CN111825113A - 一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种赤泥利用的方法，尤其涉一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：1)赤泥选铁；2)铁酸钠合成；3)赤泥浆制备；4)赤泥溶出；5)高铁产物固液分离洗涤；6)精滤；7)蒸发聚合；8)铝酸钠溶液膜分离；9)晶种分解；10)氢氧化铝分离洗涤；11)氧化铝焙烧；12)母液蒸发。本发明能够将拜耳法产生的赤泥充分利用，简化了赤泥处理工艺；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。
Description
技术领域
本发明涉及一种赤泥利用的方法，尤其涉一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法。
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、越南和巴西。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从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法。将赤泥充分利用，回收赤泥中的氧化铝和氧化钠，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，总体上减轻对环境的压力，实现氧化铝行业的清洁生产。
技术方案：
一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)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；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰或石灰乳按一定比例混合制备成赤泥浆液；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，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为主要物相的高铁产物；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为3.0-16，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物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，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，蒸发后苛碱浓度为120-400g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用单级、两级或多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为10.0-50.0，低分子比溶液分子比为1.1-2.0；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)中进行铁酸钠合成。
进一步的，所述的拜耳法赤泥为溶出温度在120-160℃的低温拜耳法赤泥或溶出温度在220-300℃的高温拜耳法赤泥中的一种。
进一步的，所述步骤1)中赤泥选铁采用重选、浮选或磁选中的一种。
进一步的，所述步骤2)中的烧结条件为800-1100℃下烧结10-120分钟。
进一步的，所述步骤3)的高分子比碱液苛碱浓度为180-300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为(20-40)：1；步骤3)中所述的铁酸钠、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)。
进一步的，所述的步骤4)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，还含有质量分数3％-15％的水化石榴石和1％-6％的水合铝硅酸钠。
进一步的，所述步骤7)中铝酸钠溶液蒸发和步骤12)中母液蒸发采用降膜蒸发或MVR蒸发中的一种。
进一步的，所述步骤8)中膜分离为反渗透膜过滤、纳滤或超滤中的一种。
进一步的，所述的步骤9)晶种分解其分解时间为20-60小时。
进一步的，所述步骤8)中膜分离是在管式膜过滤装置内进行的，将铝酸钠聚合溶液采用多级膜分离进行溶液分离，所述管式膜过滤装置包括壳身、前端壳体、后端壳体、膜前支撑件、膜后支撑件、膜、前电动推杆和后电动推杆，壳身的前端外固定有前端壳体，壳身的后端外固定有后端壳体，壳身内侧的前后两端分别设有膜前支撑件和膜后支撑件，多个管状的膜的前后端分别固定于膜前支撑件和膜后支撑件上，膜前支撑件和膜后支撑件设有与膜的内腔连通的液孔，膜前支撑件的液孔、膜的内腔和膜后支撑件的液孔将前端壳体和后端壳体的内腔连通在一起，壳身设有低分子比溶液出口，前端壳体设有铝酸钠溶液入口，后端壳体设有高分子比溶液出口，前端壳体外设有前电动推杆，后端壳体外设有后电动推杆，前电动推杆和后电动推杆的推杆穿过了前端壳体和后端壳体，推杆的端部设有密封端头，每个膜前支撑件的液孔皆设有一个与其配合使用的前电动推杆，每个膜后支撑件的液孔皆设有一个与其配合使用的后电动推杆，每个推杆端部的密封端头在推杆伸出后，皆能够将其所对应的液孔封闭；
所述前电动推杆和后电动推杆皆包括电动推杆主体、推杆和密封端头，电动推杆主体的一端设有连接端，连接端设有螺丝孔，连接端通过螺丝与前端壳体和后端壳体连接在一起，推杆是穿过连接端的，推杆的端部设有密封端头；
所述前电动推杆与前端壳体之间设有推杆密封圈，后电动推杆的推杆与后端壳体之间也设有推杆密封圈；壳身和前端壳体之间设有前密封圈，壳身和后端壳体之间设有后密封圈。
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氧化钠，制备氧化铝产品，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。
本发明通过蒸发聚合使赤泥溶出液中铝酸根聚合成大分子链，再膜分离成可以进行晶种分解的低分子比溶液和返回配料的高分子比溶液，大大简化了赤泥处理工艺。
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为本发明的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的工艺流程图；
图2为管式膜过滤装置的整体结构剖视结构示意图；
图3为管式膜过滤装置的整体外部结构示意图；
图4为膜前支撑件和膜后支撑件的正视结构示意图；
图5为膜前支撑件和膜后支撑件的右视结构示意图；
图6为前电动推杆的结构示意图。
附图标记说明：1.壳身、2.前端壳体、3.后端壳体、4.膜前支撑件、5.膜后支撑件、6.膜、7.铝酸钠溶液入口、8.高分子比溶液出口、9.低分子比溶液出口、10.前电动推杆、11.后电动推杆、12.前密封圈、13.后密封圈、41.支撑主体、42.支撑管、101.电动推杆主体、102.连接端、103.推杆、104.密封端头、105.推杆密封圈。
具体实施方式
