CN107963645A - 一种低品位含铝原料的综合利用方法 - Google Patents

一种低品位含铝原料的综合利用方法 Download PDF

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Abstract

一种低品位含铝原料的综合利用方法，按以下步骤进行：将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合用苛性碱液浸出，浸出液中加入石灰乳或石灰进行停留反应，获得将铝酸三钙浆液过滤，获得高分子溶液；将高分子溶液加热蒸发制成苛性碱液；铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合二次溶出获得碳酸钙浆液；碳酸钙浆液过滤获得二次固相和二次滤液；碳酸钙滤液通入CO2碳酸化分解，获得碳酸化分解浆液；将碳酸化分解浆液分别制成氢氧化铝和石灰；浸出渣制成钙铁榴石。本发明的方法构成了低品位含铝原料综合利用新工艺的闭路循环，产品为超白氢氧化铝和钙铁榴石，其余物料均实现了流程内部循环利用。

Description

一种低品位含铝原料的综合利用方法
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种低品位含铝原料的综合利用方法。
背景技术
我国铝土矿资源较为丰富，但主要为一水硬铝石型，其主要特点是高铝、高硅、低铝硅比；全球铝土矿冶炼大国中，我国主要利用拜耳法处理一水硬铝石生产氧化铝，由于矿石铝硅比低，生产氧化铝的能耗、碱耗均高于国外以三水铝石为原料的氧化铝厂；随着我国铝工业的发展，生产用铝土矿铝硅比呈逐渐下降趋势，低铝硅比铝土矿增加了企业的生产成本，赤泥量的堆存增加了环保压力，为了寻求更经济的生产工艺来处理低品位铝土矿，广大科研工作者也在不懈的努力着，目前针对低品位铝土矿的处理方法主要有强化拜耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法等。
强化拜耳法是在拜耳法基础上进行改进以适应处理低品位铝土矿的方法，主要包括选矿拜耳法和石灰拜耳法；其中，选矿拜耳法采用选冶联合处理低品位铝土矿，流程相对简单，但存在物理选矿难度大、原矿消耗量大、氧化铝回收率低、浮选药剂影响拜耳法流程等问题，同时选矿过程产生大量铝硅比低于2的尾矿无法利用，造成资源的极大浪费；石灰拜耳法是在拜耳法基础上通过添加过量石灰以达到降低碱耗等作用，但石灰添加量大导致氧化铝溶出率大幅降低、赤泥排出量增加、赤泥沉降负荷增大等问题；烧结法主要包括碱石灰烧结法和石灰烧结法，但能耗高、生产成本高是其发展的主要短板；碱石灰烧结法属于湿法配料、湿法烧结，在烧结过程生料浆中40％左右的水分蒸发极大增加了生产总能耗；石灰烧结法存在石灰配比高、弃渣量大、熟料氧化铝浸出率低等问题；拜耳-烧结联合法包括串联法、并联法和混联法，能够处理低品位铝土矿，但存在流程复杂、能耗高等问题，目前已基本被拜耳法所取代；其它如酸法和酸碱联合法等工艺目前主要停留在实验室研究或半工业化阶段，存在氧化铝产品质量差、设备腐蚀严重等诸多问题。
纵观以上处理低品位铝土矿的方法，烧结法和拜耳-烧结联合法存在投资大、生产成本高等问题，石灰拜耳法是特定历史时期为解决碱耗问题而研发的，目前只有选矿拜耳法在中国铝业中州分公司应用；然而，经过近些年的工业实践，选矿拜耳法日益暴露出的问题已经严重阻碍了生产过程的正常运行，成为其继续推广发展的瓶颈；因此，针对我国大量的低品位一水硬铝石型铝土矿，开发高效经济处理的新方法势在必行。
发明内容
针对现有低品位铝土矿利用技术存在的上述问题，本发明提供一种低品位含铝原料的综合利用方法，通过对低品位铝土矿等含铝原料进行高温高碱浸出，提高铝土矿中氧化铝的回收率，降低副产品碱含量，使其可作为建材或土壤改良剂的原料，减少环境污染，提高经济效益。
本发明的方法按以下步骤进行：
(1)将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合，制成待浸出物料；铁酸钠的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.4～0.6，石灰的加入量按待浸出物料中CaO与Al2O3的质量比为0.6～0.8；所述的低品位含铝原料为低品位铝土矿、赤泥、粉煤灰或霞石，按重量百分比含Al2O350～70％；
(2)将苛性碱液与待浸出物料混合，混合比例按液固比为4.0～5.0，然后在230～275℃浸出反应0.5～1.5h，浸出反应完成后过滤分离，获得浸出渣和浸出液；所述的苛性碱液中氢氧化钠浓度为220～280g/L；
(3)向浸出液中加入石灰乳或石灰，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.2～1.6，然后在60～80℃进行停留反应，时间1.0～3.0h，停留反应完成后获得铝酸三钙浆液；所述的石灰乳中CaO的质量百分比为12～18％；
(4)将铝酸三钙浆液过滤，获得一次固相和一次滤液；将一次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得铝酸三钙滤饼和铝酸三钙洗液；一次滤液作为高分子溶液；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后加热蒸发，至氢氧化钠浓度为220～280g/L，制成苛性碱液，将全部苛性碱液中质量的90～95％返回步骤(1)使用；
