CN110436600B - 一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及资源环境技术领域，提供了一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法，包括以下步骤：(1)将赤泥和含铁废酸混合进行中和反应，得到反应物料；(2)将所述反应物料进行固液分离，分别得到液体和固体；(3)将所述液体与氧化剂混合经聚合反应后得到净水剂；将所述固体进行干燥得到富钛渣。本发明利用含铁废酸溶解赤泥中的可溶部分，用于生产净水剂；同时，赤泥不溶部分中的钛得到富集，生产出富钛渣。本发明实现了赤泥和含铁废酸两种废弃物的共同资源化处置，并得到了高价值产品，达到废物零排放，综合成本低；并且本发明工艺合理，操作简便，具有显著的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及资源环境技术领域，特别涉及一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法。
背景技术
赤泥是氧化铝产业中主要的固体废渣，赤泥一般含有25～50wt％的水分，其固形物主要成分是氧化铝、氧化铁、氧化钙、二氧化硅和钠碱，同时还少量含有二氧化钛、氧化钪及氧化镁等，赤泥的化学成分如表1所示。由于铝矿原料及生产工艺的不同，每生产1t氧化铝约产生0.5～2.5t赤泥。我国各地目前赤泥累积堆存量达到3亿多吨，赤泥综合利用率仅10％左右，而且成本较高。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产量还将不断增加。我国氧化铝厂大都采用露天筑坝的方式堆存赤泥，这种处置方式不仅占用大量土地，浪费资源，赤泥中的碱还会向地下渗透，造成地下水体和土壤污染；裸露赤泥形成的粉尘随风飘散，也会污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。处理氧化铝生产过程排放的大量赤泥，减少环境污染是氧化铝行业急需解决的难题。
表1赤泥的化学成分(质量百分比)
| 赤泥种类 | 拜耳法赤泥 | 烧结法赤泥 | 联合法赤泥 |
| SiO<sub>2</sub> | 3～20 | 20～23 | 20.0～20.5 |
| CaO | 2～8 | 46～49 | 43.7～46.8 |
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 10～20 | 5～7 | 5.4～7.5 |
| Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 30～60 | 7～10 | 6.1～7.5 |
| MgO | - | 1.2～1.6 | - |
| Na<sub>2</sub>O | 2～10 | 2.0～2.5 | 2.8～3.0 |
| K<sub>2</sub>O | - | 0.2～0.4 | 0.5～0.7 |
| TiO<sub>2</sub> | 微量～10 | 2.5～3.0 | 6.1～7.7 |
| 烧失量 | 10～15 | 6～10 | - |
国内含铁废酸主要来源于钢铁酸洗和钛白行业，其中钛白行业产生的钛白废酸含有大量硫酸和少量钛，其具体的化学成分如表2所示。现有的处置含铁废酸的方式主要是废酸除铁后，浓缩废酸使其浓度达到65％以上，再次配酸使用，但是浓缩废酸成本巨大，对设备腐蚀严重；或者采用碱中和处置，但是中和成本同样巨大，用氧化钙中和还会产生大量硫酸钙固废。
表2钛白废酸的特征及组成
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法。本发明提供的方法将赤泥和含铁废酸两种废弃物共同处置，并生产出富钛渣和净水剂产品，综合成本低，资源化产品价值高，具有显著的经济效益和环境效益。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥和含铁废酸混合进行中和反应，得到反应物料；
(2)将所述反应物料进行固液分离，分别得到液体和固体；
(3)将所述液体与氧化剂混合经聚合反应后得到净水剂；将所述固体进行干燥得到富钛渣。
优选地，所述含铁废酸为含铁的废硫酸和/或含铁的废盐酸。
优选地，所述赤泥为氧化铝副产赤泥；所述含铁废酸为钛白废酸。
优选地，所述赤泥和含铁废酸的质量比为1:(0.3～3)，所述赤泥的质量以干重计。
优选地，所述中和反应的温度为50～120℃。
优选地，所述中和反应至反应物料的pH值为2～6时停止。
优选地，所述液体的成分包括硫酸盐和/或氯化物；所述固体的成分包括二氧化硅、二氧化钛和硫酸钙。
优选地，所述氧化剂包括氧气、双氧水、氯气或硝酸；所述氧化剂的加入量为所述液体质量的0.1～3％。
