CN116354406A - 氧化铝赤泥资源化回收利用的方法及设备 - Google Patents
氧化铝赤泥资源化回收利用的方法及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116354406A CN116354406A CN202310254875.3A CN202310254875A CN116354406A CN 116354406 A CN116354406 A CN 116354406A CN 202310254875 A CN202310254875 A CN 202310254875A CN 116354406 A CN116354406 A CN 116354406A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactor
- solution
- alumina
- red mud
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 149
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 114
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 81
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 81
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 claims abstract description 31
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 31
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 31
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 24
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 16
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 13
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 10
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 94
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 83
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 claims description 56
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 28
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 25
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 21
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 20
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 19
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 18
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 15
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 10
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 10
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 7
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 6
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 6
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 6
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 5
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 3
- 102000005393 Sodium-Potassium-Exchanging ATPase Human genes 0.000 claims 1
- 108010006431 Sodium-Potassium-Exchanging ATPase Proteins 0.000 claims 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 16
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract 1
- 239000011499 joint compound Substances 0.000 description 133
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 15
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 14
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 8
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 5
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 description 2
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 101100136092 Drosophila melanogaster peng gene Proteins 0.000 description 1
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 1
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- JCCZVLHHCNQSNM-UHFFFAOYSA-N [Na][Si] Chemical compound [Na][Si] JCCZVLHHCNQSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 210000001601 blood-air barrier Anatomy 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012738 dissolution medium Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium oxide Chemical compound O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 229910006540 α-FeOOH Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/06—Ferric oxide [Fe2O3]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
- C01F11/182—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by an additive other than CaCO3-seeds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
一种氧化铝赤泥回收利用的方法及设备,是先将氧化铝赤泥加入盐酸和硫酸的混合酸反应,溶解铁、铝、钙、钠及少量的锌、铜、镁等金属,留下固体二氧化硅可分离作为建筑材料或玻璃原料;溶液收集以后加入碳酸氢铵,得到铝、钙及部分金属沉淀物并分离,铁、钠留在溶液中继续加入氢氧化钠反应,得到氢氧化铁沉淀并分离出钠盐,浓缩液蒸发后得到氧化铁作为生产钢铁原料;铝、钙及其它金属沉淀物则加入90‑98%的硫酸反应,全部溶解后,溶液经过膜分离后加入碳酸盐,得到碳酸钙沉淀作为水泥生产原料;浓缩液蒸发后得到高纯度氧化铝,送到铝加工厂生产纯铝或铝合金产品;分离出来的钠盐溶液蒸发出来作为工农业用盐;反应器过程的酸雾和有害气体则经过吸收塔处理排放。本发明能够充分利用氧化铝赤泥的氧化铁和氧化铝及有效成分,解决了目前氧化铝赤泥大量堆放污染环境的难题,成本低,适合目前的氧化铝生产厂。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业废渣综合利用并解决环境污染的方法,特别是氧化铝赤泥资源化回收利用的方法及设备。
背景技术
氧化铝生产过程中产生的固体废物-赤泥,累积堆存量越来越多,拜耳法一般平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~2.0吨赤泥,由此带来的生态影响及环境风险隐患也越来越严峻,赤泥中含有大量的强碱性化学物质,稀释10倍后其pH值仍为11.25~11.50,极高的pH值决定了赤泥对生物和金属、硅质材料的强烈腐蚀性。高碱度的污水渗入地下或进入地表水,使水体pH值升高,国内外大都是将赤泥输送堆场进行堆放,赤泥大量堆存既占用土地,浪费资源。而赤泥中含有多种微量元素,还有很多资源没有得到充分利用,据分析,目前广西某铝业公司几年来检测废弃赤泥中各种化学成分的数据如下:
赤泥作为氧化铝行业的典型大宗固废,目前综合利用率不超过6%,年用量不足700万吨。要实现2025年,新增大宗固废综合利用率达到60%,存量大宗固废有序减少的目标,赤泥年综合利用量需要达到6000万吨以上。目前的赤泥利用规模和利用率相比目标值还有很大的差距。
尽管赤泥中铁品位相对较低,但考虑到赤泥排放量巨大,高铁赤泥被认为是低品位铁矿石替代原料之一。赤泥中铁主要以赤铁矿(Fe2O3)、针铁矿(α-FeOOH)、铝针铁矿和铝磁铁矿等复合矿相形式赋存,回收铁是实现赤泥减量化的重要途径之一。国内外学者对赤泥选铁开展了大量研究工作,主要的选铁路线有物理分选、火法冶金、湿法冶金。
可见,大量的氧化铝和氧化铁等存在赤泥中,是一种有用的资源,如果不加以利用,则是一种极大的浪费,所以目前就赤泥的资源回收利用国外国内提出了很多不同的做法,例如国外KASLIWAL等提出在60~90℃、1.0~1.5mol/L的盐酸溶液中将赤泥中Fe、Al、Ca、Na、等成分浸出,然后与碳酸钠在850~1150℃温度下焙烧,进而通过水洗去除可溶部分;有的文献将赤泥中的二氧化硅、碳酸钙用于晶化玻璃或水泥生产材料,例如生产复合水泥以及生产碱矿渣水泥;由于赤泥超细的泥浆颗粒,导致赤泥制水泥相比一般水泥具有较高稠度,通过实验发现添加适当比例赤泥生产出的水泥具有良好的物理性能和机械性能,而且具有环境安全性;还有文献介绍,根据高碱性赤泥的特性,用其改性酸性土壤pH,(广西的红土地大部分是酸性土壤),赤泥中含铁铝的矿物组分还可提高土壤的固磷能力,有利于土壤中的植物和微生物生存及繁衍,对防止水体富营养化也有积极影响。此外赤泥还可用于修复重金属污染土壤,降低土壤中重金属元素的含量,抑制生物、微生物对重金属的吸附。LOMBI 等发现土壤中添加2%的赤泥可抑制农作物对Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+的吸附;总之,赤泥的处置和利用是目前全世界铝产业面临的主要环境问题,赤泥资源化可通过利用赤泥回收氧化铝、氧化铁等有价金属及建筑材料,也可以将高碱性物质用于处理酸性物质等降低其环境风险,防止土壤和地下水污染,并释放用于赤泥填埋的土地资源。最大限度实现赤泥的资源化、减量化和无害化。
经检索,我们查到以下的一些公开文献:
1、氧化铝赤泥的综合利用及回收工艺探讨《中国矿业》2001年4月,作者谭洪旗,刘玉平,该文提出赤泥应该从回收有价元素,通过洗涤、加热、煅烧、磁选等方法回收铁、锌、钛、稀土等元素。
2、中国专利,申请号:201110275267.8,一种处理氧化铝赤泥综合利用的方法,包括以下步骤:第一,对氧化铝赤泥打浆,并将浆料送入脱碱反应罐内;第二,脱碱处理,在赤泥浆中加入脱碱剂,并搅拌均匀,其中的脱碱剂在反应罐内迅速反应,反应后固液分离;第三,焙烧还原,将脱碱处理后的赤泥采用焙烧还原氧化铁工艺进行还原处理;第四,磁选分离,使用砂浆泵将其送入磁选机中便可将赤泥分成有磁性和无磁性两部分,有磁性的送入球磨机进行细磨,两次磁选所分离的非磁性部分再经压滤和干燥后作为干砂浆用的中细砂备用,加入电石渣或石灰石粉等碱性材料激发和活化其中的的SiO2和Al2O3成分。
3、中国专利,一种氧化铝赤泥的综合利用方法,申请号:2017102914171,针对氧化铝赤泥难以处理与有效回收利用的问题,该方法采用真空热还原法处理赤泥,以碳或铝为还原剂,在真空条件下使赤泥中的氧化铁还原为金属铁,然后通过磁选将还原渣中的铁分离出来用于生产还原铁粉,使化合态的氧化钠还原为金属钠,并被蒸馏出来,从而达到赤泥除碱和回收碱的目的,同时使赤泥中的其它有价物质(如:钪、铌、铯等)被还原为金属态并与铝形成合金,从而与主要成分为氧化硅和氧化铝的渣相分离,实现氧化铝赤泥的无害化处理和有价元素的综合回收利用的效果。
4、中国专利,赤泥全湿法综合利用方法,申请号 CN202011514868.5,申请公布号CN112981100A ,中兴环保科技(广西)有限公司,发明人:吴承顺;严桂清;朱嘉文;唐文会;陈健,摘要,本发明公开了一种赤泥全湿法综合利用方法,发明人通过合理的工艺穿插,将赤泥中的钙、铝、钛、钪、铁综合回收,且成本低廉,并制成硫酸钙晶须、氧化铝、钛白粉、氧化钪、硫酸亚铁和电池级磷酸铁等六种市场流通的中高端化工产品。此外,本发明完全为湿法,主要设备只有反应槽和压滤机,无需特种设备,投资相对较少。目前,国内赤泥堆存已达十亿吨,每个氧化铝厂每年产赤泥几百万吨,湿法处理比较灵活,能无限扩大生产规模,而火法处理设备比较特殊,处理规模受限,能耗也高,如能广泛推广应用本发明,既能实现废弃物的再利用,又能减轻铝工业环境压力,还能能取得一定的经济效益。
