CN109437217A - 一种赤泥处理及氧化铝生产的方法 - Google Patents

一种赤泥处理及氧化铝生产的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种赤泥处理及氧化铝生产的方法，赤泥处理步骤为：将部分拜耳法分解母液与赤泥混合均匀，加入相应配比铁源、片碱和石灰并浸出形成浸出物料，固液分离得到固体钙铁榴石和浸出分离液，前者洗涤烘干得到成品钙铁榴石，后者与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中循环母液调配工序，完成赤泥处理；浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，与剩余拜耳法分解母液混合后作为循环母液进入溶出及稀释工序；循环母液与铝土矿混合后生产出氧化铝。该方法简单易于实现，有效避免了现有技术中赤泥处理难控制与能耗高等问题；极大降低基建投资和维护费用；赤泥中氧化铝和氧化钠溶出率高，提高了铝土矿综合利用价值。

Description

一种赤泥处理及氧化铝生产的方法
技术领域：
本发明属于矿物加工技术领域，具体涉及一种赤泥处理及氧化铝生产的方法。
背景技术：
工业上广泛应用的氧化铝生产方法均为碱法，碱法生产氧化铝又细分为拜耳法、烧结法以及拜耳-烧结联合法等多种流程。
拜耳法流程简单、能耗低、产品质量好、成本低，但其较适用于处理品位较高(A/S＞5)的铝土矿。
烧结法则适用于处理品位较低的铝土矿，但流程比较复杂，能耗、成本均高于拜耳法。
拜耳-烧结联合法在某些情况下应用，可以得到比单独采用拜耳法或烧结法更好的经济效果，使铝土矿资源得到更充分的利用。拜耳-烧结联合法根据其工艺流程不同分为并联法、串联法和混联法。当原料为大量低硅铝土矿同时又有一部分高硅铝土矿时，可采用并联法工艺，该工艺可充分利用矿石资源，减少有机物循环积累对种分过程的不良影响，但其工艺流程比较复杂，还可能造成Na2SO4在溶液中积累，而且赤泥问题仍不能得到有效解决；传统串联法是用烧结法处理拜耳法赤泥，其回收率高，碱耗低，产品质量高，但工艺流程复杂，烧结过程的技术条件受拜耳法系统赤泥成分的制约，很难控制，而且赤泥烧结温度范围较窄，难于控制；混联法是添加一部分低品位矿石与赤泥一起进行烧结，以提高熟料的铝硅比，扩大烧结温度范围，混联法兼具串联法和并联法的优点，但其流程更长、设备更多，很多作业过程相互牵制。
我国氧化铝产量的90％以上均是采用拜耳法生产的。但针对高硅铝土矿，采用拜耳法工艺，氧化铝的实际溶出率只能达到～80％，～20％的氧化铝进入到外排的赤泥中，同时外排赤泥还带走大量的碱，干赤泥中碱含量为(折合氧化钠)6～10％。近年来，国家对环保越来越重视，外排赤泥带来的影响也备受关注。《有色金属工业发展规划(2016-2020年)》中明确要求：随着铝工业快速发展，赤泥的大量堆存将导致环境污染和安全隐患，立足赤泥利用现状和相关技术产业化进展，赤泥综合利用率要达到10％以上。但目前成熟的赤泥利用技术中，将赤泥作为一般性基础原料整体利用的方法，产品附加值低；烧结法处理赤泥又存在烧结温度范围狭窄难于控制，能耗高，经济性差等诸多问题；酸法处理赤泥工艺对设备要求苛刻，难于工业化。
综上所述，在国内优质铝土矿资源日益枯竭，拜耳法溶出赤泥堆存对环境污染日渐加剧的大环境下，寻找一种既能深度提取铝土矿中氧化铝又能降低赤泥中碱损失的工艺方法势在必行。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种赤泥处理及氧化铝生产的方法，通过对拜耳法赤泥进行高温碱浸，提高氧化铝的提取率、减少碱的消耗，同时生产新的工业产品，实现氧化铝生产的无废排放与综合利用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种赤泥处理的方法，包括以下步骤：
(1)取拜耳法分解母液A与赤泥，将拜耳法分解母液A与赤泥混合均匀，加入铁源、片碱和石灰制成待浸出物料，其中：
所述的分解母液A加入量按待浸出物料中液体与固体质量比为3～5计；
所述的铁源加入量以Fe2O3计，Fe2O3的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的摩尔比为0.1～0.5计；
所述的片碱的加入量按待浸出物料中αk为15～30，Nk为220～280g/L计；
所述的石灰的加入量按每吨干赤泥加入石灰0.3～0.7t计，其中，所述的干赤泥为赤泥水分完全去除至水含量为零的赤泥；
(2)将所述的待浸出物料进行浸出反应，形成浸出物料，其中，所述的浸出反应温度为200～270℃，浸出反应时间为1.0～2.5h；
