CN109179463A - 一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝资源的利用的方法，尤其涉一种拜耳‑赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法。本发明主要包括如下步骤：（1）原矿浆制备；（2）溶出；（3）赤泥分离洗涤；（4）精滤；（5）种子分解；（6）氢氧化铝分离洗涤；（7）氧化铝焙烧；（8）母液蒸发及碱液调配；（9）赤泥选铁；（10）铁酸钠合成；（11）赤泥浆制备；（12）赤泥溶出；（13）高铁产物固液分离洗涤；（14）二次母液调配；（15）赤泥溶出液合流；（16）循环母液蒸发及碱液调配。本发明解决了现有氧化铝行业产生赤泥无法得到有效利用，造成极大的环境污染和资源的浪费。将赤泥充分利用，减轻对环境的压力，实现了氧化铝行业的清洁生产。

Description

一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法
技术领域
本发明涉及一种铝资源的利用的方法，尤其涉一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法。
背景技术
氧化铝工业是我国的基础原材料工业之一。我国的氧化铝工业1953年从第一个设计年产3.5万吨的氧化铝厂（山东铝厂）起步，至2017年氧化铝生产能力超过7000万吨，氧化铝产量达6902万吨，无论是生产能力还是产量都居世界第一位。
我国已探明的铝土矿资源量在世界上列于第六位，前五位分别是：几内亚、澳大利亚、印度、越南、巴西。我国的铝土矿以一水硬铝石型铝土矿（约占98%以上）为主，国外的铝土矿多为三水铝石型铝土矿，还有部分一水软铝石型铝土矿。我国的铝土矿大部分都是高铝高硅型铝土矿，目前氧化铝生产处理的铝土矿Al2O3含量多在53%～66%的范围内，SiO2含量多在5%～15%的范围内，氧化铝与氧化硅的质量比（A/S）在3.5～13的范围内，除广西自治区外，其余各省氧化铝企业使用的铝土矿A/S多在4～6.5的范围内。每生产一吨氧化铝产出的废渣——赤泥量在0.95～1.3吨，按平均1.125吨计，每年将产出赤泥7800万吨。目前都是采用建设堆场将赤泥进行堆存而弃之不用，赤泥堆存的高度按40米计算，每年将新增占用土地面积超过161.7公顷（2465亩）。另外，排出的赤泥还带有一定量的碱，即便采取了有效的防渗措施，对环境仍然具有潜在的危害。
因此，迫切需要大力推行氧化铝行业的清洁生产，搞好赤泥的综合利用，变废为宝，减轻氧化铝生产对环境的压力，保持氧化铝行业的可持续发展。为此，开展赤泥用量大、成本低、市场容量大、可实现大规模工业化生产和实际应用的工艺技术研究，不但十分必要，而且十分紧迫。
发明内容
发明目的：
为解决上述技术问题本发明提供一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法。将赤泥充分利用，回收赤泥中的氧化铝和碱，另外产生的高铁产物可以用作生产水泥熟料、制砖或炼铁原料，总体上减轻了对环境的压力，实现了氧化铝行业的清洁生产。
技术方案：
一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，包括如下步骤：
（1）原矿浆制备：铝资源与循环碱液、石灰混合磨制，制备成原矿浆，磨制成颗粒；
（2）溶出：将合格的原矿浆送入溶出系统进行溶出，产生溶出后矿浆，铝资源中铝部分进入溶液，形成铝酸钠溶液，固相为溶出赤泥；
（3）赤泥分离洗涤：溶出后矿浆进行赤泥分离洗涤，液相为铝酸钠溶液，固相为拜耳法赤泥；
（4）精滤：赤泥分离洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳或铝酸三钙的一种作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到精液和精滤滤饼；
（5）种子分解：精滤得来的精液与氢氧化铝晶种进行混合，分解得到氢氧化铝浆液；
（6）氢氧化铝分离洗涤：氢氧化铝浆液经过过滤机，进行固液分离和洗涤，得到分解母液和氢氧化铝固体；
（7）氧化铝焙烧：氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
（8）母液蒸发及碱液调配：步骤（6）得到的分解母液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；
（9）赤泥选铁：步骤（3）中赤泥分离洗涤得到的赤泥进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
（10）铁酸钠合成：步骤（9）中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤（8）中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在高温下烧结一定时间制备出含铁酸钠的烧结料；