5、中国专利,一种高效低耗赤泥综合利用方法,申请号,2019104024474,公告号:CN110093471B,发明人:黎方正;彭宇;黎佳宜;申请人:深圳前海中能再生资源有限公司,摘要:本发明公开一种高效低耗赤泥综合利用方法。该方法是将赤泥与水搅拌调浆后压滤,得到预除碱赤泥;将预除碱赤泥与还原剂及含钙添加剂混合压制球团,球团料经过预热及高温熔融,熔融产物经过破碎、磁选分离,得到还原铁和可作为复合肥原料的炉渣。该方法可以实现赤泥的综合利用获得附加值较高的还原铁和复合肥原料,且赤泥处理工艺简单,原料易得,可操作性强,能源利用率高,成本低廉,可以产生较好的经济效益和社会效益。
6、一种低温溶出赤泥回收氧化铝和氧化铁的新工艺,申请号:CN202111429962.5,公开(公告)号:CN114212809A,发明(设计)人:冯圣生;柳健康;申请人:冯圣生,摘要,本发明涉及一种低温溶出赤泥回收氧化铝和氧化铁的新工艺包括如下步骤:1)配料;2)高温溶出;3)料浆降温;4)液固分离;5)赤泥洗涤;6)固含调节;7)粗选;8)尾矿浓缩;9)粗选精矿浓缩脱泥;10)精选;11)精矿浓缩;12)精矿压滤;13)精选尾矿浓缩脱泥;14)扫选;15)中矿浓缩;16)中矿压滤。采用本技术方案处理低温溶出赤泥具有氧化铝回收率高、氧化铁回收率高、赤泥沉降性能好、赤泥减排量大的明显优势。
7、一种赤泥综合回收氧化铝氧化钠氧化铁的方法,申请号:CN201610700591.2,公开(公告)号:CN106319226A,发明(设计)人:李新华;顾松青;尹中林,申请人:中国铝业股份有限公司;摘要:一种赤泥综合回收氧化铝氧化钠和氧化铁的方法,涉及从拜耳法生产氧化铝的废弃物高铁赤泥综合回收氧化铝、氧化钠和氧化铁的方法。其特征在于其综合回收过程采用碱液湿法处理拜尔法赤泥时,加入有机物添加剂甘油。本发明的方法采用高分子比碱液加入石灰,同时加入有机物添加剂,对高铁拜耳法赤泥中在高温下压煮处理,使得赤泥中的大部分氧化钠氧化铝进入溶液,赤泥中的铁矿物具有磁性,达到在回收氧化铝氧化钠的同时,氧化铁也能采用磁选的方法进行回收。其弃赤泥的铝硅比A/S为0.3~0.8,钠硅比N/S为0.01~0.1。Na2O含量在1%以下,弃赤泥磁选后获得铁精矿产率在10~40%,铁品位50%以上。
8、一种从拜耳法赤泥回收氧化铝和氧化钠的方法,申请号:CN201210532609.4,公开(公告)号:CN103030160A,发明(设计)人:曹绍涛;郭涛;张亦飞;申请人:中国科学院过程工程研究所,摘要:本发明涉及一种从拜耳法赤泥回收氧化铝和氧化钠的方法,该方法采用了高分子比、高碱浓度铝酸钠溶液,可以在温和的操作条件下快速进行提铝反应,赤泥中氧化铝的回收率高达85%以上,并可有效防止乃至消除设备结疤等问题;通过实现中间产品水合铝酸钠的高效结晶过程,可以大幅度提高溶出介质的循环效率;提铝反应中物相的彻底转变,使得回收氧化钠的反应过程可以在低温常压下进行,经过二次脱钠反应后终赤泥中氧化钠含量不高于1%,远低于拜耳法赤泥6~8%的氧化钠含量,从而可以将赤泥大比例掺杂用于制备水泥、砖及路基材料、混凝土掺合料、环境修复材料和其它填料等,有望解决赤泥的资源化利用以及潜在的环境危害等问题。
上述公开的处理赤泥的方法仅仅是提出回收部分有用元素,还不能够完全将赤泥的有效元素充分回收,有的工艺和设备也非常复杂,需要条件苛刻,而铁铝的回收率也比较低,因此,如何做到尽可能做到低成本将有用元素全部回收利用还是值得进行科学研究的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够将氧化铝赤泥回收利用的方法及设备,解决了目前氧化铝赤泥大量堆放污染环境的难题,还可以回收许多大量的资源,成本低,经济效益好。
本发明是通过将氧化铝赤泥进行溶解,投加一定的化学药剂经过一系列的化学反应,使赤泥中的铁、铝、钙、钠、二氧化硅等成分转化为可回收利用的氧化铁、氧化铝、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钠、氯化钠等副产物,使赤泥得到有效处置并产生可观的经济收益,回收率高,从而实现赤泥无害化处理。
本发明以以下方式实现:
一种氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,其特征在于:首先将氧化铝赤泥计量后加入混合酸,放到第一反应器中,调成浆状,搅拌反应2~3小时,反应温度40~50℃,溶液中得到铁、铝、钙、钠的氯化盐、硫酸盐以及固体二氧化硅,反应的pH为1~2,铁、铝、钙、钠可以溶解95%以上,溶液收集以后放到第二反应器中,加入碳酸氢铵,调节反应的pH为8~9.5,得到氧化铝和碳酸钙沉淀下来,余下的氯化铁、硫酸亚铁溶液储存入1号收集罐,经液体泵打到第三反应器反应,根据溶液中氧化铁的含量,加入重量含量10~15%的氢氧化钠溶液,反应时间1~2小时,得到氢氧化铁沉淀并在1号膜分离器分离,分离出稀液和氢氧化铁浓缩液,氢氧化铁浓缩液在蒸发器蒸发后得到固体氧化铁;稀液返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经浓缩得到钠盐;
所述的混合酸为25~30%的盐酸和5-15%的稀硫酸水溶液,重量比例为5:1;
第二反应器分离出来的含有氯化铝、碳酸钙和二氧化硅沉淀物进入第四反应器,加入90~98%的硫酸反应,根据氯化铝、碳酸钙和其他杂质金属的含量计算,将铝、钙、镁、锌及其它金属盐溶解,反应温度70~90℃,反应时间1.5~2.5小时,可以溶解99%以上金属盐,反应完全以后经离心分离出固体二氧化硅,二氧化硅能够作为玻璃原料或建材工业的石英砂原料;
第四反应器分离的溶液进入2号收集罐,经过液体泵打到2号膜分离装置,分离出稀液和浓缩液,稀液可以返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经蒸发浓缩得到钠盐;浓缩液为氧化铝和钙盐,经储罐后进入第五反应器,加入碳酸盐即碳酸钠或碳酸氢钠反应,反应温度20~40℃,反应时间1~2小时,反应的pH为10~12,生成碳酸钙沉淀和氧化铝,再进入2号离心分离罐,碳酸钙沉淀,分离出碳酸钙,浓缩液中的氧化铝经蒸发最后得到高纯度氧化铝,Al2O3总回收率达到93%,氧化铝重量含量≥95%,送到铝加工厂生产纯铝或铝合金产品。
所述的1号膜分离器为微滤膜,其滤膜为分子筛膜材料制成,0.02~0.05mm;可以透过钠盐,截留氢氧化铁浓缩液;所述的2号膜分离装置为超滤膜,其滤膜为透过钠米材料制成,其滤膜为分子筛膜材料制成,0.02~0.05mm;可以透过钠盐;截留氧化铝和碳酸钙。
第一反应器、第二反应器和第四反应器为密闭的反应器,密闭反应器上方设有出气管,将反应后的酸雾和有害气体引出到废气处理器用碱液和清水吸收,使其净化,然后通过引风机抽出排放;所述的碱液可以是1号膜分离器或2号膜分离器过滤的溶液,或者是单独配制的碱性溶液。
酸雾和有害气体在废气处理器的停留时间一般为10-30分钟即可(根据气体排出量设计引风机功率大小)。
所述的氢氧化铁浓缩液和氧化铝浓缩液采用的蒸发器为蒸汽蒸发器或高温热油蒸发器。
