CN115571922A - 一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺 - Google Patents
一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及赤泥的处理技术领域，尤其涉及一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，包括如下步骤：1)将赤泥、滤液和洗水按一定的比例混合后打浆研磨，得到赤泥浆体；2)向赤泥浆体中通入二氧化碳，调节PH至8‑9，再压滤，得到固体和滤液；3)取步骤(2)中的部分滤液进行提浓，得到提浓后的碳酸钠溶液，碳酸钠溶液经过多效蒸发得到碳酸钠；4)将步骤(2)得到的固体经过多次水洗后打浆进行磁选，磁选物烘干后得到磁性氧化铁；本发明通过用二氧化碳处理赤泥，可回收碳酸钠，同时通过磁选回收赤泥中的磁性氧化铁，实现了赤泥的无害化、资源化的综合利用，对解决赤泥具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及赤泥的处理技术领域，尤其涉及一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺。
背景技术
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
赤泥是从铝土矿提炼氧化铝后排出的高碱性固体废物，因富含氧化铁(20-50％)而呈红褐色，称之为赤泥。一般情况下，生产一吨氧化铝副产1-2吨赤泥，氧化铝生产每年排出赤泥高达数千万吨，赤泥含有的化学成分，由氧化铁、氧化铝、二氧化硅及钠钙的化合物组成，占总化学组成的80-85％，此外，还含有少量氧化镁、二氧化钛、氧化锰、三氧化二铬及极少量稀有元素，其中氧化铁、氧化铝、氧化硅含量较高。
赤泥的危害体现在:1、赤泥的中的碱液渗入地下，会使周围水体的PH值升高。2、赤泥中的钠、铝、氟化物等经各种渠道进入地下，也会严重污染水体。3、由于赤泥颗粒细小，赤泥表面干燥后，在大风的天气下会有极细的颗粒形成扬尘，对周围环境和大气造成污染。
目前，大量赤泥，采用露天筑坝堆存的方法处置，不仅浪费资源，占用大量土地，还消耗大量资金。因此，赤泥的无害化、资源化的综合利用，对解决赤泥具有重要意义。
发明内容
针对上述赤泥在处置上存在的问题，本发明提供一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，该工艺能够从赤泥中同时回收碳酸钠和磁性氧化铁，脱碱、除铁后的赤泥用于铺路、填海或建材，实现了对赤泥的脱碱处理和赤泥中的钠碱和磁性氧化铁的回收利用。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：
一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，包括如下步骤：
(1)将赤泥、滤液和洗水按一定的比例混合后打浆研磨，得到赤泥浆体；
(2)向赤泥浆体中通入二氧化碳，调节PH至8-9，再压滤，得到固体和滤液；
(3)取步骤(2)中的部分滤液进行提浓，得到提浓后的碳酸钠溶液，碳酸钠溶液经过多效蒸发得到碳酸钠；
(4)将步骤(2)得到的固体经过多次水洗后打浆进行磁选，磁选物烘干后得到磁性氧化铁。
作为进一步的技术方案，步骤(1)中所用到的滤液为上次工艺中步骤(2)压滤后的部分滤液，所用到的洗水为上次工艺水洗过程中的一次洗水；进一步地，赤泥、滤液与洗水的质量比为1：1-2：1-3。步骤(1)所用到的滤液为上次压滤后得到的部分滤液，赤泥、滤液与洗水按照1：1-2：1-3的质量比进行混合，然后进行打浆处理，即对混合后的赤泥、滤液和洗水进行充分搅拌，并对赤泥中进行研磨，使赤泥、滤液和洗水充分混合后得到赤泥浆体。
作为进一步的技术方案，步骤(2)中，向赤泥浆体中通入二氧化碳，调节PH至9。向赤泥浆体中通入二氧化碳，赤泥中的偏铝酸钠和氢氧化钠与二氧化碳反应，得到碳酸钠，赤泥的PH降低至9。
作为进一步的技术方案，步骤(2)得到的滤液中碳酸钠的含量为2％-4％。将调节好PH的浆体在压滤机中进行压滤，实现浆体的固液分离，压滤得到的滤液一部分用于提浓制备碳酸钠，剩下的滤液用于下次制备过程中与赤泥进行混合，压滤得到的滤液中碳酸钠的含量为2％-4％。