（11）赤泥浆制备：将步骤（10）的含铁酸钠的烧结料、步骤（9）的低铁赤泥、步骤（4）得到的精滤滤饼、高分子比碱液以及石灰或石灰乳按一定比例混合制备成赤泥浆液；
（12）赤泥溶出：步骤（11）中合格的赤泥浆液送入赤泥溶出系统，在一定温度和时间下进行溶出，溶出过程中赤泥中的碱和铝进入赤泥溶出浆液，固相形成以铁水化石榴石（3CaO·Fe2O3·2SiO2·H2O）为主要物相的高铁产物；
（13）高铁产物固液分离洗涤：对步骤（12）的赤泥溶出浆液进行固液分离洗涤，分离液相为赤泥溶出液，固相为高铁产物；
（14）二次母液调配：步骤（13）的固液分离得到的部分赤泥溶出液与氢氧化钠混合进行碱液调配，得到高分子比碱液，调配好得到高分子比碱液送至步骤（11）赤泥浆制备工序进行配料，循环使用；
（15）赤泥溶出液合流：将步骤（13）剩余的赤泥溶出液与步骤（6）得到的分解母液合流溶液；
（16）循环母液蒸发及碱液调配：将步骤（15）的得到的合流溶液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；结晶碱在步骤（10）中进行铁酸钠合成。
步骤（1）所述的铝资源为一水硬铝石型铝土矿、一水软铝石型铝土矿或三水型铝土矿中的一种或几种的混合资源；所述磨制的粒径在-100目至-400目。
所述的步骤（2）中溶出温度：一水软铝石型铝土矿、一水硬铝石型铝土矿或混合铝土矿溶出温度是200-300℃，溶出时间是10-120分钟；三水型铝土矿105-180℃，溶出时间5-60分钟。
步骤（2）中的溶液中Na2O与Al2O3的分子比为(1.2-1.5):1；所述的中拜耳法赤泥分离洗涤采用沉降槽、过滤机或压滤机中的一种。
所述的步骤（5）分解时间为30-60小时。
所述的步骤（7）中氢氧化铝固体高温焙烧温度为950-1150℃，氧化铝焙烧采用回转窑、气态悬浮焙烧炉或循环流化床焙烧炉中的一种。
步骤（9）中赤泥选铁采用重选或磁选中的一种。
步骤（10）所述的烧结条件为800-1100℃下烧结10-120分钟。
所述的步骤（11）所述的高分子比碱液浓度Na2OK 为180-300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为(20-40)：1；所述的步骤（11）中铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、石灰或石灰乳的配料比例转化为相应元素的摩尔比，Al:Na摩尔比为1：(5-18)；Fe:Ca:Si摩尔比为1：(1-2)：(0.7-1.5)。
所述的步骤（12）中溶出温度180-300℃，溶出时间20-120分钟；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有3%-15%的水化石榴石和1%-6%的水合铝硅酸钠。
优点及效果：
本发明将拜耳法产生的赤泥充分利用，回收赤泥中的氧化铝和碱，产生的铝酸钠溶液返回拜耳法合流，形成新型的串联法工艺，另外产生的高铁产物可以用作生产水泥熟料、制砖或炼铁原料，总体上减轻了对环境的压力，实现了氧化铝行业的清洁生产。与现行拜耳法相比具有氧化铝回收率高，碱耗低（拜耳法赤泥铝硅比1.0-1.6，钠硅比0.3-0.5；高铁产物铝硅比0.1-0.3，钠硅比0.01-0.03）的优点。
本发明方法过程中产生的物质可以在方法过程中循环利用，更加环保。
附图说明
图1为本发明的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，包括如下步骤：
（1）原矿浆制备：铝资源与循环碱液、石灰混合磨制，制备成原矿浆，磨制成颗粒；
（2）溶出：将合格的原矿浆送入溶出系统进行溶出，产生溶出后矿浆，铝资源中铝部分进入溶液，形成铝酸钠溶液，固相为溶出赤泥；
（3）赤泥分离洗涤：溶出后矿浆进行赤泥分离洗涤，液相为铝酸钠溶液，固相为拜耳法赤泥；
（4）精滤：赤泥分离洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳或铝酸三钙的一种作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到精液和精滤滤饼；
（5）种子分解：精滤得来的精液与氢氧化铝晶种进行混合，分解得到氢氧化铝浆液；
（6）氢氧化铝分离洗涤：氢氧化铝浆液经过过滤机，进行固液分离和洗涤，得到分解母液和氢氧化铝固体；
（7）氧化铝焙烧：氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；所述的步骤（7）中氧化铝产品作为电解铝工业的原料生产铝锭；
（8）母液蒸发及碱液调配：步骤（6）得到的分解母液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；
