CN1923730A - 一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于用液液萃取从拜耳法母液(包括分解母液、循环母液或者蒸发母液)分离氢氧化钠，萃取相用水反萃后获得几乎不含铝的氢氧化钠溶液，再用此氢氧化钠碱溶液在一定条件下配入石灰后溶出处理拜耳法赤泥，溶出渣为弃渣，溶出液返回用于拜耳法配矿。该发明实现后可以有效回收拜耳法弃赤泥中的氧化铝和氧化钠，使资源得到高效利用并大幅度减少赤泥对环境的危害。溶出赤泥后的较高苛性比的溶出液返回用于拜耳法过程的铝土矿配矿，并可以提高配矿量，从而提高溶出效率和溶液的产出率。
Description
技术领域
一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，涉及一种用脂肪醇或烷基酚作为萃取剂萃取拜耳法母液(包括蒸发母液)，用纯水反萃后获得几乎不含铝酸钠的氢氧化钠溶液，用该氢氧化钠溶液处理拜耳法赤泥以回收其中的氧化铝和氧化钠，处理拜耳法赤泥后的溶液用于拜耳法工艺中溶出过程配料的方法。
背景技术
目前，在世界范围内，基础产业均面临世界性能源短缺，资源日益贫化和匮乏，环境的保护越来越受到人们的关注。就氧化铝工业来说，这些挑战越加尖锐，不容忽视。
在我国已探明的铝土矿资源中，铝硅比(A/S)为5～7的中等品位铝土矿占80％以上。众所周知，用纯的拜耳法处理中等品位(A/S5～7)一水硬铝石型铝土矿时，氧化铝回收率低，碱耗高，导致资源利用率低，对氧化铝生产过程的经济社会效益有严重影响。为了降低碱耗，提高氧化铝的回收率，长期以来前苏联和我国的氧化铝工业致力于采用拜耳烧结联合法技术研究，取得了重大成就。但实践证明，联合法生产流程在一定程度上存在着能耗高、生产流程复杂、生产效率不高等弊端，其症结主要在于烧结法系统的能耗难以有本质的改观。
1957年波诺马列夫等人对Na2O-Al2O3-CaO-SO2-H2O系和Na2O-CaO-SO2-H2O系进行了研究。发现了不含Al2O3的水合硅酸钙钠(Na2O·2CaO·2SiO2·H2O)可以在高温高苛性比溶液中稳定存在，从而奠定了处理高硅含铝原料的水化法基础，此后美国、匈牙利、澳大利亚等国都对高压水化法进行了广泛的研究。我国在1979年就提出了开展水化法处理拜耳赤泥，实现拜耳—水化联合法的建议，并于1989年正式开展水化法处理拜耳赤泥的实验室试验，且已取得了较大的突破。经过世界各国科学家的不懈努力，拜耳水化联合生产法得到了很大的改进和发展。技术经济比较表明，拜耳水化法与拜耳烧结混联法相比，能耗和产品成本都可大幅度降低。
在传统的的拜耳水化法流程中，需要将拜耳法赤泥溶出后的铝酸钠溶液蒸发至Na2O500克/升以上的浓度，以析出水合铝酸钠固相，液固分离后，液相为更高苛性比(大于30)的溶液作为循环母液用于溶出赤泥，水合铝酸钠固相再转变为低苛性比的铝酸钠溶液。该流程复杂，且蒸发过程中蒸汽消耗大。
因此，实现拜耳水化学法的关键问题是要获得高苛性比的循环母液。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种流程简单、能量消耗的，能与拜耳法及高压水化学法有机地结合的萃取拜耳法母液处理赤泥的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于用液液萃取从包括分解母液、循环母液或者蒸发母液的耳法母液中分离氢氧化钠，用萃取相用水反萃后的溶液，配入石灰，溶出处理拜耳法赤泥，溶出渣为弃渣，溶出液返回用于拜耳法配矿。
本发明的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于萃取剂为脂肪醇或烷基酚。
本发明的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于为脂肪醇的萃取剂为碳链长度为6-20的脂肪醇或它们的混合物。
本发明的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于为烷基酚类的萃取剂，其烷基取代苯环上的位置可以为邻位、间位和对位，最好在对位，单个烷基支链长度为12-18个碳。
本发明的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于其烷基酚类萃取剂其稀释剂为碳链长度为6-18个碳的烷烃或煤油和脂肪醇的混合物。
本发明的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于萃取相用水或氢氧化铝洗涤液反萃，获得不含铝或苛性系数很高的碱溶液。
本发明的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于其过程的工艺条件为：萃取和反萃温度为70～95℃，萃取相比：油∶水体积比＝1～3∶1，反萃相比：油∶水＝1～3∶1，萃取级数为20～45级，反萃级数为6～8级。
本发明的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于用反萃后获得的高苛性系数(αK)的碱溶液溶出处理拜耳法赤泥，溶出赤泥后的溶出液直接返回用于拜耳法配矿。
本发明的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于溶出处理拜耳法赤泥的工艺参数为：石灰添加量以钙硅C/S，mole比计为1.4～3.0；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为NK60～350g/L；配料苛性比值αK7～15；溶出温度240～320℃；溶出时间30～150分钟。
本发明提出的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，利用脂肪醇或烷基酚作为铝酸钠溶液中游离碱的萃取剂，萃取后用纯水作为反萃取剂，反萃效率达到95％以上，反萃液为几乎不含铝酸钠的NaOH溶液，NK浓度可以达到60～250g/L左右。用此几乎不含铝酸钠的NaOH浓溶液溶出拜耳法赤泥，得到苛性比9～16的溶出液，该溶出液再用于铝土矿的溶出，从而通过拜耳法—萃取—高压水化法的串联，顺利实现拜耳高压水化法。用反萃后的碱液处理拜耳法赤泥，可以有效回收拜耳法弃赤泥中的氧化铝和氧化钠，使资源得到高效利用并大幅度减少赤泥对环境的危害。溶出赤泥后的较高苛性比的溶出液用于铝土矿配矿，并可以提高配矿量，从而提高溶出效率和溶液的产出率。
附图说明
图1为一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法工艺原则流程图。
具体实施方式
