拜耳法生产氧化铝过程中排盐滤饼渣的处理方法与应用技术

本发明专利技术涉及氧化铝生产技术领域，具体公开了一种拜耳法生产氧化铝过程中排盐滤饼渣的处理方法与应用。本发明专利技术以硝酸处理所述排盐滤饼渣，使其中的碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化铝、碳酸钾和氢氧化钾可被完全反应。以此方法获得的中和液调至碱性后，再加入拜耳法生产氧化铝的系统溶液中，可达到系统脱硫目的，并使其中的钠、钾、铝等有用成份可回收进入氧化铝系统溶液中再次利用。既不需要消耗蒸汽、石灰乳，不增加赤泥量，又可兼顾系统脱硫、提升氧化铝品质，工艺简单，能耗低，适于工业化推广。

【技术实现步骤摘要】
拜耳法生产氧化铝过程中排盐滤饼渣的处理方法与应用
本专利技术涉及氧化铝生产
，具体地说，涉及一种拜耳法生产氧化铝过程中排盐滤饼渣的处理方法与应用。
技术介绍
拜耳法氧化铝生产过程中，矿石和石灰中的无机碳会在高温下生成碳酸钠，其在流程中不断积累，到一定程度，就会影响到正常生产，造成生产成本升高，甚至威胁到正常的生产运行。为了解决拜耳法氧化铝生产过程中产生的碳碱在生产氧化铝的过程中的不断积累，目前工业生产中处理的主要方法是蒸发强制排盐，其主要工艺流程是将循环母液用强制高效蒸发至300g/L以上浓度，使其中所含的碳酸钠形成结晶析出，在盐沉降槽沉降分离后将底流送至压滤机压滤，形成排盐滤饼渣，其主要成份为：碳酸钠、氢氧化铝、氢氧化钠等。目前工业生产中采用的排盐滤饼渣的处理方式是采用石灰乳进行苛化处理，其反应方程式如下：Ca(OH)2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaOHCa(OH)2+2Al(OH)3(加热)＝Ca(AlO2)2↓+4H2O此工艺存在以下缺点：1、苛化过程需要消耗大量的蒸汽，能耗高，造成蒸发负担；2、氧化铝与氢氧化钙完全反应，生产稳定的铝酸钙沉淀物进入赤泥，滤饼和附液中的氧化铝全部损失，无法直接回收系统利用；3、系统进入大量的水造成冲淡(石灰乳、蒸汽带入)；4、苛化过程热损失大；5、苛化液进入沉降，降低精液苛性比值，对系统指标造成负面影响；6、苛化渣会有一定反苛化现象，部分碳盐又返回系统；7、赤泥量增加。另在拜耳法氧化铝生产过程中，矿石中的杂质低价位硫元素，会给氧化铝生产带来极大危害，不仅会造成生产成本大幅度升高，严重时甚至影响产品质量和生产的安全平稳运行。故现有生产中多采用对铝土矿进行预处理脱硫，或在生产工艺过程中进行除硫来避免硫元素对生产的影响。其中对铝土矿进行预处理技术，主要是焙烧和浮选技术，但焙烧和浮选均存在投资大、成本高、技术尚不成熟等问题，未得到广泛应用。而在生产工艺过程中进行除硫，一种方法是往铝土矿溶液系统直接通入氧气，氧气使能硫氧化成硫酸根，但该技术存在安全性问题，反应较为剧烈，不易控制，有超压和爆炸的危险。因此，有必要对现有拜耳法生产氧化铝排盐和脱硫工艺进行改进。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种可有效将拜耳法生产氧化铝过程中经蒸发强制排盐后形成的排盐滤饼中的钠、钾、铝等有用成份全部直接回收到原生产系统中，并可兼顾系统脱硫功能的方法。为了实现该目的，本专利技术的技术方案如下：一种拜耳法生产氧化铝过程中排盐滤饼渣的处理方法，其以硝酸处理所述排盐滤饼渣。本专利技术所指的排盐滤饼渣是经如下方式获得：在拜耳法生产氧化铝过程中，将铝土矿、石灰和苛性碱在高温条件下反应获得铝酸钠溶液，经过滤得精液，再经过降温分解和过滤得成品氢氧化铝和循环母液，循环母液在蒸发排盐环节，用强制高效蒸发至300g/L以上浓度，使其中所含的碳酸钠形成结晶析出，在经盐沉降槽沉降分离后，将底流送至压滤机压滤，形成排盐滤饼渣，其中附液含量为20％-35％，其主要成份为：碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化铝、碳酸钾和氢氧化钾。拜耳法氧化铝生产原理是用苛性钠(NaOH)溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液，该系统整体为碱性系统，常规为了避免酸对拜耳法氧化铝生产过程的影响，均采用碱性的石灰乳对滤饼进行处理，并配合其他独立地脱硫方式对系统进行脱硫处理。但该方式，滤饼处理后，其中的铝等对原生产系统有益的元素也将不能直接被回收利用到原系统中，造成元素损失，且额外采用的脱硫剂也会增加整体生产成本。为此，本专利技术提出了一种全新的蒸发排盐滤饼回收和综合利用方法。其通过硝酸与排盐滤饼渣在反应装置内进行中和反应，将其中的碳酸根变成二氧化碳气体排出，将其中的有用成份钠、钾和铝生成液体硝酸钠、硝酸钾和硝酸铝的混合物溶液。