一种综合利用高铁赤泥的方法技术

本发明专利技术涉及一种综合利用高铁赤泥的方法，包括下述步骤，S1：将高铁赤泥除铁后与石灰、碱和循环母液混合配料，配好料浆后进行窑外烘干；S2：将烘干原料进行低温烧结反应，得到烧结熟料；S3：将烧结熟料进行浸出反应，之后过滤，液固分离后得到浸出渣和浸出液；S4：将浸出液进行处理，根据具体需求选择种分、碳分或者蒸发结晶工序，或自由组合，反应得到溶液需要调整后返回混料工序；S5：浸出渣在氢氧化钠溶液的作用下进行脱碱反应，液固分离后得到硅酸钙粉体和脱碱液，脱碱液一部分作为产品，一部分返回脱碱。通过本发明专利技术的方法对高铁赤泥进行了全部回收，制备出含铝系列产品、铁产品和硅酸钙粉体材料，此方法可以大宗的消纳高铁赤泥，实现了高铁赤泥的回收及增值利用，达到了资源绿色利用的效果。

A Method of Comprehensive Utilization of Red Mud with High Iron

The invention relates to a method for comprehensive utilization of high-iron red mud, which includes the following steps: S1: mixing high-iron red mud with lime, alkali and recycling mother liquor after iron removal, mixing slurry and drying outside kiln; S2: sintering drying raw materials at low temperature to obtain sintering clinker; S3: leaching reaction of sintering clinker, filtration, liquid-solid separation, and leaching residue and leaching. Leaching solution; S4: Select seed, carbon or evaporative crystallization process or free combination according to specific needs, and then return the solution to mixing process after adjustment; S5: Leaching residue is dealkalized under the action of sodium hydroxide solution, after liquid-solid separation, calcium silicate powder and dealkaline solution are obtained, and part of the dealkaline solution is returned to dealkaline process as a product, and part of the dealkaline solution is returned to dealkaline process. Alkali. By the method of the invention, the high-iron red mud is completely recovered, and a series of products containing aluminium, iron products and calcium silicate powder materials are prepared. The method can largely absorb the high-iron red mud, realize the recovery and Value-added Utilization of the high-iron red mud, and achieve the effect of green utilization of resources.