本发明在反应器发生的化学反应主要有以下一些:
氧化铝与盐酸的反应化学方程式:Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
氧化铝与硫酸的反应化学方程式:Al2O3+3H2SO4=3H2O+Al2(SO4)3
氧化铁与盐酸的反应化学方程式:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
氧化铁与硫酸的反应化学方程式:Fe2O3+3H2SO4= Fe2(SO4)3+3H2O
碳酸钙与盐酸的反应方程式为:CaCO3+2HCL=CaCL2+CO2↑+H2O
碳酸氢铵与铁的反应方程式为3(NH4)++2Fe(OH)3=Fe2(CO3)3+6NH3↑+6H2O
氢氧化钠溶液与氯化铁的反应方程式为:FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
碳酸钙与硫酸的反应方程式为:CaCO3+2H2SO4=CaSO4+CO2↑+H2O
硫酸亚铁与氢氧化钠反应方程式为:FeSO4+2NaOH=Fe(OH)3↓+Na2SO4
因为赤泥反应系统比较复杂,还有一些副反应,这里不再罗列反应式。
当赤泥中含有其它少量金属,如锌、铜、银、锰、铅、镍、钛、铬、钴、镉的时候,在第二反应器中几乎被浓硫酸溶解,则根据具体情况需要加入其它试剂进一步回收或除去。
本发明所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的设备,其特征在于:包括第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器、第五反应器以及每个反应器与之相连的液体泵、收集罐和分离罐,所述的第一反应器安装有赤泥投料器和混合酸计量器,第二反应器安装有赤泥投料器和混合酸计量器,第三反应器有碳酸氢铵计量器,第四反应器安装有硫酸计量器,第五反应器安装有碳酸盐计量器,第二反应器出口管接1号收集罐后通过液体泵后接第三反应器,再接1号膜分离装置,分离出稀液和氧化铁浓缩液,浓缩液接氧化铁蒸发器;第二反应器设有离心装置将固体通到第四反应器,第四反应器接1号离心分离罐,将二氧化硅分离,1号离心罐出来的液体进入2号收集罐,经液体泵接2号膜分离器,分离出稀液,稀溶液可以返回第一反应器回用,或者蒸发得到钠盐;浓缩液经储罐进入第五反应器,加入碳酸盐反应得到碳酸钙固体和氧化铝溶液,然后进入2号离心罐后,分离出碳酸钙固体和氧化铝溶液,氧化铝溶液进入氧化铝蒸发器后得到氧化铝固体。
所述的第一反应器、第二反应器和第四反应器为密闭式反应器,反应器上方有废气引出管,通到废气处理器,对酸雾和有害气体进行吸收处理,废气处理器内部是一个上中下三段的吸收塔,顶部是填料层,由若干层叠在一起的圆形十字隔板环填料组成,可以采用陶瓷环或耐酸型塑料环,废气处理器中部内部有旋流板吸收器,中下部设有漏斗和花板,漏斗和花板均开有小孔,给液滴均匀下落;填料层下方设有清水喷头,旋流板吸收器下方设有碱液喷头;吸收塔下部有废气入口管及吸收气体以后的液体出口管;酸雾和有害气体从废气管入口进入废气处理器,经过液体层向上穿过花板和漏斗,与碱液喷头喷洒的碱液反应,再往上经旋流板吸收器再次降低酸雾,最后向上经填料层,变成无害气体到吸收塔顶部被引风机带出,废水通过出口管和阀门通到污水处理池统一处理。
以上所述的旋流板吸收器是旋流板除雾的装置,由中心轴和轴承支撑双层旋流板的结构,内层直径小,在上方,外层直径大,在下方;它是利用旋流板变轴流为旋流的功能和旋流产生的离心力进行除雾的装置,液体从上方喷淋下来以后,落下到旋流板上,此时烟气由塔底向上流动,由于切向进塔,尤其是塔板叶片的导向作用而使烟气旋转上升,使在塔板上将逐板下流的液体喷成雾滴,使气液间有很大的接触面积,液滴被气流带动旋转,产生的离心力强化气夜间的接触,最后甩到塔壁上沿壁下流,经过溢流装置到下一层塔板上,再次被气流雾化而进 行气液接触,液体在与气体充分接触后又能有效的分离--避免雾沫夹带,其气液负荷比常用塔板大一倍以上。与填料层相比,它能够将酸雾和有害气体降低几十倍之多,所以本发明在废气处理器中部使用不需要二次处理废气即可达到净化气体的目的。
1号膜分离器分离和2号膜分离器分离返回第一反应器的含有钠盐的溶液在进入蒸发器前设有一个阀门,可以进行控制,浓度较稀的时候就不需要蒸发,浓度达到一定程度的时候就必须通过阀门调节其进入蒸发器,以免会影响化学反应的平衡。
生产过程的膜分离器是根据不同需要而进行对氧化铁、氧化铝、氯化钠、硫酸钠、碳酸钙进行分离的装置,目前在实验室或工业规模的生产中,膜都被制成一定形式的组件作为膜分离装置的分离单元。在工业上应用并实现商品化的膜组件主要有平板型、圆管型、螺旋卷型和中空纤维型,相应的膜的几何形状分为平板式、管式、和中空纤维式。直径在0.5~10mm之间的是毛细管式膜;直径小于0.5mm的为中空纤维膜。管状膜直径越小则单位体积里的膜面积越大。在静压差为推动力的作用下,原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧,一般称为滤除液或透过液,而大粒子组分被膜所阻拦,使它们在滤剩液中浓度增大。按照这样的分离机理,超滤膜具有选择性表面层的主要因素是形成具有一定大小和形状的孔,聚合物的化学性质对膜的分离特性影响不大。即超滤过程中溶质的截留有在膜的表面的机械截留(筛分)、在膜孔中停留而被除去(阻塞)、在膜的表面及孔内的吸附(一次吸附)三种方式。超滤膜的的工业应用可以分为三种类型:(1)浓缩;(2)小分子溶质的分离;(3)大分子溶质的分级。绝大部分的工业应用属于浓缩这方面。可以采用与大分子结合或复合的办法来分离小分子溶质。另一种更细小的分离是微滤膜应用,微滤是所有膜过程中应用最普遍、销售额最大的一项技术,主要用于将大于0.1mm的粒子与溶液分开的场合,如本发明的分离、浓缩、分级和纯化氧化铁、氧化铝、氯化钠、硫酸钠的分离,其优点是:生产效率和产品质量提高;简化了工艺流程。
以上所述的第一反应器设有加热器;所述的第一反应器、第三反应器、第四反应器设有鼓泡器;所述的第四反应器设有水冷却套。
以上所述的几个反应器及附属设备内部可以设有温度、压力、液位传感器,通过传感器传输到中心计算机,可以实现自动化操作控制。
以上所述的氢氧化铁浓缩液和氧化铝浓缩液采用的蒸发器为蒸汽蒸发器或高温热油蒸发器。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、采用混合酸及浓硫酸两次溶解赤泥的方法将氧化铁、氧化铝、氧化钙及部分金属氧化物溶解在溶液中,然后分别提取分离出氧化铁、氧化铝、碳酸钙、钠盐及二氧化硅,工艺方法合理,简单,成本低,能够实现连续性操作。使赤泥得到有效处置并产生可观的经济收益,从而实现赤泥无害化处理。为全国库存近10亿吨赤泥的处理找到了处理方案,对氧化铝企业带来的经济收益和产生的社会效益是非常可观的,前景非常广阔。
2、能够回收90%以上的氧化铁和95%的氧化铝,资源得以充分利用,使得氧化铝生产企业能够充分回收铁和铝。氧化铁的回收率大于90%,含量达到95%以上,氧化铝达到90%以上,而且不含硫,钙、硅脱除率达到98%以上,满足了生产高纯铝的条件。
3、能够将赤泥全部进行利用,不仅为企业带来非常可观的经济收益,同时大大减轻赤泥排放,氧化铝赤泥资源化回收利用成本低于无害化处置成本,且不占用土地资源。避免了对环境的危害,可实现经济收益和社会效益双丰收。