如图1所示，一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行重选、浮选或磁选进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；氧化铁质量分数大于50％，即为高铁赤泥；拜耳法赤泥为溶出温度在120-160℃的低温拜耳法赤泥或溶出温度在220-300℃的高温拜耳法赤泥中的一种；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在800-1100℃高温下烧结10-120分钟制备出含铁酸钠的烧结料；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰或石灰乳混合制备成赤泥浆液；高分子比碱液苛碱(Na2OK)浓度为180-300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为(20-40)：1；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)；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，在180-300℃和20-120分钟时间下进行溶出，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；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有质量分数3％-15％的水化石榴石和1％-6％的水合铝硅酸钠；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为3.0-16，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物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，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，降膜蒸发或MVR蒸发后苛碱(Na2OK)浓度为120-400g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用单级、两级或多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为10.0-50.0，低分子比溶液分子比为1.1-2.0；膜分离为反渗透膜过滤、纳滤或超滤中的一种，反渗透膜0.1-1nm，纳滤膜孔径为1-10nm，超滤膜孔径为10-100nm；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液，分解时间为20-60小时；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行降膜蒸发或MVR蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)中进行铁酸钠合成。
如图2-图6所示，当将铝酸钠聚合溶液采用多级膜分离进行溶液分离时，步骤1)的膜分离步骤是在管式膜过滤装置内进行的，管式膜过滤装置包括壳身1、前端壳体2、后端壳体3、膜前支撑件4、膜后支撑件5、膜6、前电动推杆10和后电动推杆11，壳身1的前端外固定并套有前端壳体2，壳身1的后端外固定并套有后端壳体3，壳身1和前端壳体2之间设有前密封圈12，壳身1和后端壳体3之间设有后密封圈13，壳身1内侧的前后两端分别固定有膜前支撑件4和膜后支撑件5，膜前支撑件4和膜后支撑件5皆是由支撑主体41和支撑管42组成的，支撑管42位于支撑主体41的一侧，支撑管42设有膜6端部塞入的腔体，壳身1、前端壳体2和膜前支撑件4的支撑主体41优选通过从侧壁拧入螺丝的方式将三者固定连接在一起，壳身1、后端壳体3和膜后支撑件5的支撑主体41也优选通过从侧壁拧入螺丝的方式将三者固定连接在一起。多个管状的膜6的前后端分别固定于膜前支撑件4和膜后支撑件5上，膜前支撑件4和膜后支撑件5设有与膜6的内腔连通的液孔，膜前支撑件4的液孔、膜6的内腔和膜后支撑件5的液孔将前端壳体2和后端壳体3的内腔连通在一起，壳身1设有低分子比溶液出口9，前端壳体2设有铝酸钠溶液入口7，后端壳体3设有高分子比溶液出口8，前端壳体2外设有前电动推杆10，后端壳体3外设有后电动推杆11，前电动推杆10和后电动推杆11的推杆103穿过了前端壳体2和后端壳体3，推杆103的端部设有密封端头104，每个膜前支撑件4的液孔皆设有一个与其配合使用的前电动推杆10，每个膜后支撑件5的液孔皆设有一个与其配合使用的后电动推杆11，每个推杆103端部的密封端头104在推杆103伸出后，皆能够将其所对应的液孔封闭。前电动推杆10和后电动推杆11皆包括电动推杆主体101、推杆103和密封端头104，电动推杆主体101的一端设有连接端102，连接端102设有螺丝孔，连接端102通过螺丝与前端壳体2和后端壳体3连接在一起，推杆103是穿过连接端102的，推杆103的端部设有密封端头104。前电动推杆10与前端壳体2之间设有推杆密封圈105，后电动推杆11的推杆103与后端壳体3之间也设有推杆密封圈105。
管式膜过滤装置使用时，铝酸钠聚合溶液通过铝酸钠溶液入口7进入装置内，铝酸钠聚合溶液进入膜前支撑件4、膜6和膜后支撑件5内，能够通过膜6并从低分子比溶液出口9中流出的为低分子比溶液，从高分子比溶液出口8流出的为高分子比溶液。低分子比溶液出口9优选需要抽负压，更有利于低分子比溶液从膜6过滤出来。
当管式膜过滤装置使用时发现低分子比溶液出口9流出的溶液分子比突然升高，则需启动前电动推杆10和后电动推杆11，推杆103伸出并通过推杆密封圈105密封其相对应的液孔排查是哪个膜6出现了问题。每一个膜6的两端皆连通有前支撑件4和膜后支撑件5的一个液孔，整体称为一条液孔，当管式膜过滤装置使用时发现低分子比溶液出口9流出的溶液分子比突然升高，则启动其中一条液孔两侧的电动推杆10和后电动推杆11，将其两端封堵，如因此发现继续从低分子比溶液出口9流出的溶液分子比下降了，则可以判定该条液孔的膜6出现了损坏，可以将其一直封堵，直到设备空闲时，控制电动推杆10和后电动推杆11的推杆103缩回，拆开装置进行更换膜6；如果启动其中一条液孔两侧的电动推杆10和后电动推杆11，将其两端封堵，没有因此导致低分子比溶液出口9流出的溶液分子比下降，则将该条液孔两侧的电动推杆10和后电动推杆11的推杆11缩回，启动别条液孔两侧的电动推杆10和后电动推杆11，直到排查出损坏的膜6。本设备可以在设备使用过程中不用间断生产，还能够保证各出口溶液的分子比和排查出问题膜6，方便生产过后将其更换。
实施例1