优选地，所述净水剂的成分包括聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铝铁和聚合氯化铝铁中的一种或几种。
优选地，所述富钛渣中二氧化钛的质量含量大于10％。
本发明提供了一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法，包括以下步骤：(1)将赤泥和含铁废酸混合进行中和反应，得到反应物料；(2)将所述反应物料进行固液分离，分别得到液体和固体；(3)将所述液体与氧化剂混合经聚合反应后得到净水剂；将所述固体进行干燥得到富钛渣。本发明利用含铁废酸溶解赤泥中的可溶部分，用于生产净水剂；同时，赤泥不溶部分中的钛得到富集，生产出富钛渣。本发明实现了赤泥和含铁废酸两种废弃物的共同资源化处置，并得到了高价值产品，达到废物零排放，综合成本低；并且本发明工艺合理，操作简便，具有显著的经济效益和环境效益。
附图说明
图1为本发明将赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥和含铁废酸混合进行中和反应，得到反应物料；
(2)将所述反应物料进行固液分离，分别得到液体和固体；
(3)将所述液体与氧化剂混合经聚合反应后得到净水剂；将所述固体进行干燥得到富钛渣。
本发明提供的赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的流程如图1所示。
本发明将赤泥和含铁废酸混合进行中和反应，得到反应物料。在本发明中，所述赤泥具体可以为氧化铝副产赤泥或其他含铁污泥；优选为氧化铝副产赤泥，所述氧化铝副产赤泥的主要成分见上表1。在本发明中，所述含铁废酸优选为含铁的废硫酸和/或含铁的废盐酸；更优选为钛白废酸，所述钛白废酸的主要成分见上表2。在本发明中，所述赤泥和含铁废酸的质量比优选为1:(0.3～3)，更优选为1:(1～2)，所述赤泥的质量以干重计。本发明对所述赤泥和含铁废酸混合的方法没有特别的要求，采用本领域熟知的方法将二者混合均匀即可，具体地如搅拌混合。在本发明中，所述中和反应的温度优选为50～120℃，更优选为80～100℃；所述中和反应优选至反应物料的pH值为2～6时停止，更优选至反应物料的pH值为2.5～4时停止，即当反应物料的pH达到所述要求时，将反应物料由中和反应阶段转入后续的固液分离阶段。本发明对所述中和反应的反应设备没有特别的要求，采用本领域熟知的设备能够保证中和反应顺利进行即可。本发明利用含铁废酸中的酸溶解赤泥中的可溶部分(Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、K2O等)，用于生产净水剂，含铁废酸中的酸也得到中和；并使赤泥不溶部分中的钛得到富集，当所述含铁废酸为钛白废酸时，赤泥中的钛和废酸中的钛同时得到富集。
得到反应物料后，本发明将所述反应物料进行固液分离，分别得到液体和固体。在本发明中，所述固液分离优选采用压滤机进行；本发明对所述压滤机没有特别的要求，采用本领域熟知的压滤机即可。经过固液分离，分别得到液体和固体。在本发明中，所述液体的成分优选包括硫酸盐和/或氯化物，具体地包括硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铝、氯化铝、硫酸镁、氯化镁、硫酸钠、氯化钠、硫酸钾、氯化钾和氯化钙中的一种或几种。在本发明中，所述固体的成分优选包括二氧化硅、二氧化钛和硫酸钙。
得到液体和固体后，本发明将所述液体与氧化剂混合经聚合反应后得到净水剂；将所述固体进行干燥得到富钛渣。在本发明中，所述氧化剂优选包括氧气、双氧水、氯气或硝酸；所述氧化剂的加入量优选为所述液体质量的0.1～3％，更优选为1～2％。在本发明中，液体中的上述成分在氧化剂的作用下被氧化并发生聚合反应，生成的聚合物作为净水剂的成分；所述聚合反应的时间优选为5h。在本发明中，所述净水剂的成分优选包括聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铝铁和聚合氯化铝铁中的一种或几种。本发明对所述聚合反应的反应设备没有特别的要求，采用本领域熟知的反应设备即可。本发明对所述干燥的方法和条件没有特别的要求，能够将固体中的水分充分去除即可。固体干燥后得到富钛渣，在本发明中，所述富钛渣中二氧化钛的质量含量优选大于10％；所述富钛渣可作为钛精矿或生产高钛渣。
本发明提供了以上赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法。本发明实现了赤泥和含铁废酸两种废弃物的共同资源化处置，并得到了高价值产品，达到废物零排放，综合成本低；并且本发明工艺合理，操作简便，具有显著的经济效益和环境效益。
下面结合实施例对本发明提供的赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法，流程如图1所示，步骤如下：
