤，除去滤渣，得到滤液；将滤液pH值调整至5.5；加入沉钪剂由苦杏仁酸和硼酸组成，苦杏仁酸和硼酸的摩尔比是5.5:1；沉钪剂添加量与滤液的质量比为1:5，温度为85℃。过滤得滤渣称重为106g，含钪量为4.31％，钪的回收率为49.6％。

Claims (10)

1.一种赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)赤泥与增碱剂及还原剂混合后，置于750～950℃温度下焙烧；焙烧产物与水混合球磨后，进行固液分离，所得液体用于回收铝，所得渣相经过磁选分离回收铁，得到含钪渣；
所述增碱剂包括碳酸钠和/或氢氧化钠；
2)所述含钪渣与酸溶液混合后，置于密闭釜内进行反应浸出，固液分离，得到含钪浸出液和浸出渣；
3)所述含钪浸出液采用由苦杏仁酸和硼酸按质量比(5～10)∶1组成的复合沉钪剂进行沉淀钪，即得含钪产品。
2.根据权利要求1所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：赤泥与增碱剂及还原剂的质量比为(8～14)：(1～2)：(2～4)。
3.根据权利要求1或2所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：所述赤泥通过球磨预处理，球磨至-325目粉末质量占80％以上；所述还原剂为褐煤。
4.根据权利要求1所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：所述焙烧产物与水按质量比1:0.5～1.5混合。
5.根据权利要求1或4所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：所述焙烧产物球磨至-200目粉末质量占95％以上。
6.根据权利要求1、2或4所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：所述焙烧的温度为800～900℃，所述焙烧的时间为2～4小时。
7.根据权利要求1所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：所述含钪渣与浓度为40～60wt％硫酸溶液混合，置于密闭釜内，在150～200℃温度下，进行反应浸出。
8.根据权利要求1或7所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：所述硫酸溶液与富钪渣的质量比5:(1～2)；所述浸出的时间为4～6小时。
9.根据权利要求1、2、4或7所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：沉淀钪过程中，含钪浸出液的pH调节至4.5～5.5，温度维持在60～80℃。
10.根据权利要求1、2、4或7所述的赤泥综合回收有用金属的方法，其特征在于：所述复合沉钪剂的添加量为含钪浸出液质量的10～20％。
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