本发明专利技术公开了一种基于可循环再生除硫剂的铝酸钠溶液除铁和硫的工艺，包括以下步骤：(1)在含S2-和Fe的铝酸钠溶液中加入铁基除硫剂后进行液固分离，得到除硫渣和除硫铁后的铝酸钠溶液；(2)将除硫渣与碱溶液混合配制成浆液；(3)向浆液中加入和/或通入氧化剂；(4)将氧化反应后浆液进行液固分离，得到再生除硫剂和含硫酸盐溶液，再生除硫剂循环用于步骤(1)中含硫铝酸钠溶液的除硫；(5)向含硫酸盐溶液中添加沉淀剂；(6)将沉淀反应后的浆液进行液固分离，得到硫酸盐沉淀渣和碱溶液，碱溶液全部或部分用于步骤(2)中除硫剂的再生处理。本发明专利技术中的铁基除硫剂可再生并循环用于含硫铝酸钠溶液的脱硫。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铝酸钠溶液除硫和铁的工艺，尤其涉及一种基于可循环再生除硫剂的铝酸钠溶液除铁和硫的工艺。
技术介绍
随着我国氧化铝工业产能的提高，国内高品位优质铝土矿资源日渐枯竭，我国铝工业可持续发展受资源束缚的趋势已日趋明显。然而，我国有大量高硫铝土矿尚未得到高效应用，其原因主要是，在拜耳法处理高硫铝土矿生产氧化铝时，矿石中的硫会导致如下严重问题:1)在拜耳法高温溶出过程中，硫与循环母液中的苛性碱反应后进入溶液，导致氧化铝提取过程的碱耗大幅增加；2)进入到溶液中的硫还会与铁形成复杂的配合物，使铁在铝酸钠溶液中的含量显著升高，而在后续铝酸钠溶液的晶种分解过程中，铁从溶液中析出，影响产品质量；3)加速硫酸盐在溶液中的积累，导致母液蒸发器和溶出器加热表面结疤加剧，降低传热效率；4)溶液中S2IP S 2032_浓度提高后，还会使钢制设备受到腐蚀。因此，从氧化铝生产流程中脱硫一直受到科学工作者的广泛关注，并提出了诸如选矿法脱硫、矿石预焙烧脱硫和铝酸钠溶液中除硫等多种除硫方法。相比较而言，从铝酸钠溶液中除硫的方法容易与氧化铝生产过程相结合，更具经济前景。目前，已公开的从铝酸钠溶液中除硫的方法主要有:1)脱除铝酸钠溶液中的硫酸根离子，包括添加钡盐以硫酸钡的形式脱硫(参见CN1458067号中国专利文献)、添加石灰以水合硫铝酸钙形式脱硫，以及种分母液蒸发结晶以碳钠矾形式脱硫(参见CN101182026A)，但这些方法只能脱除溶液中的硫酸根，不能脱除对氧化铝生产过程影响大的S2—，且容易造成铝酸钠溶中铝及钠的损失；2)脱除溶液中的S2-和铁，添加沉淀剂使溶液中的S2-形成难溶硫化物形式脱硫，由于脱硫后溶液中的硫铁配合物被破坏，使溶液中铁的溶解度降低而析出，沉淀剂包括氧化锌、含锌矿物以及含铜物料，但该法所使用的沉淀剂不是氧化铝生产系统的物料，易污染铝酸钠溶液且成本高。此外，还有向铝酸钠溶液中直接加入氧化剂(如硝酸钠、双氧水、二氧化锰、氧气/臭氧、次氯酸钠等)使溶液中的S2-转化成硫代硫酸根、亚硫酸根和硫酸根的方法，该法能脱除溶液中的铁，但不能脱除溶液中的硫。为克服上述从含硫铝酸钠溶液中除硫方法的缺点，中南大学此前还公开了 “一种铝酸钠溶液除硫和铁的方法”(参见CN102976381A号中国专利文献)，该方法采用铁基添加剂使含硫铝酸钠溶液中的硫形成含硫铁的化合物析出，可同时脱除含硫铝酸钠溶液中的硫和铁，具有除硫率高、操作简单、易与现有氧化铝生产相结合等优点。但是，该方法以及上述其它从铝酸钠溶液中除硫的方法中，除硫剂均为一次消耗品，不循环利用，且最终形成大量除硫渣，渣中硫含量较低，若不进行合理处置会造成环境污染，也会造成除硫过程成本的增加。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于可循环再生除硫剂的铝酸钠溶液除铁和硫的工艺。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为:一种基于可循环再生除硫剂的铝酸钠溶液除铁和硫的工艺，包括以下步骤:(I)在含￥_和Fe的铝酸钠溶液中，按Fe与S 2_的摩尔比为0.5?2.5加入铁基除硫剂，在温度为60°C?110°C下反应至少1min ;对反应后的浆液进行液固分离，得到除硫渣和除硫铁后的铝酸钠溶液；(2)将所述除硫渣与碱溶液混合配制成浆液；(3)向步骤⑵后的浆液中加入和/或通入氧化剂进行氧化反应；(4)将氧化反应后浆液进行液固分离，得到再生除硫剂和含硫酸盐溶液，所述再生除硫剂循环用于前述步骤(I)中含硫铝酸钠溶液的除硫；(5)向所述含硫酸盐溶液中添加沉淀剂进行沉淀反应；(6)将沉淀反应后的浆液进行液固分离，得到硫酸盐沉淀渣和碱溶液，所述碱溶液全部或部分用于前述步骤(2)中与除硫渣混合配制成浆液。