拜耳法赤泥的脱碱方法技术

本发明专利技术涉及铝冶炼领域，尤其涉及一种拜耳法赤泥的脱碱方法，包括：a，取赤泥；b，取含氧化钙物料及强氧化剂、氟化物投入装有赤泥浆液的强化扩散容器中，控制含氧化钙物料中CaO与赤泥固相中Na2O的重量比为2～6，强氧化剂加入量为赤泥中氧化钠含量的0～0.1%，氟化物加入量为赤泥中氧化钠含量的0～0.1%，得到混合浆渣；c，常压脱碱反应，将步骤b中得到的混合浆渣投入带搅拌的常压脱碱反应器进行脱碱反应，反应温度为50～102℃，液固比为3～8，反应时间大于3h；d，分离洗涤，分离出的含碱的溶液返回氧化铝生产流程，分离出的低碱赤泥送堆场堆存，可使外排赤泥中碱含量降低至1%以下，并且不产生其他有害废物。

DEALKALINATION OF BAYER RED MUD

【技术实现步骤摘要】
拜耳法赤泥的脱碱方法
本专利技术涉及铝冶炼领域，尤其涉及一种拜耳法赤泥的脱碱方法。
技术介绍
赤泥是氧化铝生产过程中排出的废渣，因其含有一定比例的氧化铁而呈红褐色，称之为赤泥。当前氧化铝生产绝大部分采用碱法工艺，主要包括烧结法、拜耳法，以及由上述两种工艺派生的混联法、串联法生产工艺。拜耳法工艺所采用的原料为铝土矿，铝土矿中所含有的二氧化硅在氧化铝生产工艺中转化为钠硅渣，进入赤泥，从而造成氧化铝和氧化钠的损失随赤泥带走的氧化钠不仅造成碱损失，增加生产成本，而且造成赤泥综合利用困难、污染环境。为回收赤泥中的碱，降低消耗和赤泥综合利用，我国氧化铝行业的科技工作者进行了大量的研究工作。已经投入工业应用的方法主要有由拜耳法和烧结法派生出来的串联法生产工艺，但是该工艺能耗高、流程长、成本高的难题难以从根本上得到解决。公告号为CN201210483785.3提出了“一种降低拜耳法生产过程碱耗的方法”,其方法是将拜耳法赤泥加入石灰进行反应，使拜耳法赤泥中的碱由固相进入液相,反应后的料浆进行液固分离洗涤，液固分离后的固相用作建筑材料等的原料，液固分离后的液相返回生产系统。公告号为CN106006688B，公布了“一种钙化-碳化一步法处理拜耳法赤泥的方法”，其主要通过钙化转型、碳化转型、提取氢氧化铝三个主要步骤来实现，该工艺的特点是可以在回收碱的同时回收赤泥中的氧化铝。此外，在赤泥的无害化处理以及工业化利用方面也形成了众多的专利技术专利。上述专利申请存在的缺陷是要么脱碱率低，经济效益差，要么流程复杂、能耗高，实现工业化有难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种常压下经济高效地回收拜耳法赤泥中碱的方法，采用这种方法可使外排赤泥中碱含量降低至1%以下，并且不产生其他有害废物，既达到了降低碱耗的目的，又避免了含碱废液渗漏造成的环境污染，同时为赤泥进一步利用赤泥创造了条件。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种拜耳法赤泥的脱碱方法，回收碱过程按照以下步骤进行操作，包括：a，取赤泥，抽样法测赤泥中的氧化钠含量；b，强化扩散预处理，取含氧化钙物料及强氧化剂、氟化物投入装有赤泥浆液的强化扩散容器中，其中，控制含氧化钙物料中CaO与赤泥固相中Na2O的重量比为2～6，强氧化剂加入量为赤泥中氧化钠含量的0～0.1%，氟化物加入量为赤泥中氧化钠含量的0～0.1%，搅拌10-12min，得到混合浆渣，钙离子在预