CN108866318A

CN108866318A - 一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法

Info

Publication number: CN108866318A
Application number: CN201810706581.9A
Authority: CN
Inventors: 秦鹏; 李文玉; 黎方正; 周泉
Original assignee: Shenzhen Gold Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Gold Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本发明一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，包括步骤：（1）制浆：向赤泥中加入水，搅拌、洗涤，滤除多余水分得到水洗赤泥浆；（2）酸浸：向水洗赤泥浆中添加稀酸，搅拌、加热并保温，得到酸浸赤泥浆；（3）水热反应：将酸浸赤泥浆、碱性物质、还原剂和表面活性剂加入反应釜，超声分散，微波加热并保温，水热反应后得到混合浆料；（4）磁选：用箱式压滤机将混合浆料固液分离，分离后固相物质干燥、粉碎并用磁选机磁选，得到含铁物质。本发明工序简单、所用原料低廉、能耗少、安全环保、可操作性强，且赤泥中铁的回收率高，其回收率稳定地达85%以上，具有较好的社会和经济效益。

Description

一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法

技术领域

本发明涉及赤泥处理工艺，特别涉及一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法。

背景技术

铝土矿是工业上生产金属铝的最佳原料。根据美国地质调查局的数据，世界上铝土矿的资源量为550~750亿吨，其中，澳大利亚、几内亚和巴西三国已探明铝土矿的储量约占全球已探明总储量的60%。赤泥是制铝工业由铝土矿提取氧化铝时排出的污染性废渣。一般平均每生产1吨氧化铝，便附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第四大氧化铝生产国，每年排放的赤泥量高达数百万吨。因各种因素的制约，赤泥一直难以被充分利用，最后只能以大面积堆场堆放或筑坝湿法堆存的形式保存。这不仅占用大量土地资源，同时呈碱性的赤泥也容易对水土和环境造成严重污染。另外，就资源节约方面，部分高铁铝土矿及其赤泥中含有大量的氧化铁。如果这些赤泥中的铁不能被充分利用，将极大地造成资源的二次浪费，不利于资源的利用和人类的可持续发展。从全球来看，随着铝加工工业的发展和铝土矿品味的逐渐降低，赤泥的排放量将越来越大。因此，合理地处理和利用赤泥，不仅有利于实现经济的可持续发展，也符合目前国际社会对于环保的要求。

目前铝土矿及其产生的赤泥中铁的利用方法主要有两类：第一类是直接从铝土矿中还原铁，如重力沉降浓缩法、磁选和预焙烧磁选法等；第二类是直接从赤泥中得到铁，如还原焙烧−磁分离法、直接熔炼直接选矿法等。上述两类方法中铁的回收率低，但能耗高。为了改善上述方法的缺点，本领域技术人员做了大量地探索。例如中国专利（CN 103014216A）在碱性条件下，采用醇类、糖类或醛类等作为还原剂，将铝土矿或赤泥等含铁物料中的铁在90~350℃下水热还原出来，该方法适用性广、成本低廉，有利于含铁物料中铁的综合利用，但采用该方法时铁的回收率普遍较低。中国专利（CN 102976374B）使用氢氧化钠或铝酸钠将铝土矿或赤泥中的铁转化为磁铁矿，减少了赤泥的排放，提高了铁的回收率，但铁的回收率不稳定，同时苛性碱等化学试剂的大量使用也不利于环保。中国专利（CN 101323466A）提出了一种在有机醇溶液中将三氯化铁和氢氧化钠的混合物经水热处理以制备纳米四氧化三铁的方法，该方法作用的直接对象是三氯化铁，并非铝土矿或赤泥，制备工序太长，反应时间过久，不利于生产效率的提升。此外，某些研究人员还提出使用水合肼、硼氢化物等作为还原剂还原含铁物质中的铁，但是这些还原剂价格昂贵成本高，不适合在工业生产场合大规模应用。另外，在中国专利（CN 201110225589）和中国专利（CN 201210164515）中，技术人员提出先将含铁物料用无机酸等酸化处理、再加碱中和并制取氢氧化铁沉淀、再焙烧制取氧化铁，但该方法同样大量使用强碱性的化学试剂，易造成设备腐蚀，工序繁杂不易控制，也不利于环保。因此，开发一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法是实现节约资源、保护环境和提升经济和社会效益的有效途径。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法。通过该方法可以使赤泥中铁尽可能地得到提取和利用，有利于提升矿产资源的利用率。同时，该方法具备工艺简单、原料低廉和可操作性强等特点，特别适合在工业生产中应用。