4、本发明在第一反应器加入混合酸,可以提高反应温度时间和速度,铝、铁和其他金属反应较为完全,不需要加热赤泥浆,因为混合酸中含有部分硫酸,可以不需要开加热器,而单独加入盐酸的时候,反应时间加长。
本发明由于在第一反应器加入混合酸,氧化铁与硫酸、盐酸反应生成硫酸亚铁、氯化铁,再加入碳酸氢铵的时候不容易生成氧化铁沉淀,这样就可以将硫酸亚铁、氯化铁与氧化铝分开。
5、二氧化硅含量达到98%,适合生产高性能玻璃,如果进一步提纯,可以制备硅晶片,作为生产半导体的原料。
6、副产品碳酸钙可以作为水泥生产原料,颗粒细腻,能降低熟料的烧成温度,提高水泥的抗压强度,使熟料中晶粒和液相微观结构更加均匀,降低烧成温度,28d抗压强度达到48.9MPa,达到525R水泥强度。
7、本发明还可以从赤泥中提取有色金属Mn、Mg、Ti、Zn、Cu和部分稀有金属,综合提高回收能力。
8、本发明生产过程没有废气排放,第一反应器、第二反应器和第四反应器为密闭式反应器,反应器上方有废气引出管,通到废气处理器,对酸雾和有害气体进行吸收处理,废气处理器内部是一个上中下三段的吸收塔,酸雾和有害气体从废气管入口进入废气处理器,经过液体层向上穿过花板和漏斗,与碱液喷头喷洒的碱液反应,再往上经旋流板吸收器再次降低酸雾,最后向上经填料层,变成无害气体到吸收塔顶部被引风机带出,废水通过出口管和阀门通到污水处理池统一处理,实现了赤泥的处理加酸碱和铵盐的反应出口气体全部通过废气处理器吸收完全,生产过程安全可控,无废气废渣排放。
附图说明
图1是本发明氧化铝赤泥资源化回收利用的方法工艺路线图。
图2是废气处理器内部结构示意图。
图3是图2的A-A放大图(旋流板吸收器除雾的装置)
以下先结合附图说明本发明氧化铝赤泥资源化回收利用的设备及工艺原理:
如图1所示,本发明包括第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器、第五反应器以及每个反应器与之相连的液体泵、收集罐和分离罐,所述的第一反应器安装有赤泥投料器和混合酸计量器,第二反应器安装有赤泥投料器和混合酸计量器,第三反应器有碳酸氢铵计量器,第四反应器安装有硫酸计量器,第五反应器安装有碳酸盐计量器,第二反应器出口管接1号收集罐后通过液体泵后接第三反应器,再接1号膜分离装置,分离出稀液和氧化铁浓缩液,浓缩液接氧化铁蒸发器;第二反应器设有离心装置将固体通到第四反应器,第四反应器接1号离心分离罐,将二氧化硅分离,1号离心罐出来的液体进入2号收集罐,经液体泵接2号膜分离器,分离出稀液,稀溶液可以返回第一反应器回用,或者蒸发得到钠盐;浓缩液经储罐进入第五反应器,加入碳酸盐反应得到碳酸钙固体和氧化铝溶液,然后进入2号离心罐后,分离出碳酸钙固体和氧化铝溶液,氧化铝溶液进入氧化铝蒸发器后得到氧化铝固体。
所述的第一反应器、第二反应器和第四反应器为密闭式反应器,反应器上方有废气引出管,通到废气处理器,对酸雾和有害气体进行吸收处理,废气处理器内部是一个上中下三段的吸收塔,顶部是填料层,由若干层叠在一起的圆形十字隔板环填料组成,可以采用陶瓷环或耐酸塑料环,废气处理器中部内部有旋流板吸收器,中下部设有漏斗和花板,漏斗和花板均开有小孔,给液滴均匀下落;填料层下方设有清水喷头,旋流板吸收器下方设有碱液喷头;吸收塔下部有废气入口管及吸收气体以后的液体出口管;酸雾和有害气体从废气管入口进入废气处理器,经过液体层向上穿过花板和漏斗,与碱液喷头喷洒的碱液反应,再往上经旋流板吸收器再次降低酸雾,最后向上经填料层,变成无害气体到吸收塔顶部被引风机带出,废水通过出口管和阀门通到污水处理池统一处理。
1号膜分离器分离和2号膜分离器分离返回第一反应器的含有钠盐的溶液在进入蒸发器前设有一个阀门,可以进行控制,浓度较稀的时候就不需要蒸发,浓度达到一定程度的时候就必须通过阀门调节其进入蒸发器。
图2给出的废气处理器是采用湿法处理器,废气处理器内部结构是一个上中下三段的吸收塔,顶部是填料层,由若干层叠在一起的圆柱陶瓷环或耐酸型高分子环组成,中部是旋流板吸收器,下部是漏斗和花板,漏斗和花板均开有小孔,给液滴均匀下落。酸雾和有害气体从废气处理器下部经阀门和管道进入吸收器,穿过液体层,先进行一次吸收,然后向上,经过花板和漏斗,与喷头喷淋的碱液接触,继续往上,穿过由中心轴和轴承支撑的双层旋流板,除去酸雾和有害气体,与喷头喷出的清水接触,最后穿过填料层,由若干层叠在一起的圆柱陶瓷环或耐酸型高分子环填料层清除水沫,变成无害气体被引风机带出,废气处理器底部的液体达到一定浓度以后通过阀门排出到污水处理池处理。
本发明可以将氧化铝赤泥中残留的铁、铝得到有效回收,还能够得到适合玻璃生产的二氧化硅,适合作为水泥原料的碳酸钙,以及氯化钠、硫酸钠(作为化工原料)。
从图3了解到,旋流板吸收器是依靠旋流板除雾的装置,一个由中心轴和轴承支撑双层旋流板的结构,内层直径小,在上方,外层直径大,在下方;它是利用旋流板变轴流为旋流的功能和旋流产生的离心力进行除雾的装置。
本发明所述的几个反应器、废气处理器及附属设备内部可以设有温度、压力、液位、pH传感器,通过传感器传输到中心计算机,可以实现自动化操作控制。
具体实施方式
实施例1
氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,具体工艺是:首先将氧化铝赤泥计量后加入混合酸,所述的混合酸为25%的盐酸和8%的稀硫酸水溶液,重量比例为5:1;混合酸放到第一反应器中,调成浆状,与赤泥搅拌反应3小时,反应温度40~45℃,反应的pH为1~2,溶液中得到铁、铝、钙、钠的氯化盐、硫酸盐以及固体二氧化硅,铁、铝、钙、钠可以溶解95%以上,溶液收集以后放到第二反应器中,加入碳酸氢铵,调节反应的pH为7~9,反应时间2小时,得到氧化铝和碳酸钙沉淀下来,余下的氯化铁、硫酸铝溶液储存入1号收集罐,经液体泵打到第三反应器反应,根据溶液中氧化铁的含量,加入重量含量10%的氢氧化钠溶液,反应时间1小时,得到氢氧化铁沉淀并在1号膜分离器分离,分离出稀液和氢氧化铁浓缩液,氢氧化铁浓缩液在蒸发器蒸发后得到固体氧化铁;稀液返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经浓缩得到钠盐;第二反应器分离出来的含有氯化铝、碳酸钙和二氧化硅沉淀物进入第四反应器,加入92%的硫酸反应,根据氯化铝、碳酸钙和其他杂质金属的含量计算,将铝、钙、镁、锌及其它金属盐溶解,反应温度80℃,反应时间1.5小时,可以溶解99%以上金属盐,反应完全以后经离心分离出固体二氧化硅,二氧化硅能够作为玻璃原料或建材工业的石英砂原料;第四反应器分离的溶液进入2号收集罐,经过液体泵打到2号膜分离装置,分离出稀液和浓缩液,稀液可以返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经蒸发浓缩得到钠盐;浓缩液为氧化铝和钙盐,经储罐后进入第五反应器,加入碳酸盐即碳酸钠或碳酸氢钠反应,反应温度25℃,反应时间1小时,反应的pH为10~12,生成碳酸钙沉淀和氧化铝,再进入2号离心分离罐,碳酸钙沉淀,分离出碳酸钙,浓缩液中的氧化铝经蒸发最后得到高纯度氧化铝,Al2O3总回收率达到93%,氧化铝重量含量≥95%,送到铝加工厂生产纯铝或铝合金产品。