（9）赤泥选铁：步骤（3）中赤泥分离洗涤得到的赤泥进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
（10）铁酸钠合成：步骤（9）中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤（8）中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在高温下烧结一定时间制备出含铁酸钠的烧结料；
（11）赤泥浆制备：将步骤（10）的含铁酸钠的烧结料、步骤（9）的低铁赤泥、步骤（4）得到的精滤滤饼、高分子比碱液以及石灰或石灰乳按一定比例混合制备成赤泥浆液；
（12）赤泥溶出：步骤（11）中合格的赤泥浆液送入赤泥溶出系统，在一定温度和时间下进行溶出，溶出过程中赤泥中的碱和铝进入赤泥溶出浆液，固相形成以铁水化石榴石（3CaO·Fe2O3·2SiO2·H2O）为主要物相的高铁产物；
（13）高铁产物固液分离洗涤：对步骤（12）的赤泥溶出浆液进行固液分离洗涤，分离液相为赤泥溶出液，固相为高铁产物；所述的步骤（13）中高铁产物可以用作生产水泥熟料、制砖或炼铁原料；
（14）二次母液调配：步骤（13）的固液分离得到的部分赤泥溶出液与氢氧化钠混合进行碱液调配，得到高分子比碱液，调配好得到高分子比碱液送至步骤（11）赤泥浆制备工序进行配料，循环使用；
（15）赤泥溶出液合流：将步骤（13）剩余的赤泥溶出液与步骤（6）得到的分解母液合流，得到合流溶液；
（16）循环母液蒸发及碱液调配：将步骤（15）的得到的合流溶液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；结晶碱在步骤（10）中进行铁酸钠合成。
上述步骤（13）中的赤泥溶出液一部分在步骤（14）中进行二次母液调配，剩余部分到步骤（16）进行母液蒸发及碱液调配，也就是剩余部分的赤泥溶出液与步骤（6）得到的分解母液合流，形成新型的串联法工艺，大大减少了整个生产工艺的废渣。
步骤（1）所述的铝资源为一水硬铝石型铝土矿、一水软铝石型铝土矿或三水型铝土矿中的一种或几种的混合资源；所述磨制的粒径在-100目至-400目。这里的-100目至-400目是指取过100目到400目筛通过的粉末。
所述的步骤（2）中溶出温度：一水软铝石型铝土矿、一水硬铝石型铝土矿或混合铝土矿溶出温度是200-300℃，溶出时间是10-120分钟；三水型铝土矿105-180℃，溶出时间5-60分钟。
步骤（2）中的溶液中Na2O与Al2O3的分子比为(1.2-1.5):1；所述的中拜耳法赤泥分离洗涤采用沉降槽、过滤机或压滤机中的一种。
所述的步骤（5）分解时间为30-60小时。
所述的步骤（7）中氢氧化铝固体高温焙烧温度为950-1150℃，氧化铝焙烧采用回转窑、气态悬浮焙烧炉或循环流化床焙烧炉中的一种。
步骤（9）中赤泥选铁采用重选或磁选中的一种。
步骤（10）所述的烧结条件为800-1100℃下烧结10-120分钟。
所述的步骤（11）所述的高分子比碱液浓度Na2OK 为180-300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为(20-40)：1；所述的步骤（11）中铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、石灰或石灰乳的配料比例转化为相应元素的摩尔比，Al:Na摩尔比为1：(5-18)；Fe:Ca:Si摩尔比为1：(1-2)：(0.7-1.5)。
所述的步骤（12）中溶出温度180-300℃，溶出时间20-120分钟；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有3%-15%的水化石榴石和1%-6%的水合铝硅酸钠。
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
实施例1
如图1所示，一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，包括如下步骤：
本实施例原料采用一水硬铝石型铝资源，主要化学成分为：Al2O3：50%、SiO2：19%、Fe2O3：8.5%、TiO2：2.3%。原料的成分也可以采用其它组成成分，这不能用于限定本发明的保护范围。
（1）原矿浆制备：取1000g上述组成的铝土矿进行破碎和粉磨，并与循环碱液、石灰混合磨制，制备成原矿浆，磨制成颗粒，磨制的粒径在-100目至-400目；
（2）溶出：将合格的原矿浆由泵送入溶出系统进行溶出，溶出温度是260℃，溶出时间是60分钟产生溶出后矿浆，铝资源中铝部分进入溶液，形成铝酸钠溶液，溶液中Na2O与Al2O3的分子比为1.35:1，固相为溶出赤泥；
（3）赤泥分离洗涤：溶出后矿浆采用沉降槽进行赤泥分离洗涤，液相为铝酸钠溶液，固相为拜耳法赤泥；
