CN112850793A - 一种赤泥高值化利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种赤泥高值化利用的方法，是以赤泥为原料制备铁铝基类水滑石，并将残渣用于生产建筑材料。本发明具有赤泥处理成本低，处理过程环保，处理后产品附加值高的特点，利于赤泥的开发利用。

Description

一种赤泥高值化利用的方法
技术领域
本发明涉及一种赤泥的利用方法，特别是一种赤泥高值化利用的方法。
背景技术
赤泥是铝土矿提取氧化铝后所排放的碱性残渣，根据铝土矿品位和提取工艺不同，每生产1吨氧化铝约产生0.7-2吨赤泥。近年来，随着市场对铝产品需求的急剧增加，氧化铝产量也迅猛增长，赤泥堆积量随之迅猛增加。如何解决赤泥堆积污染问题，并实现高值化利用，国内外冶金工作者进行了大量的探索。
目前关于从赤泥中提取有价组元的方法主要包括碱石灰烧结法、钙化-碳化法、亚熔盐法等，这些方法通过冶金手段，实现从赤泥中提取有价组元的目的。其产品以低附加值的氧化铝、氧化钠或氧化铁等为主，产品纯度不高。如果想要进一步提高赤泥产品附加值，合成价值更高产品是一条有效的途径。
水滑石，又名层状双金属氢氧化物，是一种由金属层板和夹层阴离子所组成的二维插层材料，由于该材料具有较高的比表面积、本征碱性以及结构和组成易调控等特点，使其在催化、吸附、阻燃等领域具有广泛的应用。如果可以利用赤泥直接合成类水滑石材料，而不需要分离各有价组元，不仅可以减少赤泥处理成本，还可以提高产品附加值，实现赤泥的高值化利用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种赤泥高值化利用的方法。本发明具有赤泥处理成本低，处理过程环保，处理后产品附加值高的特点，利于赤泥的开发利用。
本发明的技术方案：一种赤泥高值化利用的方法，是以赤泥为原料制备铁铝基类水滑石，并将残渣用于生产建筑材料。
前述的赤泥高值化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
1)将赤泥与添加剂混合研磨，然后焙烧，得A品；
2)将A品水浸溶出，液固分离后获得溶液B和残渣C；
3)以溶液B为原料，通过共沉淀法或水热法制备铁铝基类水滑石；
4)以残渣C为原料生产建筑材料。
前述的赤泥高值化利用的方法，所述添加剂为焦硫酸钠或硫酸氢钠。
前述的赤泥高值化利用的方法，所述添加剂与赤泥中铁和铝的摩尔总量的摩尔比为3-8：1。
前述的赤泥高值化利用的方法，所述焙烧的温度为220-460℃，焙烧时间为30-480min。
前述的赤泥高值化利用的方法，所述水浸溶出的液固比为2-15：1，溶出时体系温度为40-95℃，溶出时间30-150min。
前述的赤泥高值化利用的方法，所述溶液B制备铁铝基类水滑石结束后，尾液经蒸发结晶后，将晶体与热三氧化硫反应再生添加剂。
本发明的有益效果
1、与传统的赤泥提取有价组元的工艺方法相比，本发明的方法在焙烧温度上更低，设备要求不高，具有赤泥处理成本更低的优点；
2、本发明的方法可以直接以赤泥为原料，制备附加值更高的铁铝基类水滑石，相较于传统提取氧化铝和氧化铁的方法，本发明的方法获得的产品附加值更高，并且省去了提取氧化铝和氧化铁的过程而直接获得高附加值的铁铝基类水滑石，相较于先从赤泥中提取氧化铝和氧化铁，然后再以此为原料制备铁铝基类水滑石的方法相比，极大的缩短了工艺流程，降低了铁铝基类水滑石的生产成本，也就间接的降低了赤泥的处理加工成本，提高了赤泥的附加值，对于赤泥的广泛开发利用具有积极作用；
3、本发明的赤泥处理后的残渣可以作为建筑材料的原料，并且尾液可经过简单处理后实现添加剂的再生，减少了工艺过程中添加剂的投入量，降低了成本，同时，还降低了尾液对环境的污染，使得工艺更加绿色环保。