一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行重选选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；氧化铁质量分数大于50％，即为高铁赤泥；拜耳法赤泥为溶出温度在120℃的低温拜耳法赤泥；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在800℃高温下烧结120分钟制备出含铁酸钠的烧结料；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰混合制备成赤泥浆液；高分子比碱液苛碱(Na2OK)浓度为180g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为20：1；铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、石灰的配料比例转化为相应元素的摩尔比，Al:Na摩尔比为1：5；Fe:Ca:Si摩尔比为1：1：0.7；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，在180℃和120分钟时间下进行溶出，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；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有质量分数15％的水化石榴石和1％的水合铝硅酸钠；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为3.0，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物洗涤得到的铝酸钠溶液加入铝酸三钙的一种作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，降膜蒸发后苛碱(Na2OK)浓度为120g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用单级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为50.0，低分子比溶液分子比为1.1；膜分离为反渗透膜；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液，分解时间为20小时；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行降膜蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)中进行铁酸钠合成。
实施例2
一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行浮选选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；氧化铁质量分数大于50％，即为高铁赤泥；拜耳法赤泥为溶出温度在140℃的低温拜耳法赤泥；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在1100℃高温下烧结10分钟制备出含铁酸钠的烧结料；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰乳混合制备成赤泥浆液；高分子比碱液苛碱(Na2OK)浓度为250g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为30：1；铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、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1：12；Fe:Ca:Si摩尔比为1：1.5：1；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，在300℃和20分钟时间下进行溶出，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；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有质量分数12％的水化石榴石和2％的水合铝硅酸钠；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为5，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，MVR蒸发后苛碱(Na2OK)浓度为180g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用两级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为30.0，低分子比溶液分子比为1.6；膜分离为纳滤；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液，分解时间为25小时；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行MVR蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)中进行铁酸钠合成。
实施例3
一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行磁选选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；氧化铁质量分数大于50％，即为高铁赤泥；拜耳法赤泥为溶出温度在160℃的低温拜耳法赤泥；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在950℃高温下烧结60分钟制备出含铁酸钠的烧结料；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰混合制备成赤泥浆液；高分子比碱液苛碱(Na2OK)浓度为300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为40：1；铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、石灰的配料比例转化为相应元素的摩尔比，Al:Na摩尔比为1：18；Fe:Ca:Si摩尔比为1：2：1.5；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，在240℃和70分钟时间下进行溶出，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；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有质量分数10％的水化石榴石和3％的水合铝硅酸钠；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为8，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物洗涤得到的铝酸钠溶液加入铝酸三钙的一种作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，降膜蒸发后苛碱(Na2OK)浓度为250g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为10.0，低分子比溶液分子比为2.0；膜分离为超滤；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液，分解时间为30小时；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行降膜蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)中进行铁酸钠合成。
实施例4