（4）精滤：赤泥分离洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到精液和精滤滤饼；
（5）种子分解：精滤得来的精液与氢氧化铝晶种进行混合，分解45小时得到氢氧化铝浆液；
（6）氢氧化铝分离洗涤：氢氧化铝浆液经过过滤机，进行固液分离和洗涤，得到分解母液和氢氧化铝固体；
（7）氧化铝焙烧：氢氧化铝固体采用气态悬浮焙烧炉在1050℃焙烧，得到氧化铝产品；
（8）母液蒸发及碱液调配：氢氧化铝过滤得到的分解母液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回与铝资源混合配料，循环使用；
（9）赤泥选铁：赤泥分离洗涤得到的赤泥采用磁选进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
（10）铁酸钠合成：赤泥选铁得到的高铁赤泥与母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在800℃下烧结120min制备出含铁酸钠的烧结料；
（11）赤泥浆制备：将制备出的含铁酸钠的烧结料与低铁赤泥、精滤滤饼、高分子比碱液（碱液浓度Na2OK 为180g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为40：1以及石灰或石灰乳按一定比例（Al:Na摩尔比为1：18；Fe:Ca:Si摩尔比为1：1：1.5)混合制备成赤泥浆液；
（12）赤泥溶出：合格的赤泥浆液送入赤泥溶出系统，在220℃下溶出90分钟，溶出过程中赤泥中的碱和铝进入赤泥溶出浆液，固相形成以铁水化石榴石（3CaO·Fe2O3·2SiO2·H2O）为主要物相的高铁产物（铝硅比0.12,钠硅比0.015），高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有8%的水化石榴石和3%的水合铝硅酸钠；
（13）高铁产物固液分离洗涤：赤泥溶出浆液进行固液分离洗涤，分离液相为赤泥溶出液，固相为高铁产物；
（14）二次母液调配：固液分离得到的部分赤泥溶出液与氢氧化钠混合进行碱液调配，得到高分子比碱液，调配好得到高分子比碱液送至赤泥浆制备工序进行配料，循环使用；
（15）赤泥溶出液合流：剩余的赤泥溶出液回到拜耳法母液蒸发及碱液调配工序与前序拜耳法工艺合流；
（16）循环母液蒸发及碱液调配：将步骤（15）的得到的合流溶液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；结晶碱回到步骤（10）中进行铁酸钠合成。
实施例2
如图1所示，一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，包括如下步骤：
本实施例原料采用原料为三水软铝石型铝资源，化学成分为：Al2O3：44.8%、SiO2：21.5%、Fe2O3：9.5%、TiO2：0.8%。原料的成分也可以采用其它组成成分，这不能用于限定本发明的保护范围。
（1）原矿浆制备：取1000g上述组成的铝土矿进行破碎和粉磨，并与循环碱液、石灰混合磨制，制备成原矿浆，磨制成颗粒，磨制的粒径在-100目至-400目；
（2）溶出：将合格的原矿浆送入溶出系统进行溶出，溶出温度是105℃，溶出时间是60分钟产生溶出后矿浆，铝资源中铝部分进入溶液，形成铝酸钠溶液，溶液中Na2O与Al2O3的分子比为1.20:1，固相为溶出赤泥；
（3）赤泥分离洗涤：溶出后矿浆采用过滤机进行赤泥分离洗涤，液相为铝酸钠溶液，固相为拜耳法赤泥；
（4）精滤：赤泥分离洗涤得到的铝酸钠溶液加入铝酸三钙作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到精液和精滤滤饼；
（5）种子分解：精滤得来的精液与氢氧化铝晶种进行混合，分解30小时得到氢氧化铝浆液；
（6）氢氧化铝分离洗涤：氢氧化铝浆液经过过滤机，进行固液分离和洗涤，得到分解母液和氢氧化铝固体；
（7）氧化铝焙烧：氢氧化铝固体采用循环流化床焙烧炉在950℃焙烧，得到氧化铝产品；
（8）母液蒸发及碱液调配：氢氧化铝过滤得到的分解母液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回与铝资源混合配料，循环使用；
（9）赤泥选铁：赤泥分离洗涤得到的赤泥采用重选进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
（10）铁酸钠合成：赤泥选铁得到的高铁赤泥与母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在1100℃下烧结10min制备出含铁酸钠的烧结料；