(6)将铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合，在温度160～200℃条件下进行二次溶出反应，时间0.5～2.0h，反应完成后获得碳酸钙浆液；所述的蒸发母液中Na2CO3的浓度为100～200g/L，NaOH的浓度为10～20g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4～5；
(7)将碳酸钙浆液过滤，获得二次固相和二次滤液；将二次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得碳酸钙滤饼和碳酸钙洗液；二次滤液作为碳酸钙滤液；
(8)将碳酸钙滤液、碳酸钙洗液和步骤(5)中剩余的苛性碱液混合，获得混合液；向混合液中通入CO2，CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.0～1.5，完成碳酸化分解，获得碳酸化分解浆液；
(9)将碳酸化分解浆液过滤，获得三次固相和碳分母液；将三次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得氢氧化铝滤饼和氢氧化铝洗液；氢氧化铝滤饼经洗涤烘干后，得到的固相为氢氧化铝；
(10)将碳分母液和氢氧化铝洗液混合，通入高压蒸汽蒸发后过滤分离出蒸发母液和碳酸钠滤饼；高压蒸汽的通入量根据是：控制蒸发母液Na2CO3浓度为100～200g/L，NaOH浓度为10～20g/L；蒸发母液返回步骤(6)使用。
上述的步骤(2)中，浸出渣用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得钙铁榴石滤饼和钙铁榴石洗液；钙铁榴石洗液与浸出完成后的物料混合后一同过滤。
上述的步骤(7)中，碳酸钙滤饼在800～1050℃条件下焙烧1～3h，得到石灰。
上述的石灰加入90～100℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在12～18％的石灰乳，返回步骤(3)使用。
上述的碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿或铁锈混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.35～0.40，然后在800～1000℃条件下焙烧30～120min，制成铁酸钠，作为步骤(1)的原料使用。
上述方法中，步骤(2)中的主要反应为：
Al2O3+2NaOH+3H2O→2NaAl(OH)4，
Na2Fe2O4+4H2O→2Na+1+2Fe(OH)4 -1，
2Fe(OH)4 -1+3Ca(OH)2→3CaO·Fe2O3·6H2O+2OH-1
和3CaO·Fe2O3·6H2O+2[SiO2(OH)2]-2→3CaO·Fe2O3·2SiO2·2H2O+4OH-1+4H2O。
上述的钙铁榴石滤饼直接作为建材或土壤改良剂的原料。
上述方法中，步骤(3)中的主要反应式为：
2NaAl(OH)4+3Ca(OH)2→3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH
和Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3+2NaOH。
上述方法中，步骤(6)中的主要反应式为：
3CaO·Al2O3·6H2O+3Na2CO3→3CaCO3+2NaAl(OH)4+4NaOH。
上述的碳酸钙滤饼焙烧步骤主要反应为：
CaCO3→CaO+CO2。
上述的消化步骤主要反应为：
CaO+H2O→Ca(OH)2。
上述步骤(8)中的主要反应式为：
2NaAl(OH)4+CO2→2Al(OH)3+Na2CO3+H2O。
上述的制备铁酸钠的主要反应为：
Na2CO3+Fe2O3→Na2Fe2O4+CO2。
上述的钙铁榴石滤饼中固体部分的化学碱质量百分比为0.1～0.5％。
上述的浸出液中Al2O3的含量在80～120g/L。
上述的氢氧化铝成品按质量百分比含水≤2％，含碱≤0.6％。
上述方法的氧化铝回收率在60～90％。
上述的铁精矿或铁锈按质量百分比含Fe2O3 90％以上。
本发明的方法构成了低品位含铝原料综合利用新工艺的闭路循环，进入系统的原料除低品位铝土矿外，只有少量作为损耗补充的碳酸钠和价格低廉的铁精矿，以及水和CO2，而产品为超白氢氧化铝和钙铁榴石，其余物料均实现了流程内部循环利用，真正实现了变废为宝和零污染物排放。
与现有的低品位铝土矿利用技术相比，本发明的特点和有益效果如下：
(1)流程简单，易于实现；采用高温高碱湿法浸出工艺，有效避免了现有技术采用高温烧结法从铝土矿中回收有价金属工艺中因铝土矿铝硅比低导致烧成温度难于控制和烧结工艺能耗高的问题；采用此法，含铝原料中氧化铝溶出率高达83％以上，实现了降低能耗，提高低品位铝土矿综合利用价值的目的，各个环节的产物都可以进行循环利用，为低品位铝土矿提取有价金属提供了一条经济有效的技术途径；
(2)生成的固态氢氧化铝具有高分散性、最低的氧化硅及氧化钠含量、较高的白色度，是国内外市场上需求量很高的一种工业产品，也可以作为生产氧化铝的焙烧原料，或者作为拜耳法流程中种子分解过程中的活性细晶种；
(3)可以高效处理低品位铝土矿及其他含铝物料，生成的副产品钙铁榴石化学碱含量为0.1～0.5％，可作为生产建筑涂料，生产水泥的熟料，砖、耐火材料、人行步道板、道路装饰材料的优质原材料；也可作为黑色冶金业烧结料的熔剂填料，矿山巷道、冲沟、矿场、盐化土壤等有垃圾的建筑区重新耕作时的非活性骨料，以及贫铁土壤的改性剂等。真正实现无废排放的综合利用，除经济效益外，社会效益和环境效益也很显著；