作为进一步的技术方案，步骤(3)中的提浓过程采用膜过滤，膜过滤产生的浓缩液中碳酸钠的含量为大于12％。将步骤(2)得到的溶液进行提浓，提浓过程采用膜过滤，在一定的压力下，当溶液流过膜表面时，膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原浆液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原浆液的分离和浓缩的目的，提浓后的溶液为浓缩液，其中碳酸钠的含量为大于12％。
对提浓后的溶液进行多效蒸发，浓缩结晶，得到碳酸钠，实现了对赤泥脱碱。
作为进一步的技术方案，膜过滤产生的透过液为清水，用于步骤(4)中固体的水洗。
作为进一步的技术方案，步骤(4)中，固体经过三次水洗。将步骤(2)中压滤得到的固体经过三次水洗，经过多次水洗可以降低固体中的含碱量，实现对赤泥经过压滤处理后得到的固体再次脱碱。
作为进一步的技术方案，一次洗水用于下次赤泥打浆，二次洗水用于下次一次水洗，三次洗水用于下次二次水洗；一次洗水用于下次赤泥打浆，由于一次水洗后的水中仍然含有部分钠盐，将一次水洗后的是作为赤泥打浆的水，能够将一次水洗中的钠盐进行再次回收；二次洗水用于下次一次水洗，三次洗水用于下次二次水洗，三次水洗可以采用膜过滤产生的透过液即清水进行水洗。通过采用套洗的方式对压滤后的固体进行水洗，提高了回收效率，节约了水资源。
作为进一步的技术方案，步骤(4)中，磁选后的赤泥的PH降到9以下。脱碱、除铁后的赤泥可用于铺路，填海或者用作建材。
作为进一步的技术方案，步骤(1)中所用到的研磨设备为胶体磨，也可根据需要选用其他研磨设备，研磨设备有助于赤泥和洗水更好的混合形成浆液。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
本发明通过用二氧化碳处理赤泥，可回收碳酸钠，同时通过磁选回收赤泥中的磁性氧化铁，以山东某氧化铝厂赤泥为例，每吨赤泥(干品计)可回收磁性氧化铁100kg(含铁量大于65％)，利用二氧化碳约10kg，回收碳酸钠20kg以上，处理后的赤泥PH值可降到9以下，可做为筑路、建材的原料。
本发明提供的工艺中水洗过程采用套洗的方式，将上一工艺水洗过程产生的洗水用于下一工艺中的水洗过程，提高了碳酸钠的回收效率，节约了水资源。
本发明提供的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，避免了由于赤泥堆积对地下水体和环境造成破坏，实现了赤泥的无害化、资源化的综合利用，对解决赤泥具有重要意义。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如前文所述，由于现有的赤泥的处置方法会对地下水体造成污染，会对周围环境和大气造成污染，为此，本发明提供了一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，实现了对赤泥的无害化、资源化的综合利用。
实施例1
某氧化铝厂赤泥，烘干后赤泥中氧化铝含量19.11％，氧化铁55.6％，氧化硅6.78％，氧化钠3.03％。
一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，包括如下步骤：
(1)将1000份折干后的赤泥、上次工艺的滤液2000份和2000份一次洗水进行混合打浆后，采用胶体磨机研磨粉碎30min，得到赤泥浆体；
(2)向赤泥浆体中通入二氧化碳，调节PH至9，再采用压滤机进行压滤，得到1930份固体滤饼和3080份滤液，滤液中碳酸钠含量2.1％。
(3)取步骤(2)压滤后的滤液1080份进行膜过滤，将碳酸钠的含量提高至12.15％，然后对提浓后的碳酸钠溶液进行多效蒸发，浓缩结晶烘干后得到碳酸钠21.8份，含量98.2％。
(4)取步骤(2)压滤后得到的滤饼1930份，经过三次水洗后，打浆磁选，磁选物烘干103份，铁含量68.4％。
其中，一次水洗得到洗水用于下次与赤泥打浆，二次水洗得到洗水用于下次一次水洗，三次水洗得到的洗水用于下次二次水洗。
脱碱、除铁后的赤泥PH值可降到9以下，可做为筑路、建材的原料。
实施例2