一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，用液液萃取从拜耳法母液(包括分解母液、循环母液或者蒸发母液)分离氢氧化钠，萃取相用水反萃后获得几乎不含铝的氢氧化钠溶液，再用此氢氧化钠溶液在一定条件下配入石灰后溶出处理拜耳法赤泥，溶出渣为弃渣，溶出液返回用于拜耳法配矿。用碳链长度为6-20的脂肪醇或它们的混合物作为萃取剂萃取蒸发母液，用水反萃，萃取和反萃温度为70～95℃，萃取相比(油∶水体积比)为1～3∶1，反萃相比(油∶水)为1～3∶1，萃取级数为20～45级，反萃级数为6～8级。萃取剂可以为烷基酚萃取分解母液、循环母液或者蒸发母液，烷基取代苯环上的位置可以为邻位、间位和对位，最好在对位，单个烷基支链长度为12-18个碳。其稀释剂可以为碳链长度为6-18个碳的烷烃或煤油和脂肪醇的混合物。用水反萃萃取相。萃取和反萃温度为70～95℃，萃取相比(油∶水体积比)为1～3∶1，反萃相比(油∶水)为1～3∶1，萃取级数为20～45级，反萃级数为6～8级。用反萃后获得的高苛性系数(αK)的碱溶液溶出处理拜耳法赤泥，得到溶出赤泥后的溶出液直接返回用于拜耳法配矿。其溶出赤泥的工艺参数为：石灰添加量以钙硅比(C/S，mole比)计1.4～3.0；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为NK60～350g/L；配料苛性比7～15；溶出温度240～320℃；溶出时间30～150分钟。
下面结合实例对本发明的工艺作进一步的说明。
实施例1
萃取与反萃。用碳链长度为8-10的脂肪醇作为萃取剂萃取浓度NK为320g/L的蒸发母液，用水反萃，萃取温度为90℃，反萃温度为85℃；萃取相比(油∶水体积比)为1∶1，反萃相比(油∶水)为2∶1；萃取级数为40级，每级反应时间3分钟；反萃级数为7级，每级反应时间5分钟。反萃后反萃液NK为240g/L，苛性比αK为43(含的少部分铝为萃取分离不彻底造成的)。
实施例2
萃取与反萃。用碳链长度为8-10的脂肪醇作为萃取剂萃取浓度NK为320g/L的蒸发母液，用水反萃，萃取温度为85℃，反萃温度为80℃；萃取相比(油∶水体积比)为1∶1，反萃相比(油∶水)为3∶1；萃取级数为35级，每级反应时间5分钟，反萃级数为6级，每级反应时间10分钟。反萃后反萃液NK为255g/L，苛性比αK为44.2(含的少部分铝为萃取分离不彻底造成的)。
实施例3
萃取与反萃。用正辛醇作为萃取剂萃取浓度NK为320g/L的蒸发母液，用水反萃，萃取温度为75℃，反萃温度为70℃；萃取相比(油∶水体积比)为2.5∶1，反萃相比(油∶水)为3∶1；萃取级数为20级，每级反应时间12分钟；反萃级数为8级，每级反应时间12分钟。反萃后反萃液NK为244g/L，苛性比αK为41.3(含的少部分铝为萃取分离不彻底造成的)。
实施例4
萃取与反萃。用正辛醇作为萃取剂萃取浓度NK为320g/L的蒸发母液，用水反萃，萃取温度为70℃，反萃温度为70℃；萃取相比(油∶水体积比)为1∶1，反萃相比(油∶水)为3∶1；萃取级数为45级，每级反应时间3分钟；反萃级数为8级，每级反应时间8分钟。反萃后反萃液NK为255g/L，苛性比αK为42.4(含的少部分铝为萃取分离不彻底造成的)。
实施例5
萃取与反萃。用18烷基酚作为萃取剂，碳链长度为8-10的脂肪醇作为稀释剂，萃取浓度NK为170g/L的分解母液，用水反萃，萃取温度为85℃，反萃温度为80℃；萃取相比(油∶水体积比)为2∶1，反萃相比(油∶水)为2∶1；萃取级数为25级，反应时间5分钟；反萃级数为6级，反应时间5分钟。反萃后反萃液NK为120g/L，苛性比αK为42(含的少部分铝为萃取分离不彻底造成的)。
实施例6
萃取与反萃。用13烷基酚作为萃取剂，碳链长度为8-10的脂肪醇与煤油混合后作为稀释剂，萃取浓度NK为170g/L的分解母液，用水反萃，萃取温度为70℃，反萃温度为70℃；萃取相比(油∶水体积比)为1∶1，反萃相比(油∶水)为3∶1；萃取级数为35级，反应时间2分钟；反萃级数为8级，反应时间8分钟。反萃后反萃液NK为117g/L，苛性比αK为42.3(含的少部分铝为萃取分离不彻底造成的)。
实施例7
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)：Al2O3 22.76，SiO2 17.1，Fe2O3 13.03，TiO2 5.35，CaO 21.0，Na2O 5.96，K2O 1.43，A/S 1.33，(N+K)/S 0.432。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为1.4；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为200g/L，αK为43；配料苛性比12；溶出温度250℃；溶出时间90分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为52％，苛性碱回收率为60.3％。
实施例8
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)同实施例7。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为1.9；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为200g/L，αK为43；配料苛性比12；溶出温度250℃；溶出时间90分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为63％，苛性碱回收率为89.1％。
实施例9
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)同实施例7。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为3；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为200g/L，αK为43；配料苛性比12；溶出温度250℃；溶出时间90分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为32.3％，苛性碱回收率为88.26％。
实施例10