本发明的解决方案是这样的：

一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）制浆：向赤泥中加入水，搅拌、洗涤，滤除多余水分得到水洗赤泥浆；

（2）酸浸：向水洗赤泥浆中添加稀酸，搅拌、加热并保温，得到酸浸赤泥浆；

（3）水热反应：将酸浸赤泥浆、碱性物质、还原剂和表面活性剂加入反应釜，超声分散，微波加热并保温，水热反应后得到混合浆料；

（4）磁选：用箱式压滤机将混合浆料固液分离，分离后的固相物质干燥、粉碎并用磁选机磁选，得到含铁物质。

优选地，所述稀酸是稀盐酸或稀硫酸的一种，所述稀酸的浓度为1~6 mol/L，所述稀酸和水洗赤泥浆的质量之比为(2~5)：1。

优选地，所述酸浸加热温度为50~100℃，所述酸浸的保温时间为30~60 min。

优选地，所述酸浸赤泥浆：碱性物质：还原剂：表面活性剂的质量比为(10~15)：(5~8)：(2~4)：1。

优选地，所述碱性物质为草木灰或石灰石的一种或两者混合，所述还原剂为木炭或煤粉中的一种或两者混合，所述表面活性剂为聚乙二醇。

优选地，所述超声分散时间为10~20 min，所述微波加热的频率为1~3 GHz，所述水热反应温度为150~200℃，所述水热反应时间为20~60 min。

优选地，所述干燥温度为50~80℃，所述磁选在场强100~150 kA/m下进行。

另外，在本发明所述技术方案中，凡未做特别说明的，均可采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

与现有方法相比，本发明具有以下优点：本发明中各类原材料易于获得、成本低廉、工序简单、能耗低、安全环保且可操作性强。另外，本发明在水热反应前预先用稀酸溶液处理赤泥，可以使赤泥中的铁元素尽可能浸出，有利于提高铁的回收率。据检测，使用本方法后赤泥中铁的回收率稳定地达85%以上，具有较好的社会和经济效益。

附图说明

图1 本发明方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中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作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。

（1）制浆：向赤泥中加入水，搅拌、洗涤，滤除多余水分得到水洗赤泥浆。

（2）酸浸：向水洗赤泥浆中添加浓度为1~6 mol/L的稀酸并搅拌，随后50~100℃加热并保温30~60 min，得到酸浸赤泥浆；其中，稀酸是稀盐酸或稀硫酸的一种，稀酸和水洗赤泥浆的质量之比为(2~5)：1。

（3）水热反应：将酸浸赤泥浆、碱性物质、还原剂和表面活性剂加入反应釜并超声分散10~20 min，同时用频率为1~3 GHz的微波加热至150~200℃并保温20~60 min，水热反应后得到混合浆料；其中，碱性物质为草木灰或石灰石的一种或两者混合，还原剂为木炭或煤粉中的一种或两者混合，表面活性剂为聚乙二醇；另外，水热反应时酸浸赤泥浆：碱性物质：还原剂：表面活性剂的质量比为(10~15)：(5~8)：(2~4)：1。

（4）磁选：用箱式压滤机将水热反应后的混合浆料固液分离，分离后的固相物质在50~80℃干燥、粉碎并用磁选机在场强100~150 kA/m下磁选，得到含铁物质。

实施例1

向赤泥中加入水，搅拌、洗涤，然后将多余水分滤除，得到水洗赤泥浆；其次，向8 Kg水洗赤泥浆中添加4 Kg浓度为1 mol/L的稀盐酸并搅拌，随后在50℃加热并保温30 min，得到酸浸赤泥浆；再次，将10 Kg酸浸赤泥浆、5 Kg草木灰、2 Kg木炭和1 Kg聚乙二醇加入反应釜并超声分散10 min，同时用频率为3 GHz的微波加热至200℃并保温20 min，水热反应后得到混合浆料；最后，用箱式压滤机将混合浆料固液分离，分离后的固相物质在80℃干燥、粉碎并用磁选机在场强145 kA/m下磁选，得到含铁物质。经检验发现，赤泥中铁的回收率达86%。

