一种氧化铝赤泥的综合利用方法技术

本发明专利技术属于冶金与环保技术领域，特别涉及一种氧化铝赤泥的综合利用方法。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，且处理过程中没有废气、废水、废渣等二次污染。

Comprehensive utilization method of alumina red mud

The invention belongs to the technical field of metallurgy and environmental protection, in particular to a comprehensive utilization method of alumina red mud. Aiming at the difficulty of dealing with alumina red mud recovery, the method adopts the vacuum heat treatment of red mud reduction, reducing agent to carbon or aluminum, under vacuum conditions in the iron oxide in red mud reduced to metallic iron, and then through the separation of the reducing slag in iron separation for the production of reduced iron powder, the combined form sodium hydroxide for sodium, and be distilled, so as to achieve the purpose of removing red mud alkali and alkali recovery, while the red mud of other valuable substances (such as: scandium, niobium, cesium etc.) is reduced to the metallic state and the formation of alloy and aluminum, and is mainly composed of silica and alumina in the slag phase the separation, the realization of comprehensive recovery and harmless treatment of red mud and valuable elements of the use of the effect of treatment and no two pollution of waste gas, waste water and waste residue in the process.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝赤泥的综合利用方法
本专利技术属于冶金与环保
，特别涉及一种氧化铝赤泥的综合利用方法。
技术介绍
在氧化铝生产的过程中，铝土矿中的氧化铝以铝酸钠的形式进入到溶液中，而不溶于碱的其它物质进入溶出渣中，形成赤泥。一般每生产1吨氧化铝产生约0.5～2.5吨赤泥，我国是氧化铝生产的第一大国，近年来的氧化铝产量一直维持在世界氧化铝总产量的一半左右，约在6000万吨左右，而每年排放的赤泥高达上亿吨。由于赤泥中含有大量的强碱性化学物质，稀释10倍后其pH值仍高达11以上，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，造成更为严重的水污染。由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质等原因，对于赤泥的无害化利用一直难以进行。世界各国专家对赤泥的综合利用进行了大量的科学研究，但此类研究进展不大，赤泥废渣的处理和综合利用成为一个世界性的大难题。截止目前，尚未有一种可行的赤泥综合利用的方法。目前氧化铝厂产生的赤泥主要采用在陆地堆放处置的方法，但随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量也日益增加，大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现赤泥的无害化处理和资源化利用已成为制约铝工业的首要问题。
技术实现思路
针对氧化铝赤泥难以处理与有效回收利用的问题，本专利技术提供一种氧化铝赤泥无害化处理与综合利用的方法，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。本专利技术的技术方案是：一种氧化铝赤泥的综合利用方法，包括烘干与煅烧、配料制团、一段真空还原、磁选分离、磁选渣二段还原、二段还原渣分离；当一段还原以炭粉为还原剂时，该方法按以下步骤进行：(1)赤泥的烘干与煅烧氧化铝厂排出的赤泥首先要在200～250℃的温度下进行烘干，然后在600～900℃的温度下进行煅烧，以去除赤泥中的水分和可挥发物质；(2)配料制团将煅烧后的赤泥粉碎至100目以下，然后与100目以下的炭粉进行混料后，在60～150MPa的压强下制团，将制取的团块放入到真空还原罐内还原；(3)真空还原制取的团块放入到真空还原罐，真空还原罐放入到加热炉内加热到800～1250℃，在真空度为0.1～50Pa的条件下进行真空热还原；物料中的氧化铁在高温和真空的条件下被炭还原成为金属铁，赤泥中的钛酸钙或二氧化钛被炭还原为三氧化二钛；(4)一段还原渣的磁选分离还原结束后，将还原渣磨细100目以下后进行磁选，磁选获得的渣主要成分为金属铁，称为粗铁粉；(5)磁选渣二段还原磁选后剩余的磁选渣磨细至100目以下后，与铝粉配料混合均匀，铝粉配入量为理论量的100％～1000％，将混合料放入到真空炉内在900～1300℃的温度和真空度为0.1～50Pa的条件下真空还原，一段还原渣中以铝硅酸钠或铝酸钠或氧化钠形式存在的钠被铝还原出来，并以蒸气的形式被蒸馏出来，被抽到还原罐的结晶端冷凝重新结晶成为金属钠，结晶的金属钠经重熔后获得纯金属钠，磁选渣二段还原后剩余部分为二段还原渣。