可将该溶液返回氧化铝生产系统，以其中的硝酸根离子用于氧化系统中的负二价硫，达到脱硫目的，并将其中的钠、钾、铝等有用成份回收进入氧化铝系统溶液中，实现综合回收利用的效果。打破了现有常规将排盐、脱硫两种处理方式分开单独考量的思路，既充分利用了原始铝矿中的所有元素(本专利技术处理方式不会使有益元素随滤饼处理而离开原生产系统)，又使得排盐、脱硫可相互结合，不产生对系统的负面影响，且综合成本得到降低。本专利技术的中和反应机理为：2HNO3+Na2CO3＝2NaNO3+H2O+CO2↑Al2O3+6HNO3＝2Al(NO3)3+3H2ONaOH+HNO3＝NaNO3+H2OK2CO3+2HNO3＝2KNO3+H2O+CO2↑Al(OH)3+3HNO3＝Al(NO3)3+3H2OKOH+HNO3＝KNO3+H2O本专利技术中，所述硝酸的用量至少可完全与所述排盐滤饼渣中的碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化铝、碳酸钾和氢氧化钾反应。优选，硝酸过量加入，以保证与排盐滤饼渣中的物质充分反应，并使得反应进程可以得到有效控制，保证工业生产过程的顺利进行和后续脱硫效果。本专利技术中，以硝酸具体处理时的加料顺序为：将所述排盐滤饼渣缓慢加入硝酸中(优选加料速度为0.5-2吨/小时)；和/或，在加入所述排盐滤饼渣时，保持硝酸过量，维持反应系统的pH值在2-4，反应温度在40-85℃。在工业生产中，公知硝酸属于强酸，其腐蚀性强，在采用其为原料时，生产安全性一直是一个需要关注和解决的问题。本专利技术在实际处理操作过程中发现，硝酸与滤饼渣反应时，易产生大量的泡沫，短时间很难消除，导致出现溢槽，既无法保证处理过程顺利进行，不能实现有效地滤饼渣处理，影响处理量，又会带来工业安全隐患。并且在两者反应时局部温度易升高，硝酸极易挥发，产生大量的黄烟，造成了硝酸的浪费并增加了后续气体吸收处理的难度。为此，本专利技术进行了大量研究，在不断摸索后发现，改变加料顺序，优选再结合本专利技术的上述反应控制方式可解决上述问题，提升工业生产安全性。具体地，本专利技术先根据排盐滤饼渣中待处理物质的含量，计算调配好一定浓度和质量的可中和其的硝酸，然后缓慢将滤饼渣加入硝酸中，并特别对反应系统的pH值和温度进行控制，保证硝酸始终处于特定过量状态，控制反应进程，从而使得该工业处理步骤，既可充分实现滤饼渣的中和效果，又可使整个反应过程始终处于高效、可控、安全的状况下，保证工业生产的实现。当反应pH值大于本专利技术限定时，应停止添加滤饼渣，如果继续添加，会导致产生大量的泡沫，产生安全隐患，且泡沫很难消除，影响处理过程速度。而若反应温度小于40度，则会有硝酸钾、硝酸钠等晶体析出，在后续回补到氧化铝生产系统中时，造成运输困难并降低脱硫效率。若温度大于85度，则反应剧烈，硝酸易挥发，加大尾气处理负担，增加工业生产成本和安全隐患。当pH值和温度均在本专利技术限定内时，既可保证反应效果，又可保证工业生产顺利进行。优选，所述排盐滤饼渣与硝酸在搅拌下反应，所述搅拌的转速为15-60转/分钟。本专利技术在研究时发现，若搅拌转速过快，也会导致反应剧烈，大量气泡快速溢出，增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拜耳法生产氧化铝过程中排盐滤饼渣的处理方法，其特征在于，以硝酸处理所述排盐滤饼渣。/n

【技术特征摘要】
1.一种拜耳法生产氧化铝过程中排盐滤饼渣的处理方法，其特征在于，以硝酸处理所述排盐滤饼渣。


2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述硝酸的用量至少可完全与所述排盐滤饼渣中的碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化铝、碳酸钾和氢氧化钾反应。


3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，以硝酸处理时的加料顺序为：将所述排盐滤饼渣缓慢加入硝酸中；
和/或，在加入所述排盐滤饼渣时，保持硝酸过量，维持反应系统的pH值在2-4，反应温度在40-85℃；
和/或，所述排盐滤饼渣与硝酸在搅拌下反应，所述搅拌的转速为15-60转/分钟。


4.根据权利要求1-3任一项所述的处理方法，其特征在于，所述硝酸的浓度为30-50...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈皓鹏，
申请(专利权)人：陈皓鹏，
类型：发明
国别省市：河南;41