(1)称量拜耳法赤泥2000kg(折干1000kg，含有氧化铁30wt％，二氧化钛6wt％，水分50wt％，氢氧化钠、硅、钙等其他组分14wt％)和700kg钛白废硫酸(含硫酸40wt％，二氧化钛3wt％)加入反应设备，开启搅拌，加热并保持反应温度65℃进行中和反应，直到pH为3.5停止反应；
(2)反应后的物料进入压滤机进行固液分离，液体的主要成分是硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸钠等；固体主要成分是二氧化硅、二氧化钛、硫酸钙；
(3)液体加入30％双氧水150kg，氧化并放置5小时聚合后，得到聚合硫酸铁净水剂2490kg(净水剂中Fe含量为11.2wt％)；固体经烘干后去除150kg水分，得到钛渣210kg，经检测钛含量为30wt％，作为富钛渣出售。
实施例2
一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法，流程如图1所示，步骤如下：
(1)称量拜耳法赤泥2000kg(折干1000kg，含有氧化铁30wt％，二氧化钛6wt％，水分50wt％，氢氧化钠、硅、钙等其他组分14wt％)和3500kg碳钢酸洗废硫酸(含硫酸10wt％，含铁9.2wt％)加入反应设备，开启搅拌，加热并保持反应温度75℃进行中和反应，直到pH为2.5停止反应；
(2)反应后的物料进入压滤机进行固液分离，液体的主要成分是硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸钠；固体主要成分是二氧化硅、二氧化钛、硫酸钙；
(3)液体加入30％双氧水70kg，氧化并放置5小时聚合后，得到聚合硫酸铁净水剂5080kg(净水剂中Fe含量为11wt％)；固体经烘干后去除180kg水分，得到钛渣240kg，经检测钛含量为21wt％，作为富钛渣出售。
实施例3
一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法，流程如图1所示，步骤如下：
(1)称量联合法赤泥2000kg(折干1400kg，含有氧化铁5wt％，二氧化钛7wt％，水分30wt％，二氧化硅13wt％、氧化钙35wt％，其他组分10wt％)和5000kg碳钢酸洗废盐酸(含盐酸10wt％，含铁10wt％)加入反应设备，开启搅拌，加热并保持反应温度80℃进行中和反应，直到pH为5停止反应；
(2)反应后的物料进入压滤机进行固液分离，液体的主要成分是氯化铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化钠；固体主要成分是二氧化硅、二氧化钛；
(3)液体加入30％双氧水170kg，氧化并放置5小时聚合后，得到聚合氯化铁净水剂6590kg(净水剂中Fe含量为7.7％)；固体经烘干后去除240kg水分，得到钛渣340kg，经检测钛含量为24wt％，作为富钛渣出售。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种赤泥与含铁废酸共同处置生产富钛渣和净水剂的方法，其特征在于，为以下步骤：
(1)将赤泥和含铁废酸混合进行中和反应，得到反应物料；所述赤泥为氧化铝副产赤泥；所述含铁废酸为钛白废酸；
(2)将所述反应物料进行固液分离，分别得到液体和固体；
(3)将所述液体与氧化剂混合经聚合反应后得到净水剂；将所述固体进行干燥得到富钛渣；所述氧化剂包括氧气、双氧水、氯气或硝酸；所述氧化剂的加入量为所述液体质量的0.1～3％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述赤泥和含铁废酸的质量比为1:(0.3～3)，所述赤泥的质量以干重计。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中和反应的温度为50～120℃。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述中和反应至反应物料的pH值为2～6时停止。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体的成分包括硫酸盐和/或氯化物；所述固体的成分包括二氧化硅、二氧化钛和硫酸钙。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述净水剂的成分包括聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铝铁和聚合氯化铝铁中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富钛渣中二氧化钛的质量含量大于10％。
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