所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，步骤(2)中，炭粉的配入量按照理论量的100％～110％进行配料，炭粉的配入量主要按照如下公式计算：3C+Fe2O3＝3CO+2Fe(1)TiO2+C＝CO+Ti2O3(2)如果赤泥中还含有较多的锌，应将还原锌的炭量计入配料量中：C+ZnO＝CO+Zn(3)。所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，步骤(4)中，该粗铁粉还含有氧化铁，该粗铁粉经氢还原后制取还原铁粉。所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，步骤(5)中，一段还原渣中存在的三氧化二钛也被铝还原为金属钛；如果还原过程中配入的铝量较多，则一段还原渣中存在的锰的氧化物、铌的氧化物、钪的氧化物在二段真空铝热还原过程中被还原为金属，并与铝形成相应的合金；当铝的配入量达到500％以上，形成的多元铝合金以液体形式存在并与渣相分离。所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，步骤(5)的还原反应结束后，待还原罐内温度低于50℃以后，打开还原罐，将结晶器取出，结晶器连同结晶器上结晶的金属钠放入到另一个真空炉内在100～300℃的温度和真空度为0.1～100Pa的真空条件下熔化，然后铸成金属钠锭。所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，步骤(5)的还原反应结束后，将二段还原渣取出；当铝粉加入量较少时，该二段还原渣以固体形式存在，此时二段还原渣中的碱已去除，渣的主要成分为氧化铝和氧化硅，该渣作为耐火材料的原料利用，或者作为无毒尾渣处理；当铝粉配入量较多时，获得的二段还原渣分为两层，上层为渣，下层为多元铝合金，将渣和合金分别取出，渣作为耐火材料的原料利用，或者作为无毒尾渣处理，而铝合金作为产品出售。一种氧化铝赤泥的综合利用方法，包括烘干与煅烧、配料制团、一段真空还原、磁选分离、磁选渣二段还原、二段还原渣分离；当以铝为还原剂时，该方法按如下步骤进行：(1)赤泥的烘干与煅烧氧化铝厂排出的赤泥首先要在200～250℃的温度下进行烘干，然后在600～900℃的温度下进行煅烧，以去除赤泥中的水分和可挥发物质；(2)配料制团将煅烧后的赤泥粉碎至100目以下，然后与100目以下的铝粉进行混料后，在60～150MPa的压强下制团，将制取的团块放入到真空还原罐内还原；(3)真空还原制取的团块放入到真空还原罐，真空还原罐放入到加热炉内加热到800～1250℃，在真空度为0.1～50Pa的条件下进行真空热还原；物料中的氧化铁、氧化钠、二氧化钛、氧化锌、氧化锰在高温和真空的条件下被铝还原成为金属铁、金属钠、金属钛、金属锌和金属锰；其中获得的金属钠和金属锌以蒸气的形式被蒸馏出来，被抽到还原罐的结晶端冷凝重新结晶成为钠锌合金，还原反应结束后，待还原罐内温度低于50℃以后，打开还原罐，将结晶器取出，将结晶的钠锌合金放入到另外一个真空还原罐内，在200～450℃的温度和真空度为0.1～50Pa的条件下真空蒸馏，金属钠被蒸馏出来重新结晶从而实现金属钠和金属锌的分离，结晶金属钠和蒸馏剩余的金属锌经重熔精炼后获得纯的金属钠和金属锌；(4)一段还原渣的磁选分离还原结束后，将渣磨细100目以下后进行磁选，磁选获得的渣主要成分为金属铁，称为粗铁粉；(5)磁选渣的处理磁选后剩余的磁选渣主要成分为氧化铝和氧化硅，直接作为耐火材料的原料，或者作为无毒尾渣处理；或者将磁选渣磨细至100目以下后，与铝粉配料混合均匀，其中铝粉的配入量与渣的质量比例为5～0.5:1，将混合料放入到真空炉或真空感应炉内在1100～1700℃的温度熔化，则一段还原渣中存在的铌的氧化物、钪的氧化物、钒的氧化物被还原为金属，连同一段被还原的金属钛与铝形成相应的多元铝合金，形成的多元铝合金以液体形式存在并与渣相分离。所述的氧化铝赤泥的综合利用方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝赤泥的综合利用方法，其特征在于，包括烘干与煅烧、配料制团、一段真空还原、磁选分离、磁选渣二段还原、二段还原渣分离；当一段还原以炭粉为还原剂时，该方法按以下步骤进行：(1)赤泥的烘干与煅烧氧化铝厂排出的赤泥首先要在200～250℃的温度下进行烘干，然后在600～900℃的温度下进行煅烧，以去除赤泥中的水分和可挥发物质；(2)配料制团将煅烧后的赤泥粉碎至100目以下，然后与100目以下的炭粉进行混料后，在60～150MPa的压强下制团，将制取的团块放入到真空还原罐内还原；(3)真空还原制取的团块放入到真空还原罐，真空还原罐放入到加热炉内加热到800～1250℃，在真空度为0.1～50Pa的条件下进行真空热还原；物料中的氧化铁在高温和真空的条件下被炭还原成为金属铁，赤泥中的钛酸钙或二氧化钛被炭还原为三氧化二钛；(4)一段还原渣的磁选分离还原结束后，将还原渣磨细100目以下后进行磁选，磁选获得的渣主要成分为金属铁，称为粗铁粉；(5)磁选渣二段还原磁选后剩余的磁选渣磨细至100目以下后，与铝粉配料混合均匀，铝粉配入量为理论量的100％～1000％，将混合料放入到真空炉内在900～1300℃的温度和真空度为0.1～50Pa的条件下真空还原，一段还原渣中以铝硅酸钠或铝酸钠或氧化钠形式存在的钠被铝还原出来，并以蒸气的形式被蒸馏出来，被抽到还原罐的结晶端冷凝重新结晶成为金属钠，结晶的金属钠经重熔后获得纯金属钠，磁选渣二段还原后剩余部分为二段还原渣。...

