一种低品位含铝原料的综合利用方法技术

一种低品位含铝原料的综合利用方法，按以下步骤进行：将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合用苛性碱液浸出，浸出液中加入石灰乳或石灰进行停留反应，获得将铝酸三钙浆液过滤，获得高分子溶液；将高分子溶液加热蒸发制成苛性碱液；铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合二次溶出获得碳酸钙浆液；碳酸钙浆液过滤获得二次固相和二次滤液；碳酸钙滤液通入CO2碳酸化分解，获得碳酸化分解浆液；将碳酸化分解浆液分别制成氢氧化铝和石灰；浸出渣制成钙铁榴石。本发明专利技术的方法构成了低品位含铝原料综合利用新工艺的闭路循环，产品为超白氢氧化铝和钙铁榴石，其余物料均实现了流程内部循环利用。

A comprehensive utilization method of low grade aluminum containing raw materials

The comprehensive utilization method of low grade aluminum containing raw materials is carried out according to the following steps: leaching of sodium ferric acid, low grade aluminum containing raw material and lime with caustic alkali solution, adding lime milk or lime in the leaching solution to reacting, and obtaining three calcium slurry of aluminate acid, obtaining high sub solution, heating and evaporation of polymer solution. The caustic alkali solution was made; the calcium carbonate slurry was obtained by mixing three calcium aluminate filter cake and the evaporated mother liquid; two solid phase and two filtrate were obtained by the calcium carbonate slurry filtration. The calcium carbonate filtrate was decomposed into carbonated slurry by CO2 decomposition, and the carbonated slurry was made into aluminum hydroxide and lime, and the leaching residue was made. Calcium ferric pomegranate. The method of the invention is a closed circuit cycle for the comprehensive utilization of the new process of low grade aluminum containing raw materials, the product is ultra white hydrogen alumina and calcium iron garnet, and the other materials all realize the internal recycling of the process.