【技术实现步骤摘要】
一种综合利用高铁赤泥的方法
本专利技术涉及一种综合利用高铁赤泥的方法，属于赤泥综合利用的

技术介绍
赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，赤泥的产出量，因矿石品位、生产方法、技术水平而异。一般每生产1t氧化铝，伴随着就会产生1.0～1.7t的赤泥，目前累积堆存的赤泥超过三亿吨。大量的赤泥不能得到有效利用，只能依靠大面积的堆场堆放，不但占用了大量土地，同时因为赤泥的高碱性，也对环境造成了严重污染。截止到2016年，累计堆存量达4亿吨以上，成为一大环保隐患。由于氧化铝的生产方法不同，其生产的赤泥成分、性质、物相各异。拜耳法产生的赤泥中碱金属含量高；烧结法和联合法产生的赤泥CaO含量高，碱和铁含量较低。这种差异决定了赤泥利用的不同方法。国内外学者在赤泥的综合利用方面进行了大量卓有成效的研究，主要包括两个方面：一是提取赤泥中的有用组分，回收高价金属，如回收氧化铁、氧化铝、氧化钠、氧化硅、氧化钙、氧化锌等。二是将赤泥作为原材料用于制造低附加值的建筑材料，如做墙体材料、水泥、微晶玻璃等。但是由于赤泥中的碱含量较高，不利于赤泥在建筑材料中的应用。近年来，许多科研单位致力于赤泥中有用物质回收技术的开发，尤其是赤泥中铝和碱的回收。在现有铝资源短缺的背景下，如何实现对赤泥的消纳并对其中的有价元素进行回收具有重要的现实意义，具有广阔的应用前景。目前关于从赤泥中回收铝的方法主要有浮选，石灰烧结法及浸出等工艺。范先锋等人对拜耳法赤泥进行了浮选工艺研究。小型闭路浮选试验表明，可以丢弃45.74％的赤泥，回收65.52％的Al2O3，其中铝硅比为7.53的占62.01％，可直接返回拜尔法溶浸，而铝硅比4.78的占2.86％，可作为烧结法的原料。关于赤泥脱碱的方法主要有石灰脱碱法、水洗脱碱法、盐类脱碱法、悬浮碳化脱碱法、石灰—硫酸联合脱碱法及其他新型脱碱方法，如离子膜脱碱法、细菌脱碱法和火法脱碱。然而，上述脱碱方法均存在不同程度的问题，在常压下石灰脱碱法效果不理想而在高压下则成本较高；水洗法脱除效率较低，仅能洗掉附着碱而对结合碱无效；氯化镁和氯化铵脱碱法中的氯离子会腐蚀设备并不利于后续赤泥的应用；CO2悬浮脱碱法，其中的CO2仅对赤泥中的Na2O·Al2O3、Na2SiO3和Na2CO3起作用，却对Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O不起作用，而赤泥中大部分的钠是以Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O的形态存在，因此该方法脱除效率不髙；现有的石灰与硫酸联合脱碱法中，酸法与碱法并存，易浪费原料，同时工艺较复杂，且使用了高压釜，成本较高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种综合利用高铁赤泥的方法，实现了对赤泥的完全回收，并同时制备了高附加值的含铝产品和硅酸钙粉体材料，实现了变废为宝。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种综合利用高铁赤泥的方法，包括下述步骤：S1：将高铁赤泥首先进行脱铁，制备出含铁产品和脱铁后赤泥，脱铁后赤泥再与石灰、碱和循环母液混合配料，然后进行窑外烘干；S2：将烘干原料在800～1250℃温度区间内，烧结反应0.5～2h，反应结束后得到烧结熟料；S3：将烧结熟料进行浸出反应，液固分离后得到浸出渣和浸出液；S4：将所述浸出液进行处理，可以根据产品需求选择种分、碳分或者蒸发结晶工序，分别得到Al(OH)3或NaAlO2晶体，或自由组合，反应得到溶液需要调整后返回混料工序；S5：所述浸出渣在氢氧化钠溶液的作用下进行渣中碱的回收，并同时制备硅酸钙粉体，反应后碱液一部分做产品，一部分稀释后返回脱碱。如上所述的方法，优选地，所述高铁赤泥中氧化铁含量为15％～60％。如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述脱铁后赤泥、石灰和碱中的各形态存在的钠、铁、铝、钙、硅、钛总量分别以氧化物的摩尔数计，配料关系满足：[Fe2O3]+[Al2O3]+XN×[SiO2]＝[Na2O]总，和[CaO]总＝[TiO2]+XC×[SiO2]，XN＝0.3～1.0；XC＝0.5～1.5，方括号表示各氧化物的物质的量。也就是说，添加的石灰和碱的用量需要根据低铁赤泥中钠、铁、铝、钙、硅、钛的含量换算为以各自氧化物的物质的量来进行，添加的石灰中钙的含量及碱中钠的含量也是以氧化物的物质的量来进行换算，满足以三氧化二铁与氧化铝和XN倍的二氧化硅的物质的量之和与氧化钠的物质的量相等，并且XC倍的二氧化硅与二氧化钛的物质的量相等，根据这两个关系式可求解出需要添加的石灰和碱的用量。如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述碱为氢氧化钠和碳酸钠中的至少一种。如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述循环母液为铝酸钠和碳酸钠的混合液，其中循环母液中的Na2OK＝200～300g/L、AO＝10～40g/L和Na2OC＝5～30g/L，循环母液与固相原料的液固比按单位mL:g＝0.3～5进行混合配料。如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，烘干的温度为90～110℃，时间为8～48h。如上所述的方法，优选地，步骤S3中，所述浸出反应采用的浸出介质为铝酸钠和碳酸钠的混合液，其中溶液中的分子比αK＝1.2～1.5(铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的摩尔比)，AO(氧化铝浓度)＝45～65g/L，Na2OC(碳酸碱浓度)＝5～20g/L，所述浸出介质与烧结熟料的比例按单位mL：g为4～6；浸出温度为70～90℃，浸出时间15～60min。如上所述的方法，优选地，在步骤S4中，所述种分即晶种分解，即在浸出液中添加氢氧化铝晶种，并且在不断的搅拌条件下，溶液中的氧化铝便呈氢氧化铝析出，其中，添加Al(OH)3按浓度为40～60g/L进行添加；所述碳分即碳酸化分解，即在添加少量氢氧化铝晶种的浸出液中通入二氧化碳气体，使NaOH转变成碳酸钠，促使氢氧化铝从溶液中析出，其中，加入Al(OH)3晶种按浓度为40～60g/L进行添加；所述蒸发结晶为将浸出液加热煮沸至结晶析出，得到铝酸钠晶体和提铝液(蒸发母液)。如上所述的方法，优选地，在步骤S5中，所述氢氧化钠溶液的浓度按Na2OK(氧化钠浓度，也就是苛性碱浓度)＝20～120g/L；脱碱反应温度为120～200℃，脱碱时间30min～24h，所述述氢氧化钠溶液与与浸出渣的比按单位mL/g＝3～6进行，搅拌强度为100～150/min。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术先将拜耳法高铁赤泥除铁后，与少量石灰、碱和母液混合后窑外烘干，再低温烧结，获得的烧结熟料再浸出，使赤泥中的铝以铝酸钠形式进入浸出液，而硅和钙以钙硅渣的形式留在浸出渣中。铝酸钠溶液根据产品需求可通过多手段进行处理，过了后的获得的溶液作为母液返回配料工序，钙硅渣即浸出渣通过脱碱工序脱除碱，并同时制备硅酸钙粉体，脱碱液返回脱碱工序。本专利技术的方法通过对高铁赤泥首先进行除铁，在添加少量石灰、碱和母液的情况下，然后采用低温低钙烧结工艺，回收了赤泥中的氧化铝和氧化钠，生产出高附加值的含铝产品和硅酸钙粉体材料。与传统烧结法相比，此方法可大幅度减少配钙量，回收碱的同时还对赤泥进行了高附加值利用，实现了零排放。同时降低了烧结温度，由于采用的半干法烧结，弥补了窑内烧结过程能耗大的缺陷。此方法可对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合利用高铁赤泥的方法，其特征在于，其包括下述步骤：S1：将高铁赤泥首先进行脱铁，制备出含铁产品和脱铁后赤泥，脱铁后赤泥再与石灰、碱和循环母液混合配料，然后进行窑外烘干；S2：将烘干原料在800～1250℃温度区间内，烧结反应0.5～2h，反应结束后得到烧结熟料；S3：将烧结熟料进行浸出反应，液固分离后得到浸出渣和浸出液；S4：将所述浸出液进行处理，根据产品需求选择种分、碳分或者蒸发结晶工序，分别得到Al(OH)3或NaAlO2晶体，或自由组合，反应得到溶液需要调整后作为循环母液返回步骤S1的混料工序；S5：所述浸出渣在氢氧化钠溶液的作用下进行渣中碱的回收，并同时制备硅酸钙粉体，反应后碱液一部分做产品，一部分稀释后返回该步骤中替换氢氧化钠溶液进行脱碱。