所述的1号膜分离器为微滤膜,其滤膜为分子筛膜材料制成,0.02~0.05mm;可以透过钠盐,截留氢氧化铁浓缩液;所述的2号膜分离装置为超滤膜,其滤膜为透过钠米材料制成,其滤膜为分子筛膜材料制成,0.02~0.05mm;可以透过钠盐;截留氧化铝和碳酸钙。
第一反应器、第二反应器和第四反应器为密闭的反应器,密闭反应器上方设有出气管,将反应后的酸雾和有害气体引出到废气处理器用碱液和清水吸收,使其净化,然后通过引风机抽出排放;所述的碱液可以是1号膜分离器或2号膜分离器过滤的溶液,或者是单独配制的碱性溶液。 所述的氢氧化铁浓缩液和氧化铝浓缩液采用的蒸发器为蒸汽蒸发器或高温热油蒸发器。
本发明所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的设备,包括第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器、第五反应器以及每个反应器与之相连的液体泵、收集罐和分离罐,所述的第一反应器安装有赤泥投料器和混合酸计量器,第二反应器安装有赤泥投料器和混合酸计量器,第三反应器有碳酸氢铵计量器,第四反应器安装有硫酸计量器,第五反应器安装有碳酸盐计量器,第二反应器出口管接1号收集罐后通过液体泵后接第三反应器,再接1号膜分离装置,分离出稀液和氧化铁浓缩液,浓缩液接氧化铁蒸发器;第二反应器设有离心装置将固体通到第四反应器,第四反应器接1号离心分离罐,将二氧化硅分离,1号离心罐出来的液体进入2号收集罐,经液体泵接2号膜分离器,分离出稀液,稀溶液可以返回第一反应器回用,或者蒸发得到钠盐;浓缩液经储罐进入第五反应器,加入碳酸盐反应得到碳酸钙固体和氧化铝溶液,然后进入2号离心罐后,分离出碳酸钙固体和氧化铝溶液,氧化铝溶液进入氧化铝蒸发器后得到氧化铝固体。
所述的第一反应器、第二反应器和第四反应器为密闭式反应器,反应器上方有废气引出管,通到废气处理器,对酸雾和有害气体进行吸收处理,废气处理器内部是一个上中下三段的吸收塔,顶部是填料层,由若干层叠在一起的圆形十字隔板环填料组成,可以采用陶瓷环或耐酸型塑料环,废气处理器中部内部有旋流板吸收器,中下部设有漏斗和花板,漏斗和花板均开有小孔,给液滴均匀下落;填料层下方设有清水喷头,旋流板吸收器下方设有碱液喷头;吸收塔下部有废气入口管及吸收气体以后的液体出口管;酸雾和有害气体从废气管入口进入废气处理器,经过液体层向上穿过花板和漏斗,与碱液喷头喷洒的碱液反应,再往上经旋流板吸收器再次降低酸雾,最后向上经填料层,变成无害气体到吸收塔顶部被引风机带出,废水通过出口管和阀门通到污水处理池统一处理。
以上所述的旋流板吸收器是旋流板除雾的装置,由中心轴和轴承支撑双层旋流板的结构,内层直径小,在上方,外层直径大,在下方;它是利用旋流板变轴流为旋流的功能和旋流产生的离心力进行除雾的装置,液体从上方喷淋下来以后,落下到旋流板上,此时烟气由塔底向上流动,由于切向进塔,尤其是塔板叶片的导向作用而使烟气旋转上升,使在塔板上将逐板下流的液体喷成雾滴,使气液间有很大的接触面积,液滴被气流带动旋转,产生的离心力强化气夜间的接触,最后甩到塔壁上沿壁下流,经过溢流装置到下一层塔板上,再次被气流雾化而进 行气液接触,液体在与气体充分接触后又能有效的分离--避免雾沫夹带,其气液负荷比常用塔板大一倍以上。与填料层相比,它能够将酸雾和有害气体降低几十倍之多,所以本发明在废气处理器中部使用不需要二次处理废气即可达到净化气体的目的。1号膜分离器分离和2号膜分离器分离返回第一反应器的含有钠盐的溶液在进入蒸发器前设有一个阀门,可以进行控制,浓度较稀的时候就不需要蒸发,浓度达到一定程度的时候就必须通过阀门给其进入蒸发器,以免会影响化学反应的平衡。
所述的第一反应器设有加热器;所述的第一反应器、第三反应器、第四反应器设有鼓泡器;所述的第四反应器设有水冷却套。
所述的几个反应器及附属设备内部可以设有温度、压力、液位传感器,通过传感器传输到中心计算机,可以实现自动化操作控制。
以上所述的氢氧化铁浓缩液和氧化铝浓缩液采用的蒸发器为蒸汽蒸发器或高温热油蒸发器。
实施例2
氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,具体工艺是:首先将氧化铝赤泥计量后加入混合酸,所述的混合酸为26~30%的盐酸和10%的稀硫酸水溶液,重量比例为5:1;混合酸放到第一反应器中,调成浆状,与赤泥搅拌反应2.5小时,反应温度45-48℃,反应的pH为1~2,溶液中得到铁、铝、钙、钠的氯化盐、硫酸盐以及固体二氧化硅,铁、铝、钙、钠可以溶解95%以上,溶液收集以后放到第二反应器中,加入碳酸氢铵,调节反应的pH为7~9,反应时间1.5小时,得到氧化铝和碳酸钙沉淀下来,余下的氯化铁、硫酸铝溶液储存入1号收集罐,经液体泵打到第三反应器反应,根据溶液中氧化铁的含量,加入重量含量10%的氢氧化钠溶液,反应时间1~2小时,得到氢氧化铁沉淀并在1号膜分离器分离,分离出稀液和氢氧化铁浓缩液,氢氧化铁浓缩液在蒸发器蒸发后得到固体氧化铁;稀液返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经浓缩得到钠盐;第二反应器分离出来的含有氯化铝、碳酸钙和二氧化硅沉淀物进入第四反应器,加入96%的硫酸反应,根据氯化铝、碳酸钙和其他杂质金属的含量计算,将铝、钙、镁、锌及其它金属盐溶解,反应温度85℃,反应时间1.5小时,可以溶解99%以上金属盐,反应完全以后经离心分离出固体二氧化硅,二氧化硅能够作为玻璃原料或建材工业的石英砂原料;第四反应器分离的溶液进入2号收集罐,经过液体泵打到2号膜分离装置,分离出稀液和浓缩液,稀液可以返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经蒸发浓缩得到钠盐;浓缩液为氧化铝和钙盐,经储罐后进入第五反应器,加入碳酸盐即碳酸钠或碳酸氢钠反应,反应温度30℃,反应时间1小时,反应的pH为10~11,生成碳酸钙沉淀和氧化铝,再进入2号离心分离罐,碳酸钙沉淀,分离出碳酸钙,浓缩液中的氧化铝经蒸发最后得到高纯度氧化铝,Al2O3总回收率达到95%,氧化铝重量含量≥95%,送到铝加工厂生产纯铝或铝合金产品。
所述的设备结构与实施例1相同。
实施例3
氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,具体工艺是:首先将氧化铝赤泥计量后加入混合酸,所述的混合酸为30~32%的盐酸和12~15%的稀硫酸水溶液,重量比例为5:1;混合酸放到第一反应器中,调成浆状,与赤泥搅拌反应2小时,反应的pH为1~2,反应温度50℃,溶液中得到铁、铝、钙、钠的氯化盐、硫酸盐以及固体二氧化硅,铁、铝、钙、钠可以溶解95%以上,溶液收集以后放到第二反应器中,加入碳酸氢铵,调节反应的pH为8~9.5,反应时间1.5~2小时,得到氧化铝和碳酸钙沉淀下来,余下的氯化铁、硫酸铝溶液储存入1号收集罐,经液体泵打到第三反应器反应,根据溶液中氧化铁的含量,加入重量含量10%的氢氧化钠溶液,反应时间1.5小时,得到氢氧化铁沉淀并在1号膜分离器分离,分离出稀液和氢氧化铁浓缩液,氢氧化铁浓缩液在蒸发器蒸发后得到固体氧化铁;稀液返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经浓缩得到钠盐;第二反应器分离出来的含有氯化铝、碳酸钙和二氧化硅沉淀物进入第四反应器,加入98%的硫酸反应,根据氯化铝、碳酸钙和其他杂质金属的含量计算,将铝、钙、镁、锌及其它金属盐溶解,反应温度75℃,反应时间1.5小时,可以溶解99%以上金属盐,反应完全以后经离心分离出固体二氧化硅,二氧化硅能够作为玻璃原料或建材工业的石英砂原料;第四反应器分离的溶液进入2号收集罐,经过液体泵打到2号膜分离装置,分离出稀液和浓缩液,稀液可以返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经蒸发浓缩得到钠盐;浓缩液为氧化铝和钙盐,经储罐后进入第五反应器,加入碳酸盐即碳酸钠或碳酸氢钠反应,反应温度30℃,反应时间1~1,5小时,反应的pH为10.0~10.9,生成碳酸钙沉淀和氧化铝,再进入2号离心分离罐,碳酸钙沉淀,分离出碳酸钙,浓缩液中的氧化铝经蒸发最后得到高纯度氧化铝,Al2O3总回收率达到96%,氧化铝重量含量≥95%,送到铝加工厂生产纯铝或铝合金产品。