(4)通过铁酸钠合成过程，将低品质的碳酸钠转化成高品质的苛性碱，提高了本工艺的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例1的低品位含铝原料的综合利用方法流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例中的铁锈为废旧钢铁在去除铁锈过程中形成的铁锈废料。
本发明实施例中的钙铁榴石可作为生产水泥的熟料，生产砖、耐火材料、人行步道板、道路装饰材料的优质原材料，也可作为黑色冶金业烧结料的熔剂填料，矿山巷道、冲沟、矿场、盐化土壤等有垃圾的建筑区重新耕作时的非活性骨料，以及贫铁土壤的改性剂等。
本发明的硅铝比为SiO2与Al2O3的质量比。
本发明的液固比为苛性碱液与待浸出物料的质量比。
本发明实施例中的高压蒸汽的温度158℃，压力0.6MPa。
本发明实施例中铁精矿或铁锈按质量百分比含Fe2O3 90％以上，粒度≤100目。
本发明实施例中苛性碱液的αk值为15～30。
本发明实施例中碳分母液的αk值为2～3。
本发明实施例中浸出液的αk值为4.0～5.0。
本发明实施例中一次滤液的Al2O3浓度8～12g/L，NaOH浓度160～180g/L，αk值为20～30。
本发明实施例中二次滤液的Al2O3浓度70～90g/l，NaOH浓度140～160g/l，αk值为2.5～3.5。
实施例1
流程如图1所示，按以下步骤进行：
(1)采用的低品位含铝原料为低品位铝土矿；将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合，制成待浸出物料；铁酸钠的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.6，石灰的加入量按待浸出物料中CaO与Al2O3的质量比为0.8；所述的低品位铝土矿按重量百分比含Al2O370％，铝硅比为5.5；
(2)将苛性碱液与待浸出物料混合，混合比例按液固比为5.0，然后在275℃浸出反应0.5h，浸出反应完成后过滤分离，获得浸出渣和浸出液；所述的苛性碱液中氢氧化钠浓度为280g/L；浸出渣用95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍，获得钙铁榴石滤饼和钙铁榴石洗液；钙铁榴石洗液与浸出完成后的物料混合后一同过滤；钙铁榴石滤饼中固体部分的化学碱质量百分比为0.5％；浸出液中Al2O3的含量在120g/L；
(3)向浸出液中加入石灰乳，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.6，然后在80℃进行停留反应，时间1.0h，停留反应完成后获得铝酸三钙浆液；石灰乳中CaO的质量百分比为18％；
(4)将铝酸三钙浆液过滤，获得一次固相和一次滤液；将一次固相用95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍，获得铝酸三钙滤饼和铝酸三钙洗液；一次滤液作为高分子溶液；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后加热蒸发，至氢氧化钠浓度为280g/L，制成苛性碱液，将全部苛性碱液中质量的95％返回步骤(1)使用；
(6)将铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合，在温度200℃条件下进行二次溶出反应，时间0.5h，反应完成后获得碳酸钙浆液；所述的蒸发母液中Na2CO3的浓度为200g/L，NaOH的浓度为20g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为5；
(7)将碳酸钙浆液过滤，获得二次固相和二次滤液；将二次固相用95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍，获得碳酸钙滤饼和碳酸钙洗液；二次滤液作为碳酸钙滤液；碳酸钙滤饼在1050℃条件下焙烧1h，得到石灰；石灰加入100℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在18％的石灰乳，返回步骤(3)使用；
(8)将碳酸钙滤液、碳酸钙洗液和步骤(5)中剩余的苛性碱液混合，获得混合液；向混合液中通入CO2，CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.5，完成碳酸化分解，获得碳酸化分解浆液；
(9)将碳酸化分解浆液过滤，获得三次固相和碳分母液；将三次固相用95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍，获得氢氧化铝滤饼和氢氧化铝洗液；氢氧化铝滤饼经洗涤烘干后，得到的固相为氢氧化铝，按质量百分比含水≤2％，含碱≤0.6％；
(10)将碳分母液和氢氧化铝洗液混合，通入高压蒸汽蒸发后过滤分离出蒸发母液和碳酸钠滤饼；高压蒸汽的通入量根据是：控制蒸发母液Na2CO3浓度为200g/L，NaOH浓度为20g/L；蒸发母液返回步骤(6)使用；碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.40，然后在1000℃条件下焙烧30min，制成铁酸钠，作为步骤(1)的原料使用；
氧化铝回收率82％。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.4，CaO与Al2O3的质量比为0.6；低品位铝土矿按重量百分比含Al2O3 50％，铝硅比为3.0；