【技术实现步骤摘要】
一种低品位含铝原料的综合利用方法
本专利技术属于矿物加工
，特别涉及一种低品位含铝原料的综合利用方法。
技术介绍
我国铝土矿资源较为丰富，但主要为一水硬铝石型，其主要特点是高铝、高硅、低铝硅比；全球铝土矿冶炼大国中，我国主要利用拜耳法处理一水硬铝石生产氧化铝，由于矿石铝硅比低，生产氧化铝的能耗、碱耗均高于国外以三水铝石为原料的氧化铝厂；随着我国铝工业的发展，生产用铝土矿铝硅比呈逐渐下降趋势，低铝硅比铝土矿增加了企业的生产成本，赤泥量的堆存增加了环保压力，为了寻求更经济的生产工艺来处理低品位铝土矿，广大科研工作者也在不懈的努力着，目前针对低品位铝土矿的处理方法主要有强化拜耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法等。强化拜耳法是在拜耳法基础上进行改进以适应处理低品位铝土矿的方法，主要包括选矿拜耳法和石灰拜耳法；其中，选矿拜耳法采用选冶联合处理低品位铝土矿，流程相对简单，但存在物理选矿难度大、原矿消耗量大、氧化铝回收率低、浮选药剂影响拜耳法流程等问题，同时选矿过程产生大量铝硅比低于2的尾矿无法利用，造成资源的极大浪费；石灰拜耳法是在拜耳法基础上通过添加过量石灰以达到降低碱耗等作用，但石灰添加量大导致氧化铝溶出率大幅降低、赤泥排出量增加、赤泥沉降负荷增大等问题；烧结法主要包括碱石灰烧结法和石灰烧结法，但能耗高、生产成本高是其发展的主要短板；碱石灰烧结法属于湿法配料、湿法烧结，在烧结过程生料浆中40％左右的水分蒸发极大增加了生产总能耗；石灰烧结法存在石灰配比高、弃渣量大、熟料氧化铝浸出率低等问题；拜耳-烧结联合法包括串联法、并联法和混联法，能够处理低品位铝土矿，但存在流程复杂、能耗高等问题，目前已基本被拜耳法所取代；其它如酸法和酸碱联合法等工艺目前主要停留在实验室研究或半工业化阶段，存在氧化铝产品质量差、设备腐蚀严重等诸多问题。纵观以上处理低品位铝土矿的方法，烧结法和拜耳-烧结联合法存在投资大、生产成本高等问题，石灰拜耳法是特定历史时期为解决碱耗问题而研发的，目前只有选矿拜耳法在中国铝业中州分公司应用；然而，经过近些年的工业实践，选矿拜耳法日益暴露出的问题已经严重阻碍了生产过程的正常运行，成为其继续推广发展的瓶颈；因此，针对我国大量的低品位一水硬铝石型铝土矿，开发高效经济处理的新方法势在必行。
技术实现思路
针对现有低品位铝土矿利用技术存在的上述问题，本专利技术提供一种低品位含铝原料的综合利用方法，通过对低品位铝土矿等含铝原料进行高温高碱浸出，提高铝土矿中氧化铝的回收率，降低副产品碱含量，使其可作为建材或土壤改良剂的原料，减少环境污染，提高经济效益。本专利技术的方法按以下步骤进行：(1)将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合，制成待浸出物料；铁酸钠的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.4～0.6，石灰的加入量按待浸出物料中CaO与Al2O3的质量比为0.6～0.8；所述的低品位含铝原料为低品位铝土矿、赤泥、粉煤灰或霞石，按重量百分比含Al2O350～70％；(2)将苛性碱液与待浸出物料混合，混合比例按液固比为4.0～5.0，然后在230～275℃浸出反应0.5～1.5h，浸出反应完成后过滤分离，获得浸出渣和浸出液；所述的苛性碱液中氢氧化钠浓度为220～280g/L；(3)向浸出液中加入石灰乳或石灰，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.2～1.6，然后在60～80℃进行停留反应，时间1.0～3.0h，停留反应完成后获得铝酸三钙浆液；所述的石灰乳中CaO的质量百分比为12～18％；(4)将铝酸三钙浆液过滤，获得一次固相和一次滤液；将一次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得铝酸三钙滤饼和铝酸三钙洗液；一次滤液作为高分子溶液；(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后加热蒸发，至氢氧化钠浓度为220～280g/L，制成苛性碱液，将全部苛性碱液中质量的90～95％返回步骤(1)使用；(6)将铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合，在温度160～200℃条件下进行二次溶出反应，时间0.5～2.0h，反应完成后获得碳酸钙浆液；所述的蒸发母液中Na2CO3的浓度为100～200g/L，NaOH的浓度为10～20g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4～5；(7)将碳酸钙浆液过滤，获得二次固相和二次滤液；将二次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得碳酸钙滤饼和碳酸钙洗液；二次滤液作为碳酸钙滤液；(8)将碳酸钙滤液、碳酸钙洗液和步骤(5)中剩余的苛性碱液混合，获得混合液；向混合液中通入CO2，CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.0～1.5，完成碳酸化分解，获得碳酸化分解浆液；(9)将碳酸化分解浆液过滤，获得三次固相和碳分母液；将三次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得氢氧化铝滤饼和氢氧化铝洗液；氢氧化铝滤饼经洗涤烘干后，得到的固相为氢氧化铝；(10)将碳分母液和氢氧化铝洗液混合，通入高压蒸汽蒸发后过滤分离出蒸发母液和碳酸钠滤饼；高压蒸汽的通入量根据是：控制蒸发母液Na2CO3浓度为100～200g/L，NaOH浓度为10～20g/L；蒸发母液返回步骤(6)使用。上述的步骤(2)中，浸出渣用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得钙铁榴石滤饼和钙铁榴石洗液；钙铁榴石洗液与浸出完成后的物料混合后一同过滤。上述的步骤(7)中，碳酸钙滤饼在800～1050℃条件下焙烧1～3h，得到石灰。上述的石灰加入90～100℃热水进行石灰消化，获得CaO的质量百分比在12～18％的石灰乳，返回步骤(3)使用。上述的碳酸钠滤饼经洗涤后，与铁精矿或铁锈混合，混合比例按全部物料中Na2CO3与Fe2O3的质量比为0.35～0.40，然后在800～1000℃条件下焙烧30～120min，制成铁酸钠，作为步骤(1)的原料使用。上述方法中，步骤(2)中的主要反应为：Al2O3+2NaOH+3H2O→2NaAl(OH)4，Na2Fe2O4+4H2O→2Na+1+2Fe(OH)4-1，2Fe(OH)4-1+3Ca(OH)2→3CaO·Fe2O3·6H2O+2OH-1和3CaO·Fe2O3·6H2O+2[SiO2(OH)2]-2→3CaO·Fe2O3·2SiO2·2H2O+4OH-1+4H2O。上述的钙铁榴石滤饼直接作为建材或土壤改良剂的原料。上述方法中，步骤(3)中的主要反应式为：2NaAl(OH)4+3Ca(OH)2→3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH和Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3+2NaOH。上述方法中，步骤(6)中的主要反应式为：3CaO·Al2O3·6H2O+3Na2CO3→3CaCO3+2NaAl(OH)4+4NaOH。上述的碳酸钙滤饼焙烧步骤主要反应为：CaCO3→CaO+CO2。上述的消化步骤主要反应为：CaO+H2O→Ca(OH)2。上述步骤(8)中的主要反应式为：2NaAl(OH)4+CO2→2Al(OH)3+Na2CO3+H2O。上述的制备铁酸钠的主要反应为：Na2CO3+Fe2O3→Na2Fe2O4+CO2。上述的钙铁榴石滤饼中固体部分的化学碱质量百本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合，制成待浸出物料；铁酸钠的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.4～0.6，石灰的加入量按待浸出物料中CaO与Al2O3的质量比为0.6～0.8；所述的低品位含铝原料为低品位铝土矿、赤泥、粉煤灰或霞石，按重量百分比含Al2O3 50～70％；(2)将苛性碱液与待浸出物料混合，混合比例按液固比为4.0～5.0，然后在230～275℃浸出反应0.5～1.5h，浸出反应完成后过滤分离，获得浸出渣和浸出液；所述的苛性碱液中氢氧化钠浓度为220～280g/L；(3)向浸出液中加入石灰乳或石灰，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.2～1.6，然后在60～80℃进行停留反应，时间1.0～3.0h，停留反应完成后获得铝酸三钙浆液；所述的石灰乳中CaO的质量百分比为12～18％；(4)将铝酸三钙浆液过滤，获得一次固相和一次滤液；将一次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得铝酸三钙滤饼和铝酸三钙洗液；一次滤液作为高分子溶液；(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后加热蒸发，至氢氧化钠浓度为220～280g/L，制成苛性碱液，将全部苛性碱液中质量的90～95％返回步骤(1)使用；(6)将铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合，在温度160～200℃条件下进行二次溶出反应，时间0.5～2.0h，反应完成后获得碳酸钙浆液；所述的蒸发母液中Na2CO3的浓度为100～200g/L，NaOH的浓度为10～20g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4～5；(7)将碳酸钙浆液过滤，获得二次固相和二次滤液；将二次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得碳酸钙滤饼和碳酸钙洗液；二次滤液作为碳酸钙滤液；(8)将碳酸钙滤液、碳酸钙洗液和步骤(5)中剩余的苛性碱液混合，获得混合液；向混合液中通入CO2，CO2的通入量按CO2与混合液中Al2O3的质量比为1.0～1.5，完成碳酸化分解，获得碳酸化分解浆液；(9)将碳酸化分解浆液过滤，获得三次固相和碳分母液；将三次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得氢氧化铝滤饼和氢氧化铝洗液；氢氧化铝滤饼经洗涤烘干后，得到的固相为氢氧化铝；(10)将碳分母液和氢氧化铝洗液混合，通入高压蒸汽蒸发后过滤分离出蒸发母液和碳酸钠滤饼；高压蒸汽的通入量根据是：控制蒸发母液Na2CO3浓度为100～200g/L，NaOH浓度为10～20g/L；蒸发母液返回步骤(6)使用。...