上述的工艺，优选的，所述步骤(2)中，除硫渣的加入量按碱溶液体积计为50?300g/Lo上述的工艺，优选的，所述步骤(2)中，碱溶液为氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的一种或两种；碱浓度按碱溶液的体积计为10?200g/L。在酸性体系中，除硫渣中的硫被氧化时易形成单质硫或硫代硫酸根等低价态的含硫物质，且当体系酸度较高时，除硫渣中硫易反应形成硫化氢气体逸出，并造成渣中铁化合物大量溶解，使除硫剂再生过程消耗大量的酸和碱。本专利技术选用碱性氧化体系，可保证使除硫渣中的硫充分氧化形成硫酸盐，以利于硫和铁的分离和碱溶液的循环利用。上述的工艺，优选的，所述步骤⑶中，氧化剂为氧气、空气、臭氧、双氧水、高铁酸盐的一种或多种的混合；氧化剂的用量按化学反应计量为理论量(使除硫渣中#_氧化转化为硫酸根所需的理论量)的1.0?10倍。反应时间与所用氧化剂种类有关，如用气体氧化剂，受气体氧化性强弱、吸收率和反应速率限制，所需时间较长。当选用气体氧化剂时，将气体氧化剂直接通入浆液中氧化。上述的工艺，优选的，所述步骤(3)中，氧化反应过程的温度控制在30°C?90°C，反应时间为30min?300min。上述的工艺，优选的，所述步骤(5)中，沉淀剂为石灰，沉淀剂用量为按化学反应计量理论量(使溶液中硫酸根完全转化为硫酸妈沉淀的理论量)的1.0?1.5倍。上述的工艺，优选的，所述石灰包括氧化钙和氢氧化钙中的一种或两种的混合；沉淀反应的温度为30°C?90°C，反应时间为30min?180min。上述的工艺，优选的，所述的液固分离为过滤分离、沉降分离或离心分离。上述的工艺，优选的，所述步骤(I)中，含S2IPFe的铝酸钠溶液中，苛性碱Na 2Ok的浓度为50?250g/L，溶液的苛性分子比a k(溶液中Na2Ok与Al 203的摩尔比)为1.2?4.0，溶液中S2-浓度为0.2?20g/L，溶液中Fe的浓度为20?200mg/L ;所述铁基除硫剂包括铁粉、铁盐、铁的氢氧化物、铁的氧化物以及含有前述铁成分的矿石中的一种或多种。上述的工艺，优选的，所述铁盐为硝酸铁或铁酸钠；铁的氧化物为四氧化三铁或氧化亚铁；铁的氢氧化物为氢氧化亚铁或氢氧化铁；含铁成分的矿石为针铁矿、磁铁矿、褐铁矿或菱铁矿。根据我们的研宄，为了达到铝酸钠溶液除硫及除硫剂再生的目的，除硫过程需要根据除硫剂种类和除硫活性的差异确定优化的除硫条件，而除硫剂再生过程需使硫充分转化为可溶性硫酸盐与铁化合物分离，同时需保证再生除硫剂的活性，这需要很好地控制硫的氧化程度及生成的铁化合物的形态。诸如氧化剂种类和添加量、氧化温度、时间、溶液碱浓度等都会相互制约、相互影响，另外本专利技术中涉及除硫剂及其再生过程碱溶液等多种物料的循环利用，上述条件与工艺效果之间相互制约和相互影响的关系更为紧密。因此，本专利技术中上述除硫及除硫剂再生循环利用工艺及其优化的工艺参数并不是显而易见的。根据本专利技术，其显著特点是除硫剂可再生循环利用，且在除硫剂再生过程中碱溶液可循环利用，工艺过程除硫剂基本不消耗且过程不产生废水。除硫剂再生过程在碱性溶液体系中进行，碱溶液可循环利用，避免了酸性体系处理除硫渣过程中酸的消耗和渣中含铁组分的溶解，过程物料消耗和废物排放少。本专利技术的工艺，主要基于以下思路:采用铁基除硫剂使含硫铝酸钠溶液中的硫形成固体沉淀进入除硫渣，液固分离得到的除硫渣在碱性溶液中进行氧化反应，使渣中的硫氧化形成可溶性硫酸盐，渣中的铁转化为铁氧化物或氢氧化物，从而完成除硫渣中硫与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于可循环再生除硫剂的铝酸钠溶液除铁和硫的工艺，包括以下步骤：(1)在含S2‑和Fe的铝酸钠溶液中，按Fe与S2‑的摩尔比为0.5～2.5加入铁基除硫剂，在温度为60℃～110℃下反应至少10min；对反应后的浆液进行液固分离，得到除硫渣和除硫铁后的铝酸钠溶液；(2)将所述除硫渣与碱溶液混合配制成浆液；(3)向步骤(2)后的浆液中加入和/或通入氧化剂进行氧化反应；(4)将氧化反应后浆液进行液固分离，得到再生除硫剂和含硫酸盐溶液，所述再生除硫剂循环用于前述步骤(1)中含硫铝酸钠溶液的除硫；(5)向所述含硫酸盐溶液中添加沉淀剂进行沉淀反应；(6)将沉淀反应后的浆液进行液固分离，得到硫酸盐沉淀渣和碱溶液，所述碱溶液全部或部分用于前述步骤(2)中与除硫渣混合配制成浆液。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：齐天贵，李小斌，彭志宏，刘桂华，周秋生，段星宇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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