CN108529658B - 一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法。本发明主要包括以下几个步骤：1）以铝灰为原料，石灰作为脱硅剂，添加碱液进行球磨；2）得到的料浆进行碱性溶出，过滤得到残渣和溶出液；3）残渣用热水洗涤至中性，洗水用于稀释溶出液至Al2O3浓度为120‑140g/L；4）添加氢氧化铝晶种进行种分，过滤后得到氢氧化铝和种分母液；5）种分母液蒸发浓缩至Na2O浓度为190‑310 g/L后返回球磨段，除返回做晶种的氢氧化铝外，剩余部分洗涤干燥后得到氢氧化铝产品。用本方法处理铝灰，可有效回收铝灰中的氢氧化铝，工艺为首次利用拜耳法处理铝灰制得氢氧化铝产品，避免了环境污染，且资源得到有效利用。

Description

一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法
技术领域
本发明涉及铝灰回收领域，具体涉及一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法。
背景技术
铝灰是有色金属铝生产、消费和再利用过程中产生的固体废物，每生产1t原铝会产生30-50kg的铝灰。随着我国铝工业生产规模的不断扩大，铝灰的产生量也将不断增加。铝灰中主要含有Al、Al2O3、CaO、SiO2、AlN及氟化物等，存在有价铝资源同时还存在有害物质氟化物。目前，国内处理铝灰的方式一般是将其中含量高的铝以物理方法提取后，剩余铝灰铝灰渣废弃填埋，因此不仅造成铝资源浪费，同时对周边环境产生严重的污染。
目前已有一些专利公布了处理铝灰的方法。专利CN 105347361A公开了一种铝灰综合利用处理方法，该方法铝灰配碱粒后需要火法烧结，能量消耗较大；专利CN103060566A公开了一种铝灰中回收氧化铝和氯盐、氟盐的方法，但该工艺局限性较大，不适用于SiO2含量高的原料；专利CN 101973565A公开了一种用废铝灰生产氧化铝的方法，该工艺流程前段熔炼，后段浸出，同时存在火法与湿法回收流程，反应条件复杂。
发明内容
本发明提出了一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法，为首次利用铝灰作为原料，加压碱溶法回收氧化铝，可大大减少尾泥的产量，同时最大化回收铝灰中的铝资源。
实现本发明的技术方案是：一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法，包括以下步骤：
（1）球磨：在球磨机中加入铝灰、氧化钙和碱液，球磨至细度小于74μm的料浆占95%以上；
（2）碱溶：将步骤（1）球磨后料浆注入高压釜，在搅拌作用下高温高压溶出，得到的浆液过滤得到残渣和溶出液；
（3）稀释：用热水洗涤步骤（2）的残渣，得到洗涤液，将洗涤液加入到步骤（2）得到的溶出液中对溶出液进行稀释，得到种分原液；
（4）种分：向步骤（3）得到的种分原液中添加氢氧化铝晶种进行分解，种分后的氢氧化铝料浆过滤后得到种分母液和氢氧化铝，氢氧化铝用热水洗涤过滤得到氢氧化铝固体；
（5）干燥：洗涤过滤得到的氢氧化铝固体置于干燥窑中，100-110℃干燥得到氢氧化铝产品。
铝灰的化学成分为：Al2O3 60-85%、SiO2 3-8%、Na2O 3-15%、Fe2O3 0-3%、CaO 0-10%、TiO2 0-1%、F 1-13%。
所述步骤（1）中以重量百分比计，铝灰占90-95%，氧化钙占5-10%，加入碱液后液固比为(2.5-1.5):1。
所述步骤（2）中高温温度为260-300℃，高压压力为4-6 MPa，溶出时间为1-5 h。
所述步骤（3）中种分原液中Al2O3浓度为120-140 g/L，苛性比αk为1.7-2。
所述步骤（4）中将氢氧化铝晶种加入到种分原液后晶种分解的种子比为（2.5-3）：1。
所述步骤（4）中晶种分解的初温为60-70 ℃，自然降温至终温为40-50 ℃，分解时间为60-70 h。
所述步骤（4）中种分原液蒸发至Na2O的浓度为190-310g/L，得到循环母液，循环母液的苛性比为3.8-4.2，将循环母液替代碱液加入到步骤（1）中。