实施例2

向赤泥中加入水，搅拌、洗涤，然后将多余水分滤除，得到水洗赤泥浆；其次，向12 Kg水洗赤泥浆中添加3 Kg浓度为3 mol/L的稀硫酸并搅拌，随后在60℃加热并保温35 min，得到酸浸赤泥浆；再次，将11 Kg酸浸赤泥浆、6 Kg石灰石、3 Kg煤粉和1 Kg聚乙二醇加入反应釜并超声分散18 min，同时用频率为1.5 GHz的微波加热至150℃并保温30 min，水热反应后得到混合浆料；最后，用箱式压滤机将混合浆料固液分离，分离后的固相物质在70℃干燥、粉碎并用磁选机在场强100 kA/m下磁选，得到含铁物质。经检验发现，赤泥中铁的回收率达85%。

实施例3

向赤泥中加入水，搅拌、洗涤，然后将多余水分滤除，得到水洗赤泥浆；其次，向12 Kg水洗赤泥浆中添加4 Kg浓度为5 mol/L的稀盐酸并搅拌，随后在80℃加热并保温60 min，得到酸浸赤泥浆；再次，将13 Kg酸浸赤泥浆、7 Kg草木灰、3 Kg煤粉和1 Kg聚乙二醇加入反应釜并超声分散13 min，同时用频率为2 GHz的微波加热至165℃并保温40 min，水热反应后得到混合浆料；最后，用箱式压滤机将混合浆料固液分离，分离后的固相物质在60℃干燥、粉碎并用磁选机在场强135 kA/m下磁选，得到含铁物质。经检验发现，赤泥中铁的回收率达88%。

实施例4

向赤泥中加入水，搅拌、洗涤，然后将多余水分滤除，得到水洗赤泥浆；其次，向15 Kg水洗赤泥浆中添加7.5 Kg浓度为4 mol/L的稀盐酸并搅拌，随后在70℃加热并保温45 min，得到酸浸赤泥浆；再次，将15 Kg酸浸赤泥浆、5 Kg石灰石、2 Kg煤粉和1 Kg聚乙二醇加入反应釜并超声分散20 min，同时用频率为1 GHz的微波加热至170℃并保温50 min，水热反应后得到混合浆料；最后，用箱式压滤机将混合浆料固液分离，分离后的固相物质在50℃干燥、粉碎并用磁选机在场强110 kA/m下磁选，得到含铁物质。经检验发现，赤泥中铁的回收率达87%。

实施例5

向赤泥中加入水，搅拌、洗涤，然后将多余水分滤除，得到水洗赤泥浆；其次，向15 Kg水洗赤泥浆中添加3 Kg浓度为6 mol/L的稀硫酸并搅拌，随后在90℃加热并保温40 min，得到酸浸赤泥浆；再次，将15 Kg酸浸赤泥浆、8 Kg石灰石、4 Kg木炭和1 Kg聚乙二醇加入反应釜并超声分散15 min，同时用频率为2.5 GHz的微波加热至190℃并保温60 min，水热反应后得到混合浆料；最后，用箱式压滤机将混合浆料固液分离，分离后的固相物质在60℃干燥、粉碎并用磁选机在场强150 kA/m下磁选，得到含铁物质。经检验发现，赤泥中铁的回收率达89%。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，其特征在于，所述稀酸是稀盐酸或稀硫酸的一种，所述稀酸的浓度为1~6 mol/L，所述稀酸和水洗赤泥浆的质量之比为(2~5)：1。

3.根据权利要求1所述一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，其特征在于，所述酸浸加热温度为50~100℃，所述酸浸的保温时间为30~60 min。

4.根据权利要求1所述一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，其特征在于，所述酸浸赤泥浆：碱性物质：还原剂：表面活性剂的质量比为(10~15)：(5~8)：(2~4)：1。

5.根据权利要求1所述一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，其特征在于，所述碱性物质为草木灰或石灰石的一种或两者混合，所述还原剂为木炭或煤粉中的一种或两者混合，所述表面活性剂为聚乙二醇。

6.根据权利要求1所述一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，其特征在于，所述超声分散时间为10~20 min，所述微波加热频率为1~3 GHz，所述水热反应温度为150~200℃，所述水热反应时间为20~60 min。

7.根据权利要求1所述一种从赤泥中低成本高效分离含铁物质的方法，其特征在于，所述干燥温度为50~80℃，所述磁选在场强100~150 kA/m下进行。