所述的设备结构与实施例1相同。
实施例4(对比实施例)
氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,具体工艺是:首先将氧化铝赤泥计量后加入盐酸,为25~32%的盐酸水溶液,放到第一反应器中,调成浆状,加热到20~35℃,与赤泥搅拌反应3~4小时,溶液中得到铁、铝、钙、钠的氯化盐以及固体二氧化硅,反应的pH为2~3,铁、铝、钙、钠可以溶解90%以上,溶液收集以后放到第二反应器中,加入碳酸氢钠,调节反应的pH为8~10,反应时间3-4小时,得到氧化铝和碳酸钙沉淀下来(注意这里我们发现有少部分氧化铁褐色沉淀的存在),余下的氯化铁、硫酸铝溶液储存入1号收集罐,经液体泵打到第三反应器反应,根据溶液中氧化铁的含量,加入重量含量10%的氢氧化钠溶液,反应时间1~2小时,反应温度30~40℃,反应的pH为1~3,得到氢氧化铁沉淀并在1号膜分离器分离,分离出稀液和氢氧化铁浓缩液,氢氧化铁浓缩液在蒸发器蒸发后得到固体氧化铁;稀液返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经浓缩得到钠盐;第二反应器分离出来的含有氯化铝、碳酸钙和二氧化硅沉淀物进入第四反应器,加入90~98%的硫酸反应,根据氯化铝、碳酸钙和其他杂质金属的含量计算,将铝、钙、镁、锌及其它金属盐溶解,反应温度70~90℃,反应时间1.5~2小时,可以溶解99%以上金属盐,反应完全以后经离心分离出固体二氧化硅,二氧化硅能够作为玻璃原料或建材工业的石英砂原料;第四反应器分离的溶液进入2号收集罐,经过液体泵打到2号膜分离装置,分离出稀液和浓缩液,稀液可以返回第一反应器回用或者浓度达到一定程度经蒸发浓缩得到钠盐;浓缩液为氧化铝和钙盐,经储罐后进入第五反应器,加入碳酸盐即碳酸钠或碳酸氢钠反应,反应温度20~40℃,反应时间1~3小时,反应的pH为10.0~10.9,生成碳酸钙沉淀和氧化铝,再进入2号离心分离罐,碳酸钙沉淀,分离出碳酸钙,浓缩液中的氧化铝经蒸发最后得到高纯度氧化铝,Al2O3总回收率为85%,氧化铝重量含量≥90%,送到铝加工厂生产纯铝或铝合金产品。
所述的5个反应器及附属的分离设备与实施例1相同,但是废气处理器没有加旋流板塔,酸雾和有害气体从废气处理器入口管以后经过塔底的含碱性液体吸收后经过中部的花板往上再经填料层然后由引风机出口,结果排出环境的气体含有1-3%的酸雾和有害气体,达不到排放标准。
四个实施例的数据总结:上述的1-4实施例(实施例4为对比实施例,设备相同,但是工艺条件有所不同,第一反应器加入的盐酸为25~30%的盐酸水溶液,第二反应器中加入碳酸钠,而不是碳酸氢铵,溶液有极少量氧化铁褐色沉淀),见以下表1。
Claims (9)
1.一种氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,其特征在于:首先将氧化铝赤泥计量后加入混合酸,放到第一反应器中,调成浆状,搅拌反应2~3小时,反应温度40~50℃,溶液中得到铁、铝、钙、钠的氯化盐、硫酸盐以及固体二氧化硅,反应的pH为1~2,溶液收集以后放到第二反应器中,加入碳酸氢铵,调节反应的pH为8~9.5,反应时间1~2小时,得到氧化铝和碳酸钙沉淀下来,余下的氯化铁、硫酸亚铁溶液储存入1号收集罐,经液体泵打到第三反应器反应,根据溶液中氧化铁的含量,加入重量含量10~15%的氢氧化钠溶液,反应时间1~2小时,得到氢氧化铁沉淀并在1号膜分离器分离,分离出稀液和氢氧化铁浓缩液,氢氧化铁浓缩液在蒸发器蒸发后得到固体氧化铁;稀液返回第一反应器回用或者经浓缩得到钠盐;
所述的混合酸为25~30%的盐酸和5-15%的稀硫酸水溶液,重量比例为5:1;
第二反应器分离出来的含有氯化铝、碳酸钙和二氧化硅沉淀物进入第四反应器,加入90~98%的硫酸反应,根据氯化铝、碳酸钙和其他杂质金属的含量计算,将铝、钙、镁、锌及其它金属盐全部溶解,反应温度70~90℃,反应时间1.5~2.5小时,反应完全以后经离心分离出固体二氧化硅,二氧化硅能够作为玻璃原料或建材工业的石英砂原料;
第四反应器分离的溶液进入2号收集罐,经过液体泵打到2号膜分离装置,分离出稀液和浓缩液,稀液可以返回第一反应器回用或者经蒸发浓缩得到钠盐;浓缩液为氧化铝和钙盐,经储罐后进入第五反应器,加入碳酸盐即碳酸钠或碳酸氢钠反应,反应温度20~40℃,反应时间1~2小时,反应pH值范围:10~12,生成碳酸钙沉淀和氧化铝,再进入2号离心分离罐,碳酸钙沉淀,分离出碳酸钙,浓缩液中的氧化铝经蒸发最后得到高纯度氧化铝,Al2O3总回收率达到93%,氧化铝重量含量≥95%,送到铝加工厂生产纯铝或铝合金产品。
2.根据权利要求1所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,其特征在于:所述的1号膜分离器为微滤膜,其滤膜为分子筛膜材料制成,0.02~0.05mm;可以透过钠盐,截留氢氧化铁浓缩液;所述的2号膜分离装置为超滤膜,其滤膜为透过钠米材料制成,其滤膜为分子筛膜材料制成,0.02~0.05mm;可以透过钠盐;截留氧化铝和碳酸钙。
3.根据权利要求1所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,其特征在于:第一反应器、第二反应器和第四反应器为密闭的反应器,密闭反应器上方设有出气管,将反应后的酸雾和有害气体引出到废气处理器用碱液和清水吸收,使其净化,然后通过引风机抽出排放;所述的碱液可以是1号膜分离器或2号膜分离器过滤的溶液,或者是单独配制的碱性溶液。
4.根据权利要求1所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的方法,其特征在于:所述的氢氧化铁浓缩液和氧化铝浓缩液采用的蒸发器为蒸汽蒸发器或高温热油蒸发器。
5.一种氧化铝赤泥资源化回收利用的设备,其特征在于:包括第一反应器、第二反应器、第三反应器、第四反应器、第五反应器以及每个反应器与之相连的液体泵、收集罐和分离罐,所述的第一反应器安装有赤泥投料器和混合酸计量器,第二反应器安装有赤泥投料器和混合酸计量器,第三反应器有碳酸氢铵计量器,第四反应器安装有硫酸计量器,第五反应器安装有碳酸盐计量器,第二反应器出口管接1号收集罐后通过液体泵后接第三反应器,再接1号膜分离装置,分离出稀液和氧化铁浓缩液,浓缩液接氧化铁蒸发器;第二反应器设有离心装置将固体通到第四反应器,第四反应器接1号离心分离罐,将二氧化硅分离,1号离心罐出来的液体进入2号收集罐,经液体泵接2号膜分离器,分离出稀液,稀溶液可以返回第一反应器回用,或者蒸发得到钠盐;浓缩液经储罐进入第五反应器,加入碳酸盐反应得到碳酸钙固体和氧化铝溶液,然后进入2号离心罐后,分离出碳酸钙固体和氧化铝溶液,氧化铝溶液进入氧化铝蒸发器后得到氧化铝固体。