处理阶段就开始置换赤泥固相中的钠离子，强氧化剂作为强氧化剂可降低溶液粘度，有助于强化钙离子、钠离子的外扩散（钙离子、钠离子在溶液中的扩散），为钙离子置换钠离子创造有利条件，氟化物可以腐蚀赤泥中的硅化物，破坏赤泥物相结构，有助于钠离子内扩散（钠离子在固相中的扩散），有利于钙离子置换钠离子c，常压脱碱反应，将步骤b中得到的混合浆渣投入带搅拌的常压脱碱反应器进行脱碱反应，反应温度为50～102℃，液固比为3～8，反应时间大于3h，在该反应温度和固液比条件下，脱碱效率较高，通过大于3h的反应能够得到很好的脱碱效果；d，分离洗涤，通过带有洗涤功能的压滤机分离出的含碱的溶液返回氧化铝生产流程，分离出的低碱赤泥送堆场堆存。进一步地，所述含氧化钙物料选用石灰乳、石灰、电石渣其中的一种，使用前测量含氧化钙物料中氧化钙的含量。进一步地，所述强氧化剂为强氧化剂，所述强氧化剂选用高锰酸钾、氯酸钾、次氯酸钠、硝酸钾、过硫酸盐、过氧化物、重铬酸钾其中的一种或者多种。进一步地，所述氟化物选用氟化钠、氟化钾、氟化氢氨、氢氟酸其中的一种或者多种。进一步地，所述的强化扩散器包括选用立式强力搅拌混合槽、卧式强力搅拌混合槽、超声波混合器、压缩空气混合器、立式研磨器、卧式研磨器其中的一种。进一步地，所述的常压脱碱反应器为带搅拌的常压反应槽。进一步地，步骤d中分离出的含碱溶液中氧化钠含量在10-60g/l，低碱赤泥中氧化钠含量低于1%。本专利技术的有益效果在于：本专利技术专利工艺简洁，能够显著提高钙离子在碱性溶液环境中的溶解度，强化钙离子扩散，使钙离子活度显著提高，从而提高脱碱效率。采用本专利技术的新型常压石灰水化法回收拜耳法赤泥中的碱，弃赤泥中Na2O含量降低到1%以下。脱碱后的赤泥碱含量极低，含水率低于30%，直接堆存可避免环境污染，可用于建材制造、道路路基填充、废弃地下坑道填充等，具有良好的经济和社会效益。本专利技术的主要目的是回收弃赤泥中的氧化钠，降低氧化铝生产碱耗，减小弃赤泥对环境的影响，并为进一步利用赤泥创造条件。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下各实施例中，含氧化钙物料选用石灰乳，石灰乳中氧化钙含量为180g/l；选用的赤泥经抽样法检测，不可洗氧化钠含量为5wt%；强化扩散容器选用立式强力搅拌混合槽，型号为QK0915，容积为3m3，强化扩散预处理过程中的搅拌速度为50-60r/min；步骤c中通过带有洗涤功能的压滤机分离出的含碱的溶液返回氧化铝生产流程，分离出的低碱赤泥送堆场堆存。以下各实施例中步骤C的反应式为NaR+CaO=NaO+CaR（注：式中R代表赤泥组成物中的阴离子）实施例1一种拜耳法赤泥的脱碱方法，回收碱过程按照以下步骤进行操作，包括：a，强化扩散预处理，取含氧化钙物料及高锰酸钾、氟化钠投入装有赤泥浆液的强化扩散容器中，搅拌10min，得到混合浆渣；b，常压脱碱反应，将步骤a中得到的浆渣投入带搅拌的常压脱碱反应器进行脱碱反应，脱碱反应中反应温度为80℃，液固比控制为7，反应时间为4h；c，分离洗涤，分离出的含碱的溶液返回氧化铝生产流程，分离出的低碱赤泥送堆场堆存。所得结果见附表1。