(3)浸出物料进行固液分离，得到浸出渣和浸出分离液，所述的浸出渣成分为固体钙铁榴石；其中：所述的固体钙铁榴石处理方式为：采用水洗涤，获得洗涤后的固体钙铁榴石和钙铁榴石洗液，洗涤后的固体钙铁榴石经烘干得到成品钙铁榴石；
(4)所述的浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序。
所述的步骤(1)中，铁源为外购的精铁矿、铁锈，或是高铁铝土矿拜耳法生产外排赤泥本身附带的铁。
所述的步骤(1)中，赤泥中的铝硅比为1.19～1.32。
所述的步骤(2)中，浸出温度与时间取值依据赤泥中铝硅比而定。
所述的步骤(3)中，浸出分离液中Al2O3的含量在80～120g/L，Na2O含量在200～260g/L。
所述的步骤(3)中，钙铁榴石洗液中Al2O3的含量在40～80g/L，Na2O含量在120～180g/L。
所述的步骤(3)中，固体钙铁榴石进行水洗涤的洗涤用水温度为80～95℃，洗涤水用量为固体钙铁榴石质量的0.8～1.2倍。
所述的步骤(3)中，洗涤后的固体钙铁榴石质量纯度在70～75％，经烘干得到滤饼状钙铁榴石成品，附碱为0.5～0.7％，进一步生产陶瓷、水泥等制品。
一种氧化铝生产的方法，包括上述赤泥处理过程，具体包括以下步骤：
(1)按照上述任意一项中的步骤(1)～(4)所述的方法对赤泥进行处理后，获得浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，与氧化铝常规生产工序中的拜耳法分解母液B混合后，作为循环母液进入溶出及稀释工序；
(2)循环母液与铝土矿混合后经矿浆磨制、溶出及稀释、分离及洗涤、种子分解、成品过滤、焙烧、蒸发等常规拜耳法工序生产出氧化铝。
所述的氧化铝生产方法的氧化铝损失比常规拜耳法低50％以上。
所述的氧化铝生产方法的氧化钠损失比常规拜耳法低90％以上。
本发明在赤泥处理的基础上，进行氧化铝生产，进入本系统的原料除拜耳法生产氧化铝常规所需的铝土矿、片碱和石灰外，只需根据赤泥中铁含量经计算后确定添加少部分铁源或不需添加铁源，赤泥处理时，浸出分离液与钙铁榴石洗液循环进入氧化铝生产工序，进行氧化铝生产，而副产品碱含量极低的钙铁榴石，与常规拜耳法外排大量含铝含碱赤泥相比，本发明真正实现了变废为宝和无废排放。
本发明的有益效果：
(1)本发明的赤泥处理及氧化铝生产方法流程简单，易于实现；采用常规拜耳法配合赤泥高温碱浸工艺生产氧化铝的新工艺，有效避免了现有技术中采用高温烧结法从赤泥中回收有价金属工艺中因赤泥铝硅比低导致烧成温度难于控制和赤泥含水率高导致烧结工艺能耗高的问题；
(2)本发明通过赤泥处理为氧化铝生产方法工艺系统提供碱性环境，避免了酸性环境对设备和管道的腐蚀问题，极大的降低了基建投资和维护费用；采用此法，赤泥中氧化铝和氧化钠溶出率高，实现了降低能耗，提高铝土矿综合利用价值的目的，为从铝土矿中深度提取有价金属提供了一条经济有效的技术途径；
(3)本发明的氧化铝生产方法含铝酸钠溶液的氢氧化钠溶液作为中间产品返回拜耳法工序，降低了吨氧化铝的铝土矿消耗和碱耗，直接降低了氧化铝生产的综合成本；
(4)本发明的在赤泥处理基础上的氧化铝生产方法可以高效处理铝土矿，生成的副产品钙铁榴石附碱为0.5～0.7％，真正实现无废排放与综合利用、提高每吨氧化铝产量效益、并确保环保政策的落实；
(5)本发明的赤泥处理及氧化铝生产过程中的副产品钙铁榴石可以作为生产陶瓷、水泥的原料，可以作为建筑材料的原材料，也可以作为生产铁水的原材料，以及贫铁土壤的改性剂；
(6)本发明的在赤泥处理基础上的氧化铝生产方法根据铝土矿类型不同，可取消拜耳法蒸发工序或降低蒸发工序负荷，从而节约能耗、降低氧化铝生产成本。
附图说明：
图1为本发明的一种氧化铝生产的方法的工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种氧化铝生产的方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)取拜耳法分解母液与赤泥，所述的赤泥中铝硅比为1.24，将拜耳法分解母液分为A和B两部分，其中，A部分进行赤泥处理，B部分用于氧化铝生产，赤泥处理的具体步骤为：
将拜耳法分解母液A与赤泥混合均匀，加入铁源、片碱和石灰制成待浸出物料，其中：
所述的分解母液A加入量按待浸出物料中液体与固体质量比为3计；
所述的铁源加入量以Fe2O3计，Fe2O3的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的摩尔比为0.1计，铁源为外购的精铁矿；
所述的片碱的加入量按待浸出物料中αk为20，Nk为240g/L计；