（11）赤泥浆制备：将制备出的含铁酸钠的烧结料与低铁赤泥、精滤滤饼、高分子比碱液（碱液浓度Na2OK 为300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为20：1以及石灰或石灰乳按一定比例（Al:Na摩尔比为1：5；Fe:Ca:Si摩尔比为1：2：0.7)混合制备成赤泥浆液；
（12）赤泥溶出：合格的赤泥浆液送入赤泥溶出系统，在180℃下溶出120分钟，溶出过程中赤泥中的碱和铝进入赤泥溶出浆液，固相形成以铁水化石榴石（3CaO·Fe2O3·2SiO2·H2O）为主要物相的高铁产物（铝硅比0.12,钠硅比0.015），高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有8%的水化石榴石和3%的水合铝硅酸钠；
（13）高铁产物固液分离洗涤：赤泥溶出浆液进行固液分离洗涤，分离液相为赤泥溶出液，固相为高铁产物；
（14）二次母液调配：固液分离得到的部分赤泥溶出液与氢氧化钠混合进行碱液调配，得到高分子比碱液，调配好得到高分子比碱液送至赤泥浆制备工序进行配料，循环使用；
（15）赤泥溶出液合流：剩余的赤泥溶出液回到拜耳法母液蒸发及碱液调配工序与前序拜耳法工艺合流；
（16）循环母液蒸发及碱液调配：将步骤（15）的得到的合流溶液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；结晶碱回到步骤（10）中进行铁酸钠合成。
实施例3
如图1所示，一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，包括如下步骤：
本实施例原料采用原料为三水软铝石型和一水软铝石型混合铝资源，化学成分为：Al2O3：47.2%、SiO2：3.9%、Fe2O3：19.7%、TiO2：2.3%。原料的成分也可以采用其它组成成分，这不能用于限定本发明的保护范围。
（1）原矿浆制备：取1000g上述组成的铝土矿进行破碎和粉磨，并与循环碱液、石灰混合磨制，制备成原矿浆，磨制成颗粒，磨制的粒径在-100目至-400目；
（2）溶出：将合格的原矿浆送入溶出系统进行溶出，溶出温度是300℃，溶出时间是10分钟产生溶出后矿浆，铝资源中铝部分进入溶液，形成铝酸钠溶液，溶液中Na2O与Al2O3的分子比为1.50:1，固相为溶出赤泥；
（3）赤泥分离洗涤：溶出后矿浆采用压滤机进行赤泥分离洗涤，液相为铝酸钠溶液，固相为拜耳法赤泥；
（4）精滤：赤泥分离洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到精液和精滤滤饼；
（5）种子分解：精滤得来的精液与氢氧化铝晶种进行混合，分解60小时得到氢氧化铝浆液；
（6）氢氧化铝分离洗涤：氢氧化铝浆液经过过滤机，进行固液分离和洗涤，得到分解母液和氢氧化铝固体；
（7）氧化铝焙烧：氢氧化铝固体采用回转窑在1150℃焙烧，得到氧化铝产品；
（8）母液蒸发及碱液调配：氢氧化铝过滤得到的分解母液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回与铝资源混合配料，循环使用；
（9）赤泥选铁：赤泥分离洗涤得到的赤泥采用重选进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
（10）铁酸钠合成：赤泥选铁得到的高铁赤泥与母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在1000℃下烧结60min制备出含铁酸钠的烧结料；
（11）赤泥浆制备：将制备出的含铁酸钠的烧结料与低铁赤泥、精滤滤饼、高分子比碱液（碱液浓度Na2OK 为200g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为30：1以及石灰或石灰乳按一定比例（Al:Na摩尔比为1：12；Fe:Ca:Si摩尔比为1：1：1)混合制备成赤泥浆液；
（12）赤泥溶出：合格的赤泥浆液送入赤泥溶出系统，在300℃下溶20分钟，溶出过程中赤泥中的碱和铝进入赤泥溶出浆液，固相形成以铁水化石榴石（3CaO·Fe2O3·2SiO2·H2O）为主要物相的高铁产物（铝硅比0.12,钠硅比0.015），高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有8%的水化石榴石和3%的水合铝硅酸钠；
（13）高铁产物固液分离洗涤：赤泥溶出浆液进行固液分离洗涤，分离液相为赤泥溶出液，固相为高铁产物；
（14）二次母液调配：固液分离得到的部分赤泥溶出液与氢氧化钠混合进行碱液调配，得到高分子比碱液，调配好得到高分子比碱液送至赤泥浆制备工序进行配料，循环使用；
（15）赤泥溶出液合流：剩余的赤泥溶出液回到拜耳法母液蒸发及碱液调配工序与前序拜耳法工艺合流；
（16）循环母液蒸发及碱液调配：将步骤（15）的得到的合流溶液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；结晶碱回到步骤（10）中进行铁酸钠合成。