一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行重选选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；氧化铁质量分数大于50％，即为高铁赤泥；拜耳法赤泥为溶出温度在220℃的高温拜耳法赤泥；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在1000℃高温下烧结40分钟制备出含铁酸钠的烧结料；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰乳混合制备成赤泥浆液；高分子比碱液苛碱(Na2OK)浓度为180g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为20：1；铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、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；Fe:Ca:Si摩尔比为1：1：0.7；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，在200℃和100分钟时间下进行溶出，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；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有质量分数8％的水化石榴石和4％的水合铝硅酸钠；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为10，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，MVR蒸发后苛碱(Na2OK)浓度为300g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用单级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为48.0，低分子比溶液分子比为1.2；膜分离为反渗透膜；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液，分解时间为40小时；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行MVR蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)中进行铁酸钠合成。
实施例5
一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行浮选选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；氧化铁质量分数大于50％，即为高铁赤泥；拜耳法赤泥为溶出温度在260℃的高温拜耳法赤泥；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在900℃高温下烧结80分钟制备出含铁酸钠的烧结料；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰混合制备成赤泥浆液；高分子比碱液苛碱(Na2OK)浓度为250g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为30：1；铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、石灰的配料比例转化为相应元素的摩尔比，Al:Na摩尔比为1：12；Fe:Ca:Si摩尔比为1：1.5：1；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，在250℃和55分钟时间下进行溶出，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；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有质量分数5％的水化石榴石和5％的水合铝硅酸钠；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为13，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物洗涤得到的铝酸钠溶液加入铝酸三钙的一种作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，降膜蒸发后苛碱(Na2OK)浓度为350g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用两级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为32.0，低分子比溶液分子比为1.5；膜分离为纳滤；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液，分解时间为50小时；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行降膜蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)中进行铁酸钠合成。
实施例6
一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行磁选选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；氧化铁质量分数大于50％，即为高铁赤泥；拜耳法赤泥为溶出温度在300℃的高温拜耳法赤泥；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)中母液蒸发得到的结晶碱及碳酸钠进行混合，在1050℃高温下烧结20分钟制备出含铁酸钠的烧结料；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰乳混合制备成赤泥浆液；高分子比碱液苛碱(Na2OK)浓度为300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为40：1；铁酸钠、低铁赤泥、高分子比碱液、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1：18；Fe:Ca:Si摩尔比为1：2：1.5；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，在280℃和30分钟时间下进行溶出，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；高铁产物除了含有铁水化石榴石外，还含有质量分数3％的水化石榴石和6％的水合铝硅酸钠；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为16，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物洗涤得到的铝酸钠溶液加入石灰乳作为助滤剂进行精滤，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，MVR蒸发后苛碱(Na2OK)浓度为400g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为12.0，低分子比溶液分子比为1.9；膜分离为超滤；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液，分解时间为60小时；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行MVR蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)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)