【技术特征摘要】
1.一种低品位含铝原料的综合利用方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将铁酸钠、低品位含铝原料和石灰混合，制成待浸出物料；铁酸钠的加入量按待浸出物料中Fe2O3与Al2O3的质量比为0.4～0.6，石灰的加入量按待浸出物料中CaO与Al2O3的质量比为0.6～0.8；所述的低品位含铝原料为低品位铝土矿、赤泥、粉煤灰或霞石，按重量百分比含Al2O350～70％；(2)将苛性碱液与待浸出物料混合，混合比例按液固比为4.0～5.0，然后在230～275℃浸出反应0.5～1.5h，浸出反应完成后过滤分离，获得浸出渣和浸出液；所述的苛性碱液中氢氧化钠浓度为220～280g/L；(3)向浸出液中加入石灰乳或石灰，加入量按全部物料中CaO和Al2O3的质量比为1.2～1.6，然后在60～80℃进行停留反应，时间1.0～3.0h，停留反应完成后获得铝酸三钙浆液；所述的石灰乳中CaO的质量百分比为12～18％；(4)将铝酸三钙浆液过滤，获得一次固相和一次滤液；将一次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得铝酸三钙滤饼和铝酸三钙洗液；一次滤液作为高分子溶液；(5)将高分子溶液和铝酸三钙洗液混合后加热蒸发，至氢氧化钠浓度为220～280g/L，制成苛性碱液，将全部苛性碱液中质量的90～95％返回步骤(1)使用；(6)将铝酸三钙滤饼与蒸发母液混合，在温度160～200℃条件下进行二次溶出反应，时间0.5～2.0h，反应完成后获得碳酸钙浆液；所述的蒸发母液中Na2CO3的浓度为100～200g/L，NaOH的浓度为10～20g/L，蒸发母液与铝酸三钙滤饼的质量比为4～5；(7)将碳酸钙浆液过滤，获得二次固相和二次滤液；将二次固相用80～95℃的热水洗涤，热水用量为一次固相质量的0.5～1.5倍，获得碳酸钙滤饼和碳酸钙洗液；二次滤液作为碳酸钙滤液；(8)将碳酸钙滤液、碳酸钙洗液和步骤(5)中剩余的苛性碱液混合，获得混合液；向混合液中通入CO2，CO2的通入量按CO2与...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成明，杨再明，黎娜，崔德成，贾永明，陈新，于海燕，潘晓林，
申请(专利权)人：东北大学设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21