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)：Al2O3 15.6，SiO2 11.45，Fe2O3 34.0，TiO2 6.12，CaO18.6，Na2O 6.21，A/S 1.36，N/S 0.542。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为2.1；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为200g/L，αK为43；配料苛性比8；溶出温度250℃；溶出时间90分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为70.0％，苛性碱回收率为93.4％。
实施例11
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)同实施例10。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为2.1；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为200g/L，αK为43；配料苛性比14；溶出温度250℃；溶出时间90分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为67.8％，苛性碱回收率为87.4％。
实施例12
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)同实施例10。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为2.1；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为290g/L，αK为43；配料苛性比12；溶出温度250℃；溶出时间90分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为77.3％，苛性碱回收率为93.57％。
实施例13
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)同实施例10。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为2.0；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为100g/L，αK为43；配料苛性比12；溶出温度250℃；溶出时间90分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为48.5％，苛性碱回收率为90.06％。
实施例14
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)同实施例7。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为2.0；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为200g/L，αK为43；配料苛性比8；溶出温度260℃；溶出时间30分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为45.2％，苛性碱回收率为88.92％。
实施例15
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)同实施例7。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为2.0；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为200g/L，αK为43；配料苛性比8；溶出温度260℃；溶出时间150分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为49.5％，苛性碱回收率为88.94％。
实施例16
反萃液溶出处理赤泥。赤泥化学成分(％)同实施例7。
石灰添加量以钙硅比(C/S)计为2.0；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为200g/L，αK为43；配料苛性比12；溶出温度300℃；溶出时间60分钟。结果：赤泥中氧化铝回收率为53.2％，苛性碱回收率为89.62％。
Claims (9)
1.一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于用液液萃取从包括分解母液、循环母液或者蒸发母液的耳法母液中分离氢氧化钠，用萃取相用水反萃后的溶液，配入石灰，溶出处理拜耳法赤泥，溶出渣为弃渣，溶出液返回用于拜耳法配矿。
2.根据权利要求1所述的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于萃取剂为脂肪醇或烷基酚。
3.根据权利要求1所述的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于为脂肪醇的萃取剂为碳链长度为6-20的脂肪醇或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于为烷基酚类的萃取剂，其烷基取代苯环上的位置可以为邻位、间位和对位，最好在对位，单个烷基支链长度为12-18个碳。
5.根据权利要求1所述的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于其烷基酚类萃取剂其稀释剂为碳链长度为6-18个碳的烷烃或煤油和脂肪醇的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于萃取相用水或氢氧化铝洗涤液反萃，获得不含铝或苛性系数很高的碱溶液。
7.根据权利要求1所述的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于其过程的工艺条件为：萃取和反萃温度为70～95℃，萃取相比：油∶水体积比＝1～3∶1，反萃相比：油∶水＝1～3∶1，萃取级数为20～45级，反萃级数为6～8级。
8.根据权利要求1所述的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于用反萃后获得的高苛性系数(αK)的碱溶液溶出处理拜耳法赤泥，溶出赤泥后的溶出液直接返回用于拜耳法配矿。
9.根据权利要求1所述的一种萃取拜耳法母液处理赤泥的方法，其特征在于溶出处理拜耳法赤泥的工艺参数为：石灰添加量以钙硅C/S，mole比计为1.4～3.0；反萃液浓度调整后作为母液溶出赤泥，其浓度为NK60～350g/L；配料苛性比值αK7～15；溶出温度240～320℃；溶出时间30～150分钟。
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