所述的石灰的加入量按每吨干赤泥加入石灰0.3t计，其中，所述的干赤泥为赤泥水分完全去除至水含量为零的赤泥；
(2)将所述的待浸出物料进行浸出反应，形成浸出物料，其中，所述的浸出反应温度为260℃，浸出反应时间为1.5h；
(3)浸出物料进行固液分离，得到固体钙铁榴石和浸出分离液，其中：
浸出分离液中Al2O3的含量在80g/L，Na2O含量在200g/L；
将固体钙铁榴石采用水洗涤，水温度为80～95℃，洗涤水用量为固体钙铁榴石质量的0.8～1.2倍，获得洗涤后的固体钙铁榴石和钙铁榴石洗液，其中：
洗涤后的固体钙铁榴石质量纯度在75％，经烘干得到滤饼状钙铁榴石成品，附碱为0.5～0.7％，进一步生产陶瓷、水泥等制品；
钙铁榴石洗液中Al2O3的含量在40g/L，Na2O含量在120g/L；
(4)所述的浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，至此，赤泥处理完成；将浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，与拜耳法分解母液B混合后，作为循环母液进入溶出及稀释工序；
(5)循环母液与铝土矿混合后经矿浆磨制、溶出及稀释、分离及洗涤、种子分解、成品过滤、焙烧、蒸发等常规拜耳法工序生产出氧化铝，采用该方法氧化铝损失比常规拜耳法低50％以上，氧化钠损失比常规拜耳法低90％以上。
实施例2
一种氧化铝生产的方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)取拜耳法分解母液与赤泥，所述的赤泥中铝硅比为1.24，将拜耳法分解母液分为A和B两部分，其中，A部分进行赤泥处理，B部分用于氧化铝生产，赤泥处理的具体步骤为：将拜耳法分解母液A与赤泥混合均匀，加入铁源、片碱和石灰制成待浸出物料，其中：
所述的分解母液A加入量按待浸出物料中液体与固体质量比为3计；
所述的铁源加入量以Fe2O3计，Fe2O3的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的摩尔比为0.2计，铁源为外购的铁锈；
所述的片碱的加入量按待浸出物料中αk为20，Nk为240g/L计；
所述的石灰的加入量按每吨干赤泥加入石灰0.5t计，其中，所述的干赤泥为赤泥水分完全去除至水含量为零的赤泥；
(2)将所述的待浸出物料进行浸出反应，形成浸出物料，其中，所述的浸出反应温度为260℃，浸出反应时间为1.5h；
(3)浸出物料进行固液分离，得到固体钙铁榴石和浸出分离液，其中：
浸出分离液中Al2O3的含量在100g/L，Na2O含量在280g/L；
将固体钙铁榴石采用水洗涤，水温度为80～95℃，洗涤水用量为固体钙铁榴石质量的0.8～1.2倍，获得洗涤后的固体钙铁榴石和钙铁榴石洗液，其中：
洗涤后的固体钙铁榴石质量纯度在75％，经烘干得到滤饼状钙铁榴石成品，附碱为0.5～0.7％，进一步生产陶瓷、水泥等制品；
钙铁榴石洗液中Al2O3的含量在60g/L，Na2O含量在150g/L；
(4)所述的浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，至此，赤泥处理完成；将浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，与拜耳法分解母液B混合后，作为循环母液进入溶出及稀释工序；
(5)循环母液与铝土矿混合后经矿浆磨制、溶出及稀释、分离及洗涤、种子分解、成品过滤、焙烧、蒸发等常规拜耳法工序生产出氧化铝，采用该方法氧化铝损失比常规拜耳法低50％以上，氧化钠损失比常规拜耳法低90％以上。
实施例3
一种氧化铝生产的方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)取拜耳法分解母液与赤泥，所述的赤泥中铝硅比为1.2，将拜耳法分解母液分为A和B两部分，其中，A部分进行赤泥处理，B部分用于氧化铝生产，赤泥处理的具体步骤为：将拜耳法分解母液A与赤泥混合均匀，加入铁源、片碱和石灰制成待浸出物料，其中：
所述的分解母液A加入量按待浸出物料中液体与固体质量比为5计；
所述的铁源加入量以Fe2O3计，Fe2O3的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的摩尔比为0.5计，铁源为赤泥本身附带的铁；
所述的片碱的加入量按待浸出物料中αk为30，Nk为280g/L计；
所述的石灰的加入量按每吨干赤泥加入石灰0.7t计，其中，所述的干赤泥为赤泥水分完全去除至水含量为零的赤泥；
(2)将所述的待浸出物料进行浸出反应，形成浸出物料，其中，所述的浸出反应温度为265℃，浸出反应时间为2h；