实施例4
如图1所示，一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，包括如下步骤：
本实施例原料采用原料为三水软铝石型和一水硬铝石型混合铝资源。
（1）原矿浆制备：取1000g上述组成的铝土矿进行破碎和粉磨，并与循环碱液、石灰混合磨制，制备成原矿浆，磨制成颗粒，磨制的粒径在-100目至-400目；
（2）溶出：将合格的原矿浆送入溶出系统进行溶出，溶出温度是200℃，溶出时间是120分钟产生溶出后矿浆，铝资源中铝部分进入溶液，形成铝酸钠溶液，溶液中Na2O与Al2O3的分子比为1.40:1，固相为溶出赤泥；
（3）赤泥分离洗涤：溶出后矿浆采用压滤机进行赤泥分离洗涤，液相为铝酸钠溶液，固相为拜耳法赤泥；
（4）精滤：赤泥分离洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到精液和精滤滤饼；
（5）种子分解：精滤得来的精液与氢氧化铝晶种进行混合，分解50小时得到氢氧化铝浆液；
（6）氢氧化铝分离洗涤：氢氧化铝浆液经过过滤机，进行固液分离和洗涤，得到分解母液和氢氧化铝固体；
（7）氧化铝焙烧：氢氧化铝固体采用气态悬浮焙烧炉在1000℃焙烧，得到氧化铝产品；
（8）母液蒸发及碱液调配：氢氧化铝过滤得到的分解母液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回与铝资源混合配料，循环使用；
（9）赤泥选铁：赤泥分离洗涤得到的赤泥采用磁选进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
（10）铁酸钠合成：赤泥选铁得到的高铁赤泥与母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在900℃下烧结100min制备出含铁酸钠的烧结料；
（11）赤泥浆制备：将制备出的含铁酸钠的烧结料与低铁赤泥、精滤滤饼、高分子比碱液（碱液浓度Na2OK 为250g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为25：1以及石灰或石灰乳按一定比例（Al:Na摩尔比为1：10；Fe:Ca:Si摩尔比为1：1：1.2)混合制备成赤泥浆液；
（12）赤泥溶出：合格的赤泥浆液送入赤泥溶出系统，在250℃下溶100分钟，溶出过程中赤泥中的碱和铝进入赤泥溶出浆液，固相形成以铁水化石榴石（3CaO·Fe2O3·2SiO2·H2O）为主要物相的高铁产物（铝硅比0.12,钠硅比0.015），高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有8%的水化石榴石和3%的水合铝硅酸钠；
（13）高铁产物固液分离洗涤：赤泥溶出浆液进行固液分离洗涤，分离液相为赤泥溶出液，固相为高铁产物；
（14）二次母液调配：固液分离得到的部分赤泥溶出液与氢氧化钠混合进行碱液调配，得到高分子比碱液，调配好得到高分子比碱液送至赤泥浆制备工序进行配料，循环使用；
（15）赤泥溶出液合流：剩余的赤泥溶出液回到拜耳法母液蒸发及碱液调配工序与前序拜耳法工艺合流；
（16）循环母液蒸发及碱液调配：将步骤（15）的得到的合流溶液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；结晶碱回到步骤（10）中进行铁酸钠合成。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）原矿浆制备：铝资源与循环碱液、石灰混合磨制，制备成原矿浆，磨制成颗粒；
（2）溶出：将合格的原矿浆送入溶出系统进行溶出，产生溶出后矿浆，铝资源中铝部分进入溶液，形成铝酸钠溶液，固相为溶出赤泥；
（3）赤泥分离洗涤：溶出后矿浆进行赤泥分离洗涤，液相为铝酸钠溶液，固相为拜耳法赤泥；
（4）精滤：赤泥分离洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳或铝酸三钙的一种作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到精液和精滤滤饼；
（5）种子分解：精滤得来的精液与氢氧化铝晶种进行混合，分解得到氢氧化铝浆液；
（6）氢氧化铝分离洗涤：氢氧化铝浆液经过过滤机，进行固液分离和洗涤，得到分解母液和氢氧化铝固体；
（7）氧化铝焙烧：氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
（8）母液蒸发及碱液调配：步骤（6）得到的分解母液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；