本发明所涉及铝、铁和钠的回收率采用公式①计算：
Figure BDA0002943000370000031
式中，η为铝、铁或钠的回收率(％)；m赤泥为赤泥的质量(g)；m渣为渣的重量(g)；ω0为赤泥中铝、铁或钠的含量(％)；ω1为渣中铝、铁或钠的含量(％)。
通过本发明的方法，赤泥中铁氧化铝和氧化铁的回收率铝超过90％，钠的回收率超过95％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1
1)取5g赤泥，以赤泥中的铁和铝的总量与焦硫酸钠按1:4的摩尔比研磨混合均匀，然后380℃焙烧120min，冷却至室温后得熟料A品；
2)A品用水浸出，液固比为4：1，浸出温度80℃，浸出时间60min，液固分离后得混合硫酸盐溶液B和残渣C，残渣C的二氧化硅含量为38.1％，硫酸钙含量为57.8％，可用于生产建筑用石膏板等建筑材料；
3)取15mL混合硫酸盐溶液B，然后加入60mL去离子水和硫酸镁，使体系的Mg(Ⅱ)与(Fe(Ⅲ)+Al(Ⅲ))的摩尔比为2.0，采用水热法制备镁铁铝类水滑石材料以实现赤泥的高值化利用，并用于去除生活污水中的磷；
4)尾液中的硫酸钠经蒸发结晶和热三氧化硫处理可实现添加剂焦硫酸钠的再生。
本实施例中，通过分析原赤泥和残渣的组分，并称量残渣的质量，采用公式①计算，铝、铁和钠的回收率分别为92.3％、94.5％和96.1％。在最优条件下，制备的镁铁铝类水滑石可去除生活无水中94.6％的磷。
实施例2
1)取10g赤泥，以赤泥中的铁和铝的总量与焦硫酸钠按1:3.5的摩尔比研磨混合均匀，然后320℃焙烧180min，冷却至室温后得熟料A品。
2)A品用水浸出，液固比为2：1，浸出温度85℃，浸出时间60min，液固分离后得混合硫酸盐溶液B和残渣C。残渣C的二氧化硅含量为30.4％，硫酸钙含量为66.4％，可用于生产建筑用石膏板等建筑材料。
3)混合硫酸盐溶液采用水热法或共沉淀法制备铁铝基类水滑石材料以实现赤泥的高值化利用；
4)尾液中的硫酸钠经蒸发结晶和热三氧化硫处理可实现添加剂焦硫酸钠的再生。
本实施例中，通过分析原赤泥和残渣的组分，并称量残渣的质量，采用公式①计算，铝、铁和钠的回收率分别为91.3％、92.6％和95.3％。
实施例3
1)取20g赤泥，以赤泥中的铁和铝与硫酸氢钠按1:7的摩尔比研磨混合均匀，然后240℃焙烧150min，冷却至室温后得熟料A品。
2)A品用水浸出，液固比为4：1，浸出温度70℃，浸出时间90min，液固分离后得混合硫酸盐溶液B和残渣C。残渣C的二氧化硅含量为36.8％，硫酸钙含量为59.5％，可用于生产建筑用石膏板等。
3)混合硫酸盐溶液采用水热法或共沉淀法制备铁铝基类水滑石材料以实现赤泥的高值化利用；
4)尾液中的硫酸钠经蒸发结晶和热三氧化硫处理可实现添加剂硫酸氢钠的再生。
本实施例中，通过分析原赤泥和残渣的组分，并称量残渣的质量，采用公式①计算，铝、铁和钠的回收率分别为91.8％、93.6％和97.2％。
实施例4
1)取10g赤泥，以赤泥中的铁和铝与焦硫酸钠按1:5的摩尔比研磨混合均匀，然后330℃焙烧160min，冷却至室温后得熟料A品。
2)A品用水浸出，液固比为3：1，浸出温度90℃，浸出时间60min，液固分离后得混合硫酸盐溶液B和残渣C。残渣C的二氧化硅含量为35.1％，硫酸钙含量为60.4％，可用于生产建筑用石膏板等。
3)混合硫酸盐溶液采用水热法或共沉淀法制备铁铝基类水滑石材料以实现赤泥的高值化利用；
4)尾液中的硫酸钠经蒸发结晶和热三氧化硫处理可实现添加剂的再生。