实施例2一种拜耳法赤泥的脱碱方法，回收碱过程按照以下步骤进行操作，包括：a，强化扩散预处理，取含氧化钙物料及高锰酸钾、孵化钠投入装有赤泥浆液的强化扩散容器中，搅拌10min，得到混合浆渣；b，常压脱碱反应，将步骤a中得到的浆渣投入带搅拌的常压脱碱反应器进行脱碱反应，脱碱反应中反应温度为80℃，液固比为6.8，反应时间为4h；c，分离洗涤，分离出的含碱的溶液返回氧化铝生产流程，分离出的低碱赤泥送堆场堆存。所得结果见附表1。实施例3一种拜耳法赤泥的脱碱方法，回收碱过程按照以下步骤进行操作，包括：a，强化扩散预处理，取含氧化钙物料及高锰酸钾、氟化钠投入装有赤泥浆液的强化扩散容器中，搅拌11min，得到混合浆渣；b，常压脱碱反应，将步骤a中得到的浆渣投入带搅拌的常压脱碱反应器进行脱碱反应，脱碱反应中反应温度为80℃，液固比为6.7，反应时间为4h；c，分离洗涤，分离出的含碱的溶液返回氧化铝生产流程，分离出的低碱赤泥送堆场堆存。所得结果见附表1。实施例4一种拜耳法赤泥的脱碱方法，回收碱过程按照以下步骤进行操作，包括：a，强化扩散预处理，取含氧化钙物料投入装有赤泥浆液的强化扩散容器中，搅拌10min，得到混合浆渣；b，常压脱碱反应，将步骤a中得到的浆渣投入带搅拌的常压脱碱反应器进行脱碱反应，反应温度为80℃，液固比为6.5，反应时间4h；c，分离洗涤，分离出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拜耳法赤泥的脱碱方法，其特征在于，脱碱过程按照以下步骤进行操作，包括：a，取赤泥，抽样法测赤泥中的氧化钠含量；b，强化扩散预处理，取含氧化钙物料及强氧化剂、氟化物投入装有赤泥浆液的强化扩散容器中，其中，控制含氧化钙物料中CaO与赤泥固相中Na2O的重量比为2～6，强氧化剂加入量为赤泥中氧化钠含量的0～0.1%，氟化物加入量为赤泥中氧化钠含量的0～0.1%，搅拌10‑12min，得到混合浆渣；c，常压脱碱反应，将步骤b中得到的混合浆渣投入带搅拌的常压脱碱反应器进行脱碱反应，反应温度为50～102℃，液固比为3～8，反应时间大于3h；d，分离洗涤，通过带有洗涤功能的压滤机分离出的含碱的溶液返回氧化铝生产流程，分离出的低碱赤泥送堆场堆存。

【技术特征摘要】
1.一种拜耳法赤泥的脱碱方法，其特征在于，脱碱过程按照以下步骤进行操作，包括：a，取赤泥，抽样法测赤泥中的氧化钠含量；b，强化扩散预处理，取含氧化钙物料及强氧化剂、氟化物投入装有赤泥浆液的强化扩散容器中，其中，控制含氧化钙物料中CaO与赤泥固相中Na2O的重量比为2～6，强氧化剂加入量为赤泥中氧化钠含量的0～0.1%，氟化物加入量为赤泥中氧化钠含量的0～0.1%，搅拌10-12min，得到混合浆渣；c，常压脱碱反应，将步骤b中得到的混合浆渣投入带搅拌的常压脱碱反应器进行脱碱反应，反应温度为50～102℃，液固比为3～8，反应时间大于3h；d，分离洗涤，通过带有洗涤功能的压滤机分离出的含碱的溶液返回氧化铝生产流程，分离出的低碱赤泥送堆场堆存。2.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥的脱碱方法，其特征在于：所述含氧化钙物料选用石灰乳、石灰、电石渣其中的一种，使用前测...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛小成，周辉放，
申请(专利权)人：河南镁联铝基材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41