6.根据权利要求5所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的设备,其特征在于:所述的第一反应器、第二反应器和第四反应器为密闭式反应器,反应器上方有废气引出管,通到废气处理器,对酸雾和有害气体进行吸收处理,废气处理器内部是一个上中下三段的吸收塔,顶部是填料层,由若干层叠在一起的圆形十字隔板环填料组成,废气处理器中部内部有旋流板吸收器,中下部设有漏斗和花板,漏斗和花板均开有小孔,给液滴均匀下落;填料层下方设有清水喷头,旋流板吸收器下方设有碱液喷头;吸收塔下部有废气入口管及吸收气体以后的液体出口管;酸雾和有害气体从废气管入口进入废气处理器,经过液体层向上穿过花板和漏斗,与碱液喷头喷洒的碱液反应,再往上经旋流板吸收器再次降低酸雾,最后向上经填料层,变成无害气体到吸收塔顶部被引风机带出,废水通过出口管和阀门通到污水处理池统一处理。
7.根据权利要求5所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的设备,其特征在于:所述的旋流板吸收器是旋流板除雾的装置,由中心轴和轴承支撑双层旋流板的结构,内层直径小,在上方,外层直径大,在下方;它是利用旋流板变轴流为旋流的功能和旋流产生的离心力进行除雾的装置。
8.根据权利要求5所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的设备,其特征在于:所述的第一反应器设有加热器;所述的第一反应器、第三反应器、第四反应器设有鼓泡器;所述的第四反应器设有水冷却套。
9.根据权利要求5所述的氧化铝赤泥资源化回收利用的设备,其特征在于:所述的几个反应器及附属设备内部可以设有温度、压力、液位传感器,通过传感器传输到中心计算机,可以实现自动化操作控制。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310254875.3A CN116354406A (zh) | 2023-03-16 | 2023-03-16 | 氧化铝赤泥资源化回收利用的方法及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310254875.3A CN116354406A (zh) | 2023-03-16 | 2023-03-16 | 氧化铝赤泥资源化回收利用的方法及设备 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116354406A true CN116354406A (zh) | 2023-06-30 |
Family
ID=86935037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310254875.3A Pending CN116354406A (zh) | 2023-03-16 | 2023-03-16 | 氧化铝赤泥资源化回收利用的方法及设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116354406A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117049490A (zh) * | 2023-08-15 | 2023-11-14 | 中国铝业股份有限公司 | 一种拜耳法赤泥制备磷酸铁联产硅铝复合填料的方法 |
-
2023
- 2023-03-16 CN CN202310254875.3A patent/CN116354406A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117049490A (zh) * | 2023-08-15 | 2023-11-14 | 中国铝业股份有限公司 | 一种拜耳法赤泥制备磷酸铁联产硅铝复合填料的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102145905B (zh) | 一种利用流化床粉煤灰制备冶金级氧化铝的方法 | |
CN101691633B (zh) | 一种锰渣无害化处理及综合利用的方法 | |
CN101759274B (zh) | 一种氰化尾矿浆资源化和无害化处理方法 | |
CN102502720B (zh) | 深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺 | |
CN103435073B (zh) | 利用钢铁企业高炉瓦斯灰生产氯化钾的方法 | |
CN110090548B (zh) | 一种铜渣尾矿协同锌冶炼除尘灰湿法脱硫并回收硫酸锌的方法 | |
CN106435197A (zh) | 一种scr脱硝废催化剂有价金属碱性萃取回收装置及工艺 | |
CN106947864B (zh) | 一种从废弃scr催化剂中回收重金属的系统及其处理方法 | |
WO2013143236A1 (zh) | 硫酸法生产钛白粉中酸解渣的回收利用方法 | |
CN113245342B (zh) | 基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐的资源化处理方法及处理系统 | |
CN109437463A (zh) | 石煤空白焙烧提钒高盐废水深度处理回用装置及使用方法 | |
CN104817102B (zh) | 一种液相间接捕集矿化烟气中二氧化碳的系统装置及工艺 | |
CN101525187A (zh) | 钛白粉废酸的浓缩方法 | |
CN112941328A (zh) | 一种粉煤灰资源化利用的处理方法 | |
CN113511663A (zh) | 一种油田地下卤水提锂制备碳酸锂工艺 | |
CN116354406A (zh) | 氧化铝赤泥资源化回收利用的方法及设备 | |
US11408052B2 (en) | Multi-stage reaction and separation systems of a CO2-based hydrometallurgical process | |
CN107287453B (zh) | 一种含钒钢渣离子置换法提钒的方法 | |
CN113149075A (zh) | 一种从低品位铌矿中制备五氧化二铌的方法 | |
CN109776001B (zh) | 一种砷碱渣磨浸脱碱与水泥窑资源化协同处理系统与方法 | |
CN101209844B (zh) | 盐湖型硼矿一步法制备高品质硼酸的工艺 | |
CN100588727C (zh) | 粘土矿湿法提钒工艺 | |
CN102220499A (zh) | 精细钒渣的焙烧浸出方法 | |
CN109264751B (zh) | 一种从锂云母和含钒页岩中提取碳酸锂和偏钒酸铵的方法 | |
CN105836805B (zh) | 一种利用低品位钨锡矿清洁、环保生产仲钨酸铵的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |