一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法技术

本发明专利技术涉及一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法，包括如下步骤：将赤泥、石膏、浓硫酸混合获得混合物，在混合物中加入水获得混合浆液，混合浆液进行浸出反应，固液分离，获得浸出液和浸出渣，在浸出液中加入石灰反应，固液分离，获得硫酸钙和滤液；所得硫酸钙返回用于赤泥浸出，而所得滤液为氢氧化钠溶液，返回拜耳法工艺作为提取铝的原料液。整个工艺过程，实现资源循环利用。所得浸出渣可直接制成土壤硅肥或者用于作为生产水泥的原料，实现零排放。

【技术实现步骤摘要】
一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法
本专利技术属于固体废弃物的综合利用
，具体涉及一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法
技术介绍
赤泥是氧化铝生产过程中排放的强碱性固体废弃物，其因氧化铁含量较高，呈红色，故称赤泥。拜耳法工艺，每生产1t氧化铝排放赤泥1～1.5t。烧结法及联合法工艺，每生产1t氧化铝排放赤泥1.5～2.5t赤泥。截止2015年，全球赤泥堆存量超过35亿吨，并以每年1.2亿吨的速度增加。目前，我国每年赤泥排放量达到6000万吨，赤泥总堆存量超过6亿吨。赤泥生态化处置及资源化利用一直受强碱性制约而难以有效进行。如果能有效的脱除赤泥中的碱，赤泥就可以应用在各个领域。国内外专家对赤泥脱碱方面做了大量的研究工作。主要包括以下几个方向:焙烧脱碱、酸法脱碱、加压碳化脱碱。传统脱碱工艺主要难题有：焙烧脱碱流程复杂，温度高，虽然可以将赤泥中的部分铝资源一起回收，不过工艺成本高；酸法脱碱的工艺加酸量大、成本高，主要的问题是赤泥渣过滤困难，难以实现工业应用；加压碳化脱碱的方法也存在反应温度高、药剂用量大、成本高的问题。同时，不同的工艺流程都存在液固比高的问题，导致了后续钠的回收成本高。工业废石膏以硫酸钙(含量大于80％)为主要成分的一种工业固体废物。废石膏因来源不同而有不同的品种，如用磷酸盐矿石和硫酸制造磷酸产生的废渣为磷石膏，用氟化钙和硫酸制取氢氟酸时生成的石膏为氟石膏，但是这些废石膏普遍存在酸性，也含还有一些有害成份，若处理不当，将对生态环境造成很大的影响。专利(CN102206024A)公开了一种用磷石膏对赤泥进行快速脱碱的方法，其具体公开了，将磷石膏粉碎、将其与赤泥和水按2～3:4～6:8～150的重量比混合均匀，搅拌、静置，倒出上清液，沉淀物晾干。最后测得沉淀物的pH为7，说是磷石膏可以脱碱。该专利主要是利用磷石膏中的酸与赤泥进行中和反应，证明磷石膏中具有的酸可以与赤泥发生中和反应，但是其需要高的液固比，且脱碱效果不明确。文献“脱硫石膏法赤泥脱碱新工艺研究”在脱硫石膏与赤泥质量比为1，温度为70℃，液固比为5，搅拌15min的情况下，对赤泥中的碱含量由8.2％降到了2.7％。该文献采用脱硫石膏与赤泥混合，利用磷石膏中的酸与赤泥进行中和反应，使得赤泥中的碱含量下降，但是最后的碱含量仍为2.7％，无法达到国家对赤泥的碱含量要求标准。
技术实现思路
针对现有技术中过滤难，赤泥脱钠程度有限、赤泥脱钠成本高的问题，本专利技术的目的在于提供一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法，以克服传统酸法浸出过滤难的缺点。本专利技术的酸法浸出工艺过滤速度快，可将拜耳法赤泥中的钠回收，同时，浸出渣可作为土壤团粒土或者建筑材料的原料，整个工艺过程零排放。为了实现上述目的，提供如下的技术方案：一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法，包括如下步骤：将赤泥、石膏、浓硫酸混合获得混合物，在混合物中加入水获得混合浆液，混合浆液进行浸出反应，固液分离，获得浸出液和浸出渣，在浸出液中加入石灰反应，固液分离，获得硫酸钙和滤液；所述赤泥与石膏、浓硫酸的质量比为1:0.2-0.75:0.05-0.3；所述混合浆液中的液固质量比为2-5:1。在本专利技术中，所述浓硫酸的质量分数≥98％。本专利技术技术方案中，采用酸与石膏作为共同浸出剂对赤泥进行快速、高效的脱碱，专利技术人发现，通过加入石膏，石膏在酸浸过程中会阻碍杂质离子的浸出，使得硅、铁的浸出率显著降低，而硅胶、铁胶是影响过滤的主要因素，因此，可以显著提升过滤性能，另一方面，石膏中的钙离子可与赤泥中的Na+进行离子交换，进一步降低了赤泥浸出渣中碱的含量，所得浸出渣可直接制成土壤硅肥或者用于作为生产水泥的原料，实现零排放。然后在浸出液中加入一定量的石灰，将硫酸钙沉淀出来，所得滤液为氢氧化钠溶液。专利技术人发现，在本专利技术的技术方案中，可以采用相对于现有技术更低的液固质量比，这样可以更好的实现钠的选择性浸出，若液固质量比过大，则会对赤泥中的硅、铁等重金属离子进行浸出，影响后续滤液氢氧化钠的纯度。优选的方案，所述石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、柠檬石膏中的至少一种。