(2)苛性碱液与待浸出物料混合比例按液固比为4.0，230℃浸出反应1.5h，苛性碱液中氢氧化钠浓度为220g/L；浸出渣用80℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.5倍；钙铁榴石滤饼中固体部分的化学碱质量百分比为0.1％；浸出液中Al2O3的含量在80g/L；
(3)向浸出液中加入石灰乳，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.2，然后在60℃进行停留反应，时间3.0h，石灰乳中CaO的质量百分比为12％；
(4)一次固相用80℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后蒸发至氢氧化钠浓度为220g/L，全部苛性碱液中质量的90％返回步骤(1)使用；
(6)二次溶出反应温度160℃，时间2.0h，蒸发母液中Na2CO3的浓度为100g/L，NaOH的浓度为10g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4；
(7)二次固相用80℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍；碳酸钙滤饼在800℃条件下焙烧3h，得到石灰；石灰加入90℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在12％的石灰乳；
(8)混合液中通入CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.0；
(9)三次固相用80℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.5倍；
(10)控制蒸发母液Na2CO3浓度为100g/L，NaOH浓度为10g/L；碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.35，然后在800℃条件下焙烧120min；氧化铝回收率90％。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.5，CaO与Al2O3的质量比为07；低品位铝土矿按重量百分比含Al2O360％，铝硅比为4.0；
(2)苛性碱液与待浸出物料混合比例按液固比为4.5，255℃浸出反应1h，苛性碱液中氢氧化钠浓度为250g/L；浸出渣用90℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.2倍；钙铁榴石滤饼中固体部分的化学碱质量百分比为0.3％；浸出液中Al2O3的含量在100g/L；
(3)向浸出液中加入石灰乳，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.4，然后在70℃进行停留反应，时间2.0h，石灰乳中CaO的质量百分比为16％；
(4)一次固相用90℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.2倍；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后蒸发至氢氧化钠浓度为250g/L，全部苛性碱液中质量的93％返回步骤(1)使用；
(6)二次溶出反应温度180℃，时间1.0h，蒸发母液中Na2CO3的浓度为150g/L，NaOH的浓度为15g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4.5；
(7)二次固相用90℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.2倍；碳酸钙滤饼在950℃条件下焙烧2h，得到石灰；石灰加入95℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在16％的石灰乳；
(8)混合液中通入CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.3；
(9)三次固相用90℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.2倍；
(10)控制蒸发母液Na2CO3浓度为150g/L，NaOH浓度为15g/L；碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.38，然后在900℃条件下焙烧80min；氧化铝回收率80％。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于：
(1)待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.5，CaO与Al2O3的质量比为0.7；低品位铝土矿按重量百分比含Al2O3 65％，铝硅比为5；
(2)苛性碱液与待浸出物料混合比例按液固比为4.8，260℃浸出反应0.8h，苛性碱液中氢氧化钠浓度为270g/L；浸出渣用92℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.8倍；钙铁榴石滤饼中固体部分的化学碱质量百分比为0.4％；浸出液中Al2O3的含量在110g/L；
(3)向浸出液中加入石灰，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.5，然后在75℃进行停留反应，时间1.5h；