所述步骤（1）中碱液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为250 g/L-400 g/L，碱液的温度为80-100℃。
本发明的有益效果是：（1）本发明为首次采用全流程拜耳法处理铝灰，使铝灰中氧化铝进入铝酸钠溶液，且获得的氢氧化铝产品能够应用于实际生产中；（2）本发明考虑到铝灰反应活性差的特性，高压溶出获得高苛性比αk（1.7-2）的铝酸钠溶液，并仍在实现较高的分解率下获得合格的氢氧化铝产品，最大限度地回收铝灰中铝资源，同时避免铝灰作为废弃物长期堆存对土壤及地下水的污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程图。
图2是实施示例1得到的氢氧化铝产品XRD图谱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法，步骤如下：
铝灰原料的化学成分
Figure 968304DEST_PATH_IMAGE002
在铝灰中添加5%的氧化钙，按液固比为1.5:1加入400 g/L的碱液，在80 ℃条件下磨矿至细度小于74μm的料浆占95%以上，将料浆加入高压釜中，控制高压釜温度260 ℃，压力4 MPa，反应时间5 h，得到溶出料浆，过滤溶出料浆后得到滤液和残渣，得到铝灰中Al2O3的溶出率为89.41%。用热水洗涤残渣三次并收集洗液，用洗液稀释滤液至Al2O3浓度为140g/L，作为种分原液。按种子比2.50加入氢氧化铝晶种，控制初温为60 ℃，自然降温至终温为40 ℃，分解时间为60 h，种分分解率为51.35%，过滤后得到种分母液和氢氧化铝。种分母液蒸发至Na2O浓度为310 g/L；部分氢氧化铝返回做晶种，部分氢氧化铝经洗涤、过滤、烘干后得到氢氧化铝产品，达到冶金级氧化铝YS/T 803-2012的标准要求，其成分如下表。
Figure 416603DEST_PATH_IMAGE004
实施例2
一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法，步骤如下：
铝灰原料的化学成分
Figure 478231DEST_PATH_IMAGE006
在铝灰中添加7.5%的氧化钙，按液固比为2.2:1加入300 g/L的碱液，在90 ℃条件下磨矿至细度小于74μm的料浆占95%以上，将料浆加入高压釜中，控制高压釜温度280 ℃，压力5 MPa，反应时间3 h，得到溶出料浆，过滤溶出料浆后得到滤液和残渣，得到铝灰中Al2O3的溶出率为87.54%。用热水洗涤残渣三次并收集洗液，用洗液稀释滤液至Al2O3浓度为130 g/L，作为种分原液。按种子比2.70加入氢氧化铝晶种，控制初温为68 ℃，自然降温至终温为45 ℃，分解时间为64 h，种分分解率为50.64%，过滤后得到种分母液和氢氧化铝。种分母液蒸发至Na2O浓度为233 g/L；部分氢氧化铝返回做晶种，部分氢氧化铝经洗涤、过滤、烘干后得到氢氧化铝产品，达到冶金级氧化铝YS/T 803-2012的标准要求，其成分如下表。
Figure DEST_PATH_IMAGE007
实施例3
一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法，步骤如下：
铝灰原料的化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE009
在铝灰中添加10%的氧化钙，按液固比为2.5:1加入250 g/L的碱液，在100 ℃条件下磨矿至细度小于74μm的料浆占95%以上，将料浆加入高压釜中，控制高压釜温度300 ℃，压力6 MPa，反应时间1 h，得到溶出料浆，过滤溶出料浆后得到滤液和残渣，得到铝灰中Al2O3的溶出率为88.55%。用热水洗涤残渣三次并收集洗液，用洗液稀释滤液至Al2O3浓度为120 g/L，作为种分原液。按种子比3加入氢氧化铝晶种，控制初温为70 ℃，自然降温至终温为50 ℃，分解时间为70 h，种分分解率为51.40%，过滤后得到种分母液和氢氧化铝。种分母液蒸发至Na2O浓度为190 g/L；部分氢氧化铝返回做晶种，部分氢氧化铝经洗涤、过滤、烘干后得到氢氧化铝产品，达到冶金级氧化铝YS/T 803-2012的标准要求，其成分如下表。