取与实施例1成分相同的赤泥，经多次重复实验后，每1000份赤泥(折干)，可得到氧化铁100-110份，铁含量65-70％，得到碳酸钠18-22份，含量大于98.7％，得到处理后的赤泥折干852-900份，用水打浆后的PH小于9。
实施例3
某氧化铝厂赤泥，烘干后赤泥中氧化铝含量20％，氧化铁含量20％，氧化硅含量28％，氧化钠含量6.5％。
一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，包括如下步骤：
(1)将1000份折干后的赤泥、上次工艺的滤液1000份和3000份一次洗水进行混合打浆后，采用胶体磨机研磨粉碎30min，得到赤泥浆体；
(2)向赤泥浆体中通入二氧化碳，调节PH至9，再采用压滤机进行压滤，得到1890份固体滤饼和3100份滤液，滤液中碳酸钠含量2.02％。
(3)取步骤(2)压滤后的溶液2900份进行膜过滤，得到提浓后的碳酸钠溶液358份，碳酸钠的含量提高至12.1％，然后对提浓后的碳酸钠溶液进行多效蒸发，浓缩结晶烘干后得到碳酸钠38.2份，含量98.53％。
(4)步骤(2)压滤后得到的滤饼取1890份，经过三次水洗后，打浆磁选，磁选物烘干11.2份，铁含量65.69％。
其中，一次水洗得到洗水用于下次与赤泥打浆，二次水洗得到洗水用于下次一次水洗，三次水洗得到的洗水用于下次二次水洗。
脱碱、除铁后的赤泥PH值可降到9以下，可做为筑路、建材的原料。
实施例4
取与实施例3成分相同的赤泥，经过多次重复实验后，每1000份赤泥(折干)可得到氧化铁10-15份，铁含量65-68％，得到碳酸钠40-50份，含量大于98％，处理后赤泥折干950-980份，用水打浆后PH小于9。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将赤泥、滤液和洗水按一定的比例混合后打浆研磨，得到赤泥浆体；
(2)向赤泥浆体中通入二氧化碳，调节PH至8-9，再压滤，得到固体和滤液；
(3)取步骤(2)中的部分滤液进行提浓，得到提浓后的碳酸钠溶液，碳酸钠溶液经过多效蒸发得到碳酸钠；
(4)将步骤(2)得到的固体经过多次水洗后打浆进行磁选，磁选物烘干后得到磁性氧化铁。
2.如权利要求1所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，步骤(1)中所用到的滤液为上次工艺中步骤(2)压滤后的部分滤液，所用到的洗水为上次工艺水洗过程中的一次洗水；进一步地，赤泥、滤液与洗水的质量比为1：1-2：1-3。
3.如权利要求1所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，步骤(2)中，向赤泥浆体中通入二氧化碳，调节PH至9。
4.如权利要求1所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，步骤(2)得到的滤液中碳酸钠的含量为2％-4％。
5.如权利要求1所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，步骤(3)中的提浓过程采用膜过滤，膜过滤产生的浓缩液中碳酸钠的含量大于12％。
6.如权利要求5所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，膜过滤产生的透过液为清水，用于步骤(4)中固体的水洗。
7.如权利要求1所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，步骤(4)中，固体经过三次水洗。
8.如权利要求7所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，一次洗水用于下次赤泥打浆，二次洗水用于下次一次水洗，三次洗水用于下次二次水洗，膜过滤产生的淡水做为赤泥第三次洗水。
9.如权利要求1所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，步骤(4)中，磁选后的赤泥的PH降到9以下。
10.如权利要求1所述的用二氧化碳从赤泥中回收碳酸钠和磁性氧化铁的工艺，其特征在于，步骤(1)中所用到的研磨设备为胶体磨。
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