(4)一次固相用92℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.8倍；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后蒸发至氢氧化钠浓度为270g/L，全部苛性碱液中质量的94％返回步骤(1)使用；
(6)二次溶出反应温度190℃，时间0.8h，蒸发母液中Na2CO3的浓度为180g/L，NaOH的浓度为18g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4.5；
(7)二次固相用92℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.8倍；碳酸钙滤饼在1000℃条件下焙烧1.5h，得到石灰；
(8)混合液中通入CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.4；
(9)三次固相用93℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.8倍；
(10)控制蒸发母液Na2CO3浓度为180g/L，NaOH浓度为18g/L；碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁锈混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.39，然后在950℃条件下焙烧60min；氧化铝回收率75％。
实施例5
方法同实施例1，不同点在于：
(1)待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.5，CaO与Al2O3的质量比为0.7；低品位铝土矿按重量百分比含Al2O3 55％，铝硅比为3.5；
(2)苛性碱液与待浸出物料混合比例按液固比为4.5，245℃浸出反应1.2h，苛性碱液中氢氧化钠浓度为230g/L；浸出渣用85℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.4倍；钙铁榴石滤饼中固体部分的化学碱质量百分比为0.2％；浸出液中Al2O3的含量在85g/L；
(3)向浸出液中加入石灰，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.3，然后在65℃进行停留反应，时间2.5h；
(4)一次固相用85℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.4倍；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后蒸发至氢氧化钠浓度为230g/L，全部苛性碱液中质量的91％返回步骤(1)使用；
(6)二次溶出反应温度170℃，时间1.5h，蒸发母液中Na2CO3的浓度为120g/L，NaOH的浓度为12g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4.5；
(7)二次固相用85℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.4倍；碳酸钙滤饼在850℃条件下焙烧2.5h，得到石灰；
(8)混合液中通入CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.2；
(9)三次固相用85℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.4倍；
(10)控制蒸发母液Na2CO3浓度为120g/L，NaOH浓度为12g/L；碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁锈混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.36，然后在850℃条件下焙烧90min；氧化铝回收率85％。
实施例6
方法同实施例1，不同点在于：
(1)采用的低品位含铝原料为拜耳法外排赤泥或赤泥库中堆存的赤泥，按重量百分比含Al2O3 50％；待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.4，CaO与Al2O3的质量比为0.6；
(2)苛性碱液与待浸出物料混合比例按液固比为4.0，浸出反应温度255℃，时间1h，苛性碱液中氢氧化钠浓度为220g/L；浸出渣用80℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.5倍；浸出液中Al2O3的含量在40g/L；
(3)向浸出液中加入石灰乳，按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.2，在60℃停留反应3.0h；石灰乳中CaO的质量百分比为12％；
(4)一次固相用80℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.5倍；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后蒸发至氢氧化钠浓度为260g/L，全部苛性碱液中质量的90％返回步骤(1)使用；石灰加入90℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在12％的石灰乳；