Figure DEST_PATH_IMAGE011
实施例4
一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法，步骤如下：
铝灰原料的化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE013
在铝灰中添加5%的氧化钙，按液固比为2.5:1加入350 g/L的碱液，在90 ℃条件下磨矿至细度小于74μm的料浆占95%以上，将料浆加入高压釜中，控制高压釜温度280 ℃，压力6 MPa，反应时间1 h，得到溶出料浆，过滤溶出料浆后得到滤液和残渣，得到铝灰中Al2O3的溶出率为85.28%。用热水洗涤残渣三次并收集洗液，用洗液稀释滤液至Al2O3浓度为140g/L，作为种分原液。按种子比3加入氢氧化铝晶种，控制初温为65 ℃，自然降温至终温为42℃，分解时间为68 h，种分分解率为50.55%，过滤后得到种分母液和氢氧化铝。种分母液蒸发至Na2O浓度为270 g/L；部分氢氧化铝返回做晶种，部分氢氧化铝经洗涤、过滤、烘干后得到氢氧化铝产品，达到冶金级氧化铝YS/T 803-2012的标准要求，其成分如下表。
Figure DEST_PATH_IMAGE015
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种从铝灰中回收氢氧化铝的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）球磨：在球磨机中加入铝灰、氧化钙和碱液，球磨至细度小于74μm的料浆占95%以上；铝灰的化学成分为：Al2O3 60-85%、SiO2 3-8%、Na2O 3-15%、Fe2O3 0-3%、CaO 0-10%、TiO20-1%、F 1-13%”；
（2）碱溶：将步骤（1）球磨后料浆注入高压釜，在搅拌作用下高温高压溶出，高温温度为260-300℃，高压压力为4-6 MPa，溶出时间为1-5 h，得到的浆液过滤得到残渣和溶出液；
（3）稀释：用热水洗涤步骤（2）的残渣，得到洗涤液，将洗涤液加入到步骤（2）得到的溶出液中对溶出液进行稀释，得到种分原液；种分原液中Al2O3浓度为120-140 g/L，苛性比αk为1.7-2；
（4）种分：向步骤（3）得到的种分原液中添加氢氧化铝晶种进行分解，晶种分解的初温为60-70 ℃，自然降温至终温为40-50 ℃，分解时间为60-70 h；种分后的氢氧化铝料浆过滤后得到种分母液和氢氧化铝，氢氧化铝用热水洗涤过滤得到氢氧化铝固体；
（5）干燥：洗涤过滤得到的氢氧化铝固体置于干燥窑中，100-110℃干燥得到氢氧化铝产品。
2.根据权利要求1所述的从铝灰中回收氢氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤（1）中以重量百分比计，铝灰占90-95%，氧化钙占5-10%，加入碱液后液固比为(2.5-1.5):1。
3.根据权利要求1所述的从铝灰中回收氢氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤（4）中将氢氧化铝晶种加入到种分原液后晶种分解的种子比为（2.5-3）：1。
4.根据权利要求1所述的从铝灰中回收氢氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤（4）中种分原液蒸发至Na2O的浓度为190-310g/L，得到循环母液，循环母液的苛性比为3.8-4.2，将循环母液替代碱液加入到步骤（1）中。
5.根据权利要求1所述的从铝灰中回收氢氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤（1）中碱液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为250-400 g/L，碱液的温度为80-100℃。
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