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝赤泥的综合利用方法，其特征在于，包括烘干与煅烧、配料制团、一段真空还原、磁选分离、磁选渣二段还原、二段还原渣分离；当一段还原以炭粉为还原剂时，该方法按以下步骤进行：(1)赤泥的烘干与煅烧氧化铝厂排出的赤泥首先要在200～250℃的温度下进行烘干，然后在600～900℃的温度下进行煅烧，以去除赤泥中的水分和可挥发物质；(2)配料制团将煅烧后的赤泥粉碎至100目以下，然后与100目以下的炭粉进行混料后，在60～150MPa的压强下制团，将制取的团块放入到真空还原罐内还原；(3)真空还原制取的团块放入到真空还原罐，真空还原罐放入到加热炉内加热到800～1250℃，在真空度为0.1～50Pa的条件下进行真空热还原；物料中的氧化铁在高温和真空的条件下被炭还原成为金属铁，赤泥中的钛酸钙或二氧化钛被炭还原为三氧化二钛；(4)一段还原渣的磁选分离还原结束后，将还原渣磨细100目以下后进行磁选，磁选获得的渣主要成分为金属铁，称为粗铁粉；(5)磁选渣二段还原磁选后剩余的磁选渣磨细至100目以下后，与铝粉配料混合均匀，铝粉配入量为理论量的100％～1000％，将混合料放入到真空炉内在900～1300℃的温度和真空度为0.1～50Pa的条件下真空还原，一段还原渣中以铝硅酸钠或铝酸钠或氧化钠形式存在的钠被铝还原出来，并以蒸气的形式被蒸馏出来，被抽到还原罐的结晶端冷凝重新结晶成为金属钠，结晶的金属钠经重熔后获得纯金属钠，磁选渣二段还原后剩余部分为二段还原渣。2.按照权利要求1所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)中，炭粉的配入量按照理论量的100％～110％进行配料，炭粉的配入量主要按照如下公式计算：3C+Fe2O3＝3CO+2Fe(1)TiO2+C＝CO+Ti2O3(2)如果赤泥中还含有较多的锌，应将还原锌的炭量计入配料量中：C+ZnO＝CO+Zn(3)。3.按照权利要求1所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，其特征在于，步骤(4)中，该粗铁粉还含有氧化铁，该粗铁粉经氢还原后制取还原铁粉。4.按照权利要求1所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，其特征在于，步骤(5)中，一段还原渣中存在的三氧化二钛也被铝还原为金属钛；如果还原过程中配入的铝量较多，则一段还原渣中存在的锰的氧化物、铌的氧化物、钪的氧化物在二段真空铝热还原过程中被还原为金属，并与铝形成相应的合金；当铝的配入量达到500％以上，形成的多元铝合金以液体形式存在并与渣相分离。5.按照权利要求1所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，其特征在于，步骤(5)的还原反应结束后，待还原罐内温度低于50℃以后，打开还原罐，将结晶器取出，结晶器连同结晶器上结晶的金属钠放入到另一个真空炉内在100～300℃的温度和真空度为0.1～100Pa的真空条件下熔化，然后铸成金属钠锭。6.按照权利要求1所述的氧化铝赤泥的综合利用方法，其特征在于，步骤(5)的还原反应结束后，将二段还原渣取出；当铝粉加入量较少时，该二段还原渣以固体形式存在，此时二段还原渣中的碱已去除，渣的主要成分为氧化铝和氧化硅，该渣作为耐火材料的原料利用，或者作为无毒尾渣处理；当铝粉配入量较多时，获得的二段还原渣分为两层，上层为渣，下层为多元铝合金，将渣和合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀武，彭建平，狄跃忠，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21