(6)二次溶出反应温度160℃，时间2.0h，蒸发母液中Na2CO3的浓度为100g/L，NaOH的浓度为10g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4；
(7)二次固相用80℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.5倍；碳酸钙滤饼在800℃条件下焙烧3h；
(8)混合液中CO2的通入量按CO2与Al2O3的质量比为1.0；
(9)三次固相用80℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的1.5倍；
(10)蒸发母液Na2CO3浓度为100g/L，NaOH浓度为10g/L；碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.35，在800℃条件下焙烧120min；氧化铝回收率在60％。
实施例7
方法同实施例1，不同点在于：
(1)采用的低品位含铝原料为粉煤灰，按重量百分比含Al2O3 70％；待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.6，CaO与Al2O3的质量比为0.8；
(2)苛性碱液与待浸出物料混合比例按液固比为5.0，浸出反应温度230℃，时间1.5h，苛性碱液中氢氧化钠浓度为280g/L；浸出渣用95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍；浸出液中Al2O3的含量在120g/L；
(3)向浸出液中加入石灰乳，按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.6，在80℃停留反应1.0h；石灰乳中CaO的质量百分比为18％；
(4)一次固相用95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后蒸发至氢氧化钠浓度为220g/L，全部苛性碱液中质量的93％返回步骤(1)使用；石灰加入100℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在18％的石灰乳；
(6)二次溶出反应温度200℃，时间0.5h，蒸发母液中Na2CO3的浓度为200g/L，NaOH的浓度为20g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为5；
(7)二次固相用95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍；碳酸钙滤饼在1050℃条件下焙烧1h；
(8)混合液中CO2的通入量按CO2与Al2O3的质量比为1.5；
(9)三次固相用95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5倍；
(10)蒸发母液Na2CO3浓度为200g/L，NaOH浓度为20g/L；碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.40，在1000℃条件下焙烧30min；氧化铝回收率在70％。
实施例8
方法同实施例1，不同点在于：
(1)采用的低品位含铝原料为霞石，按重量百分比含Al2O360％；待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.5，CaO与Al2O3的质量比为0.7；
(2)苛性碱液与待浸出物料混合比例按液固比为4.5，浸出反应温度275℃，时间0.5h，苛性碱液中氢氧化钠浓度为260g/L；浸出渣用90℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.8倍；浸出液中Al2O3的含量在90g/L；
(3)向浸出液中加入石灰乳，按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.4，在70℃停留反应2.0h；石灰乳中CaO的质量百分比为15％；
(4)一次固相用90℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.8倍；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后蒸发至氢氧化钠浓度为280g/L，全部苛性碱液中质量的95％返回步骤(1)使用；石灰加入95℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在15％的石灰乳；
(6)二次溶出反应温度180℃，时间1.0h，蒸发母液中Na2CO3的浓度为150g/L，NaOH的浓度为15g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4.5；
(7)二次固相用90℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.8倍；碳酸钙滤饼在900℃条件下焙烧2h；
(8)混合液中CO2的通入量按CO2与Al2O3的质量比为1.3；
(9)三次固相用90℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.8倍；
(10)蒸发母液Na2CO3浓度为150g/L，NaOH浓度为15g/L；碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.38，在900℃条件下焙烧90min；氧化铝回收率在80％。