1.一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)赤泥选铁：将拜耳法赤泥进行选铁，得到高铁赤泥和低铁赤泥；
2)铁酸钠合成：步骤1)中赤泥选铁得到的高铁赤泥与步骤12)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；
3)赤泥浆制备：将步骤2)的含铁酸钠的烧结料、步骤1)的低铁赤泥、步骤6)得到的精滤滤饼、步骤8)得到的高分子比溶液以及石灰或石灰乳按一定比例混合制备成赤泥浆液；
4)赤泥溶出：步骤3)制备的赤泥浆液送入用于赤泥溶出的反应釜，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为主要物相的高铁产物；
5)高铁产物固液分离洗涤：对步骤4)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，赤泥溶出液中苛碱与氧化铝分子比为3.0-16，分离固相为高铁产物；
6)精滤：高铁产物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，精滤滤饼分离得到赤泥溶出铝酸钠精制液和精滤滤饼；
7)蒸发聚合：将步骤6)得到的铝酸钠溶液精制液和步骤10)得到的分解母液混合，进行蒸发聚合，使其中的铝酸根离子聚合成大分子链成为铝酸钠聚合溶液，蒸发后苛碱浓度为120-400g/L；
8)铝酸钠溶液膜分离：步骤7)的铝酸钠聚合溶液采用单级、两级或多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液分子比为10.0-50.0，低分子比溶液分子比为1.1-2.0；
9)晶种分解：步骤8)得到的低分子比溶液与氢氧化铝晶种进行混合，晶种分解得到氢氧化铝浆液；
10)氢氧化铝分离洗涤：步骤9)的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；
11)氧化铝焙烧：步骤10)的氢氧化铝固体经过高温焙烧，得到氧化铝产品；
12)母液蒸发：步骤8)得到的高分子比溶液进行蒸发浓缩，并结晶出结晶碱，对结晶碱和蒸发浓缩后的母液进行分离，分离后母液再进行碱液调配，得到循环碱液，循环碱液返回步骤3)进行赤泥浆配料，循环使用；结晶碱在步骤2)中进行铁酸钠合成。
2.根据权利要求1所述的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述的拜耳法赤泥为溶出温度在120-160℃的低温拜耳法赤泥或溶出温度在220-300℃的高温拜耳法赤泥中的一种。
3.根据权利要求1所述的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述步骤1)中赤泥选铁采用重选、浮选或磁选中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述步骤2)中的烧结条件为800-1100℃下烧结10-120分钟。
5.根据权利要求1所述的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述步骤3)的高分子比碱液苛碱浓度为180-300g/l，碱液中苛性钠与氧化铝的摩尔比为(20-40)：1；步骤3)中所述的铁酸钠、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)。
6.根据权利要求1所述的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述步骤4)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，还含有质量分数3％-15％的水化石榴石和1％-6％的水合铝硅酸钠。
7.根据权利要求1所述的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述步骤7)中铝酸钠溶液蒸发和步骤12)中母液蒸发采用降膜蒸发或MVR蒸发中的一种。
8.根据权利要求1所述的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述步骤8)中膜分离为反渗透膜过滤、纳滤或超滤中的一种。
9.根据权利要求1所述的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述的步骤9)晶种分解其分解时间为20-60小时。
10.根据权利要求1所述的从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，其特征在于：所述步骤8)中膜分离是在管式膜过滤装置内进行的，将铝酸钠聚合溶液采用多级膜分离进行溶液分离，所述管式膜过滤装置包括壳身(1)、前端壳体(2)、后端壳体(3)、膜前支撑件(4)、膜后支撑件(5)、膜(6)、前电动推杆(10)和后电动推杆(11)，壳身(1)的前端外固定有前端壳体(2)，壳身(1)的后端外固定有后端壳体(3)，壳身(1)内侧的前后两端分别设有膜前支撑件(4)和膜后支撑件(5)，多个管状的膜(6)的前后端分别固定于膜前支撑件(4)和膜后支撑件(5)上，膜前支撑件(4)和膜后支撑件(5)设有与膜(6)的内腔连通的液孔，膜前支撑件(4)的液孔、膜(6)的内腔和膜后支撑件(5)的液孔将前端壳体(2)和后端壳体(3)的内腔连通在一起，壳身(1)设有低分子比溶液出口(9)，前端壳体(2)设有铝酸钠溶液入口(7)，后端壳体(3)设有高分子比溶液出口(8)，前端壳体(2)外设有前电动推杆(10)，后端壳体(3)外设有后电动推杆(11)，前电动推杆(10)和后电动推杆(11)的推杆(103)穿过了前端壳体(2)和后端壳体(3)，推杆(103)的端部设有密封端头(104)，每个膜前支撑件(4)的液孔皆设有一个与其配合使用的前电动推杆(10)，每个膜后支撑件(5)的液孔皆设有一个与其配合使用的后电动推杆(11)，每个推杆(103)端部的密封端头(104)在推杆(103)伸出后，皆能够将其所对应的液孔封闭；
所述前电动推杆(10)和后电动推杆(11)皆包括电动推杆主体(101)、推杆(103)和密封端头(104)，电动推杆主体(101)的一端设有连接端(102)，连接端(102)设有螺丝孔，连接端(102)通过螺丝与前端壳体(2)和后端壳体(3)连接在一起，推杆(103)是穿过连接端(102)的，推杆(103)的端部设有密封端头(104)；
所述前电动推杆(10)与前端壳体(2)之间设有推杆密封圈(105)，后电动推杆(11)的推杆(103)与后端壳体(3)之间也设有推杆密封圈(105)；壳身(1)和前端壳体(2)之间设有前密封圈(12)，壳身(1)和后端壳体(3)之间设有后密封圈(13)。
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