作为进一步的优选，所述石膏为磷石膏、脱硫石膏中的至少一种。专利技术人发现，石膏优选为工业废石膏，工业废石膏普遍存在酸性，在与赤泥作用时正好形成中和反应，进一步降低浓硫酸的用量。同时利用工业废石膏，实现以废冶废。优选的方案，所述赤泥与石膏、浓硫酸的质量比为1:0.5-0.6:0.05-0.1。优选的方案，所述混合浆液中的液固质量比为2-3:1。优选的方案，所述浸出反应的温度为20℃-45℃。作为更进一步的优选，所述浸出反应的温度为25℃-45℃。优选的方案，所述浸出反应的时间为0.5-1h。作为更进一步的优选，所述浸出反应的时间为30min-40min。在本专利技术中，酸与石膏作为共同浸出剂，酸首先和赤泥作用，将赤泥中含钠的矿物进行快速瓦解，此时石膏中的钙就可以快速和赤泥中的钠进行离子交换，相比现有技术，本专利技术可以显著提高反应速度，因此在常温下，短时间即得实现钠的高效浸出。优选的方案，控制浸出反应终点的pH为4-6。作为进一步的优选，控制浸出反应终点的pH为4.5-6。优选的方案，所述石灰的加入量为赤泥质量的3％-10％。作为更进一步的优选，所述石灰的加入量为赤泥质量的4％-10％。在本专利技术中，在硫酸体系中，石灰与硫酸反应形成硫酸钙，同时在沉淀过程中，浸出液的酸性逐步减弱，使得溶解在浸出液中的硫酸钙也沉淀出来。固液分离后，即获得硫酸钙沉淀和氢氧化钠溶液。优选的方案，浸出液中加入石灰反应的温度为30-50℃，时间为30-60min。优选的方案，所获得的硫酸钙返回用于赤泥浸出。优选的方案，所述滤液返回拜耳法工艺作为提取铝的原料液。作为进一步的优选，将滤液中1/3的水份蒸发后，返回拜耳法工艺作为提取铝的原料液。优选的方案，所述滤渣用于作为生产水泥的原料，或用于生产土壤改良剂的原料。有益效果：在本专利技术的技术方案中，采用酸与石膏作为共同浸出剂对赤泥进行快速、高效的脱碱，通过加入石膏，石膏在酸浸过程中会阻碍杂质离子的浸出，使得酸对钠进行选择性浸出，而使得硅、铁的浸出率显著降低，而硅胶、铁胶是影响过滤的主要因素，因此，可以显著提升过滤性能，另一方面，石膏中的钙离子可与赤泥中的Na+进行离子交换，进一步降低了赤泥浸出渣中碱的含量，所得浸出渣可直接制成土壤硅肥或者用于作为生产水泥的原料，实现零排放。然后在浸出液中加入一定量的石灰，将硫酸钙沉淀出来，返回本专利技术的方案中用于赤泥浸出，而所得滤液为氢氧化钠溶液，返回拜耳法工艺作为提取铝的原料液。整个工艺过程，实现资源循环利用。本专利技术的方法与现有的拜耳法赤泥脱碱工艺比较，工艺非常简单，成本低，过滤效率很高，同时反应液固比低，小于5/1，脱碱原料可使用工业废弃物石膏，实现了“以废治废”，从而多方面降低了脱碱和钠的回收成本。本工艺有效的降低了赤泥中碱的含量，不仅回收了赤泥中的钠，同时滤渣直接制成土壤或者建筑材料，实现零排放。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式下面结合图1和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。除特殊说明外，本专利技术所述的百分比含量均为质量百分比。实施例1原料用山东某铝业赤泥尾矿，各成分主要含量为SiO2：22.34％，C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：将赤泥、石膏、浓硫酸混合获得混合物，在混合物中加入水获得混合浆液，混合浆液进行浸出反应，固液分离，获得浸出液和浸出渣，在浸出液中加入石灰反应，固液分离，获得硫酸钙和滤液；所述赤泥与石膏、浓硫酸的质量比为1:0.2‑0.75:0.05‑0.3；所述混合浆液中的液固质量比为2‑5:1。

【技术特征摘要】
1.一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：将赤泥、石膏、浓硫酸混合获得混合物，在混合物中加入水获得混合浆液，混合浆液进行浸出反应，固液分离，获得浸出液和浸出渣，在浸出液中加入石灰反应，固液分离，获得硫酸钙和滤液；所述赤泥与石膏、浓硫酸的质量比为1:0.2-0.75:0.05-0.3；所述混合浆液中的液固质量比为2-5:1。2.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法，其特征在于：所述石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、柠檬石膏中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法，其特征在于：所述赤泥与石膏、浓硫酸的质量比为1:0.5-0.6:0.05-0.1。4.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥酸处理除碱回收钠的方法，其特征在于：所述混合浆液中的液固质量比为2-3:1。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽，吕斐，高建德，孙宁，孙伟，胡岳华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43