Claims (8)

1.一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合，制成待浸出物料；铁酸钠的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.4～0.6，石灰的加入量按待浸出物料中CaO与Al2O3的质量比为0.6～0.8；所述的低品位含铝原料为低品位铝土矿、赤泥、粉煤灰或霞石，按重量百分比含Al2O3 50～70％；
(2)将苛性碱液与待浸出物料混合，混合比例按液固比为4.0～5.0，然后在230～275℃浸出反应0.5～1.5h，浸出反应完成后过滤分离，获得浸出渣和浸出液；所述的苛性碱液中氢氧化钠浓度为220～280g/L；
(3)向浸出液中加入石灰乳或石灰，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.2～1.6，然后在60～80℃进行停留反应，时间1.0～3.0h，停留反应完成后获得铝酸三钙浆液；所述的石灰乳中CaO的质量百分比为12～18％；
(4)将铝酸三钙浆液过滤，获得一次固相和一次滤液；将一次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得铝酸三钙滤饼和铝酸三钙洗液；一次滤液作为高分子溶液；
(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后加热蒸发，至氢氧化钠浓度为220～280g/L，制成苛性碱液，将全部苛性碱液中质量的90～95％返回步骤(1)使用；
(6)将铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合，在温度160～200℃条件下进行二次溶出反应，时间0.5～2.0h，反应完成后获得碳酸钙浆液；所述的蒸发母液中Na2CO3的浓度为100～200g/L，NaOH的浓度为10～20g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4～5；
(7)将碳酸钙浆液过滤，获得二次固相和二次滤液；将二次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得碳酸钙滤饼和碳酸钙洗液；二次滤液作为碳酸钙滤液；
(8)将碳酸钙滤液、碳酸钙洗液和步骤(5)中剩余的苛性碱液混合，获得混合液；向混合液中通入CO2，CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.0～1.5，完成碳酸化分解，获得碳酸化分解浆液；
(9)将碳酸化分解浆液过滤，获得三次固相和碳分母液；将三次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得氢氧化铝滤饼和氢氧化铝洗液；氢氧化铝滤饼经洗涤烘干后，得到的固相为氢氧化铝；
(10)将碳分母液和氢氧化铝洗液混合，通入高压蒸汽蒸发后过滤分离出蒸发母液和碳酸钠滤饼；高压蒸汽的通入量根据是：控制蒸发母液Na2CO3浓度为100～200g/L，NaOH浓度为10～20g/L；蒸发母液返回步骤(6)使用。
2.根据权利要求1所述的一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于步骤(2)中，浸出渣用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得钙铁榴石滤饼和钙铁榴石洗液；钙铁榴石洗液与浸出完成后的物料混合后一同过滤。
3.根据权利要求1所述的一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于步骤(7)中，碳酸钙滤饼在800～1050℃条件下焙烧1～3h，得到石灰。
4.根据权利要求3所述的一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于获得的石灰加入90～100℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在12～18％的石灰乳，返回步骤(3)使用。
5.根据权利要求1所述的一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于步骤(10)获得的碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿或铁锈混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.35～0.40，然后在800～1000℃条件下焙烧30～120min，制成铁酸钠，作为步骤(1)的原料使用。
6.根据权利要求1所述的一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于所述的铁精矿或铁锈按质量百分比含Fe2O3 90％以上。
7.根据权利要求1所述的一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于氧化铝回收率在60～90％。
8.根据权利要求1所述的一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于所述的氢氧化铝成品按质量百分比含水≤2％，含碱≤0.6％。
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