【技术特征摘要】
1.一种综合利用高铁赤泥的方法，其特征在于，其包括下述步骤：S1：将高铁赤泥首先进行脱铁，制备出含铁产品和脱铁后赤泥，脱铁后赤泥再与石灰、碱和循环母液混合配料，然后进行窑外烘干；S2：将烘干原料在800～1250℃温度区间内，烧结反应0.5～2h，反应结束后得到烧结熟料；S3：将烧结熟料进行浸出反应，液固分离后得到浸出渣和浸出液；S4：将所述浸出液进行处理，根据产品需求选择种分、碳分或者蒸发结晶工序，分别得到Al(OH)3或NaAlO2晶体，或自由组合，反应得到溶液需要调整后作为循环母液返回步骤S1的混料工序；S5：所述浸出渣在氢氧化钠溶液的作用下进行渣中碱的回收，并同时制备硅酸钙粉体，反应后碱液一部分做产品，一部分稀释后返回该步骤中替换氢氧化钠溶液进行脱碱。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述高铁赤泥中氧化铁含量为15％～60％。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述脱铁后赤泥、石灰和碱中的各形态存在的钠、铁、铝、钙、硅、钛总量分别以氧化物的摩尔数计，配料关系满足：[Fe2O3]+[Al2O3]+XN×[SiO2]＝[Na2O]总，和[CaO]总＝[TiO2]+XC×[SiO2]，XN＝0.3～1.0；XC＝0.5～1.5，方括号表示各氧化物的物质的量。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述碱为氢氧化钠和碳酸钠中的至少一种。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述循环母液在第一次循环的母液为氢氧化钠溶液，之后的循环母液为步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海燕，潘晓林，吴艳，毕诗文，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21