本实施例中，通过分析原赤泥和残渣的组分，并称量残渣的质量，采用公式①计算，铝、铁和钠的回收率分别为94.8％、93.6％和95.6％。
实施例5
1)取15g赤泥，以赤泥中的铁和铝与焦硫酸钠按1:7.5的摩尔比研磨混合均匀，然后280℃焙烧300min，冷却至室温后得熟料A品。
2)A品用水浸出，液固比为6：1，浸出温度95℃，浸出时间30min，液固分离后得混合硫酸盐溶液B和残渣C。残渣C的二氧化硅含量为41.3％，硫酸钙含量为55.2％，可用于生产建筑用石膏板等。
3)混合硫酸盐溶液采用水热法或共沉淀法制备铁铝基类水滑石材料以实现赤泥的高值化利用；
4)尾液中的硫酸钠经蒸发结晶和热三氧化硫处理可实现添加剂的再生。
本实施例中，通过分析原赤泥和残渣的组分，并称量残渣的质量，采用公式①计算，铝、铁和钠的回收率分别为94.2％、94.8％和98.3％。
实施例6
1)取15g赤泥，以赤泥中的铁和铝与焦硫酸钠按1:8的摩尔比研磨混合均匀，然后460℃焙烧30min，冷却至室温后得熟料A品。
2)A品用水浸出，液固比为15：1，浸出温度95℃，浸出时间30min，液固分离后得混合硫酸盐溶液B和残渣C。
3)混合硫酸盐溶液采用水热法或共沉淀法制备铁铝基类水滑石材料以实现赤泥的高值化利用；
4)尾液中的硫酸钠经蒸发结晶和热三氧化硫处理可实现添加剂的再生。
实施例7
1)取15g赤泥，以赤泥中的铁和铝与焦硫酸钠按1:3的摩尔比研磨混合均匀，然后220℃焙烧480min，冷却至室温后得熟料A品。
2)A品用水浸出，液固比为2：1，浸出温度40℃，浸出时间150min，液固分离后得混合硫酸盐溶液B和残渣C。
3)混合硫酸盐溶液采用水热法或共沉淀法制备铁铝基类水滑石材料以实现赤泥的高值化利用；
4)尾液中的硫酸钠经蒸发结晶和热三氧化硫处理可实现添加剂的再生。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种赤泥高值化利用的方法，其特征在于：是以赤泥为原料制备铁铝基类水滑石，并将残渣用于生产建筑材料。
2.根据权利要求1所述的赤泥高值化利用的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)将赤泥与添加剂研磨混合均匀，然后焙烧，得A品；
2)将A品水浸溶出，液固分离后获得溶液B和残渣C；
3)以溶液B为原料，通过共沉淀法或水热法制备铁铝基类水滑石；
4)以残渣C为原料生产建筑材料。
3.根据权利要求2所述的赤泥高值化利用的方法，其特征在于：所述添加剂为焦硫酸钠或硫酸氢钠。
4.根据权利要求3所述的赤泥高值化利用的方法，其特征在于：所述添加剂与赤泥中铁和铝的摩尔总量的摩尔比为3-8：1。
5.根据权利要求2所述的赤泥高值化利用的方法，其特征在于：所述焙烧的温度为220-460℃，焙烧时间为30-480min。
6.根据权利要求2所述的赤泥高值化利用的方法，其特征在于：所述水浸溶出的液固比为2-15：1，溶出时体系温度为40-95℃，溶出时间30-150min。
7.根据权利要求2所述的赤泥高值化利用的方法，其特征在于：所述溶液B制备铁铝基类水滑石结束后，尾液经蒸发结晶后，将晶体与热三氧化硫反应再生添加剂。
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徐玲琳: "《中国矿产地质志 宁夏卷 普及本 宁夏矿产地质》", vol. 201905, 中国建材工业出版社, pages: 92 - 93 *
郑水林等: "《粉体表面改性》", 30 June 2019 *

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