（9）赤泥选铁：步骤（3）中赤泥分离洗涤得到的赤泥进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
（10）铁酸钠合成：步骤（9）中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤（8）中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在高温下烧结一定时间制备出含铁酸钠的烧结料；
（11）赤泥浆制备：将步骤（10）的含铁酸钠的烧结料、步骤（9）的低铁赤泥、步骤（4）得到的精滤滤饼、高分子比碱液以及石灰或石灰乳按一定比例混合制备成赤泥浆液；
（12）赤泥溶出：步骤（11）中合格的赤泥浆液送入赤泥溶出系统，在一定温度和时间下进行溶出，溶出过程中赤泥中的碱和铝进入赤泥溶出浆液，固相形成以铁水化石榴石（3CaO·Fe2O3·2SiO2·H2O）为主要物相的高铁产物；
（13）高铁产物固液分离洗涤：对步骤（12）的赤泥溶出浆液进行固液分离洗涤，分离液相为赤泥溶出液，固相为高铁产物；
（14）二次母液调配：步骤（13）的固液分离得到的部分赤泥溶出液与氢氧化钠混合进行碱液调配，得到高分子比碱液，调配好得到高分子比碱液送至步骤（11）赤泥浆制备工序进行配料，循环使用；
（15）赤泥溶出液合流：将步骤（13）剩余的赤泥溶出液与步骤（6）得到的分解母液合流溶液；
（16）循环母液蒸发及碱液调配：将步骤（15）的得到的合流溶液进入蒸发系统进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和母液进行分离，蒸发浓缩后的母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤（1）进行原矿浆配料，循环使用；结晶碱在步骤（10）中进行铁酸钠合成。
2.根据权利要求1所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：步骤（1）所述的铝资源为一水硬铝石型铝土矿、一水软铝石型铝土矿或三水型铝土矿中的一种或几种的混合资源；所述磨制的粒径在-100目至-400目。
3.根据权利要求2所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中溶出温度：一水软铝石型铝土矿、一水硬铝石型铝土矿或混合铝土矿溶出温度是200-300℃，溶出时间是10-120分钟；三水型铝土矿105-180℃，溶出时间5-60分钟。
4.根据权利要求1所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：步骤（2）中的溶液中Na2O与Al2O3的分子比为(1.2-1.5):1；所述的中拜耳法赤泥分离洗涤采用沉降槽、过滤机或压滤机中的一种。
5.根据权利要求1所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：所述的步骤（5）分解时间为30-60小时。
6.根据权利要求1所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：所述的步骤（7）中氢氧化铝固体高温焙烧温度为950-1150℃，氧化铝焙烧采用回转窑、气态悬浮焙烧炉或循环流化床焙烧炉中的一种。
7.根据权利要求1所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：步骤（9）中赤泥选铁采用重选或磁选中的一种。
8.根据权利要求1所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：步骤（10）所述的烧结条件为800-1100℃下烧结10-120分钟。
9.根据权利要求1所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：所述的步骤（11）所述的高分子比碱液浓度Na2OK 为180-300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为(20-40)：1；所述的步骤（11）中铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、石灰或石灰乳的配料比例转化为相应元素的摩尔比，Al:Na摩尔比为1：(5-18)；Fe:Ca:Si摩尔比为1：(1-2)：(0.7-1.5)。
10.根据权利要求1所述的拜耳-赤泥碱溶串联工艺处理铝资源的方法，其特征在于：所述的步骤（12）中溶出温度180-300℃，溶出时间20-120分钟；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有3%-15%的水化石榴石和1%-6%的水合铝硅酸钠。
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