(3)浸出物料进行固液分离，得到固体钙铁榴石和浸出分离液，其中：
浸出分离液中Al2O3的含量在120g/L，Na2O含量在260g/L；
将固体钙铁榴石采用水洗涤，水温度为80～95℃，洗涤水用量为固体钙铁榴石质量的0.8～1.2倍，获得洗涤后的固体钙铁榴石和钙铁榴石洗液，其中：
洗涤后的固体钙铁榴石质量纯度在75％，经烘干得到滤饼状钙铁榴石成品，附碱为0.5～0.7％，进一步生产陶瓷、水泥等制品；
钙铁榴石洗液中Al2O3的含量在80g/L，Na2O含量在180g/L；
(4)所述的浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，至此，赤泥处理完成；将浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，与拜耳法分解母液B混合后，作为循环母液进入溶出及稀释工序；
(5)循环母液与铝土矿混合后经矿浆磨制、溶出及稀释、分离及洗涤、种子分解、成品过滤、焙烧、蒸发等常规拜耳法工序生产出氧化铝，采用该方法氧化铝损失比常规拜耳法低50％以上，氧化钠损失比常规拜耳法低90％以上。

Claims (8)

1.一种赤泥处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取拜耳法分解母液A与赤泥，将拜耳法分解母液A与赤泥混合均匀，加入铁源、片碱和石灰制成待浸出物料，其中：
所述的分解母液A加入量按待浸出物料中液体与固体质量比为3～5计；
所述的铁源加入量以Fe2O3计，Fe2O3的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的摩尔比为0.1～0.5计；
所述的片碱的加入量按待浸出物料中αk为15～30，Nk为220～280g/L计；
所述的石灰的加入量按每吨干赤泥加入石灰0.3～0.7t计；
(2)将所述的待浸出物料进行浸出反应，形成浸出物料，其中，所述的浸出反应温度为200～270℃，浸出反应时间为1.0～2.5h；
(3)浸出物料进行固液分离，得到浸出渣和浸出分离液，所述的浸出渣成分为固体钙铁榴石；其中：所述的固体钙铁榴石处理方式为：采用水洗涤，获得洗涤后的固体钙铁榴石和钙铁榴石洗液，洗涤后的固体钙铁榴石经烘干得到成品钙铁榴石；
(4)所述的浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序。
2.根据权利要求1所述的赤泥处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，铁源为外购的精铁矿、铁锈，或是赤泥本身附带的铁。
3.根据权利要求1所述的赤泥处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，浸出分离液中Al2O3的含量在80～120g/L，Na2O含量在200～260g/L。
4.根据权利要求1所述的赤泥处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，钙铁榴石洗液中Al2O3的含量在40～80g/L，Na2O含量在120～180g/l。
5.根据权利要求1所述的赤泥处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，固体钙铁榴石进行水洗涤的洗涤用水温度为80～95℃，洗涤水用量为固体钙铁榴石质量的0.8～1.2倍。
6.根据权利要求1所述的赤泥处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中洗涤后的固体钙铁榴石质量纯度在70～75％，经烘干得到滤饼状钙铁榴石成品，附碱为0.5～0.7％，进一步生产陶瓷、水泥等制品。
7.一种氧化铝生产的方法，其特征在于，包括权利要求1～6中任一项所述的赤泥处理过程，具体包括以下步骤：
(1)按照权利要求1～6中任一项所述的赤泥处理方法中的步骤(1)～(4)所述的方法对赤泥进行处理后，获得浸出分离液与钙铁榴石洗液混合后送往拜耳法流程中的循环母液调配工序，与氧化铝常规生产工序中的拜耳法分解母液B混合后，作为循环母液进入溶出及稀释工序；
(2)循环母液与铝土矿混合后经矿浆磨制、溶出及稀释、分离及洗涤、种子分解、成品过滤、焙烧、蒸发等常规拜耳法工序生产出氧化铝。
8.根据权利要求7所述的一种氧化铝生产的方法，其特征在于，采用所述的方法的氧化铝损失比常规拜耳法低50％以上，氧化钠损失比常规拜耳法低90％以上。
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