一种梯级回收赤泥中铁钠资源及尾渣全量化利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种梯级回收赤泥中铁钠资源及尾渣全量化利用的方法，将赤泥原料磨细后加入硫酸进行酸浸使Fe、Na溶解；向浸出液中加入过量的氨水获得Fe(OH)3固体，对Fe(OH)3固体进行煅烧，即可得到Fe2O3产品；向固液分离出Fe(OH)3固体的溶液中加入NaOH进行化学反应，对化学反应后的剩余溶液采用蒸发结晶法，即可获得钠盐Na2SO4；对浸出尾渣进行压滤，向滤饼中加入辅料，再通过湿法研磨混匀、压制成型和烧结，即可获得不同用途的建筑陶瓷产品。本发明专利技术处理工艺简单，成本低，没有引入其他的二次污染，并且避免了目前铁回收过程中的气氛控制过程及大量污染性气体的产生，在赤泥的综合利用领域具有较好的应用前景，适宜进行工业化推广。广。广。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级回收赤泥中铁钠资源及尾渣全量化利用的方法


[0001]本专利技术属于工业固体废物资源化技术流域，具体涉及一种赤泥中铁钠资源回收和尾渣整体资源化利用方法，特别适合富含铁、铝、钠等金属元素赤泥的全量化资源利用。

技术介绍

[0002]赤泥是铝土矿经过高浓度NaOH溶液浸出其中的Al后，产生的大宗工业废渣。具体的流程为：在高温高压的实验条件下，铝土矿中的Al2O3会与NaOH溶液发生反应，生成铝酸钠。生成铝酸钠的同时，铝土矿中的其他组分，如SiO2、Fe2O3、TiO2氧化物等则并不会与碱发生反应。将上述在NaOH溶液中不溶的、仍以固体形式存在的固体物分离出来，即得到了赤泥。在固液分离的过程中，仍然会有一部分NaOH溶液会随着固体物分离出来，因此，最终获得到的废弃物通常为呈泥浆状的流体，并且，由于其中含有稍过量的Fe2O3，这些废弃物通常呈现出暗红色或砖红色，故称为赤泥。
[0003]赤泥的回收利用一直是氧化铝行业面临的难题和技术难关。据文献报道，每生产1吨的Al2O3时，需要产生1.5
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2.0吨左右的赤泥。中国作为世界第一大氧化铝生产国，每年排放的赤泥近亿吨，累积堆存的赤泥已经超过了13亿吨。赤泥中Fe2O3等的含量一般较高，此外还含有4
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10％的Na2O。赤泥的大量堆存不仅占用大量土地，对环境造成严重污染，也造成市场中缺口较大的铝土矿资源的严重浪费；另外，现在国内外铝厂对于赤泥的处理，大多采用的都是输送堆场、筑坝湿法堆存或者干法堆存，而赤泥中的含碱废液会对地表及地下水源造成污染，进而严重地破坏生态自然环境。综上所述，充分且合理地回收赤泥中的Fe2O3及Na2O，并利用其尾渣制备建筑材料，有效实现赤泥的梯级全量化利用，做到对赤泥的减量化、无害化、资源化利用，具有显著的、深远的环境、社会和经济意义。
[0004]为了解决上述问题，长期以来国内外对赤泥的处理与应用进行了大量的研究与探索。赤泥的脱钠较容易实现，但赤泥中Fe2O3的回收目前并没有较为合适的办法。现阶段主要的方法有酸法和碱法两种：酸溶法氧化铝的收得率高，能耗不高，但对于后续溶液中离子的处理及尾渣的处理并没有较为合适的思路，这也导致了该法并没有进行成熟的工业化应用；碱法则主要包括碳酸钠分解法、水热反应法以及压热反应法等，碳酸钠分解法中氧化铝的回收率低，水热法得到的溶液中氧化铝浓度偏低，难以与拜耳法主体溶出工序相配套，压热法在回收氧化铝时能回收其中一部分钠，但是，其温度一般要达到260
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280℃以上，并且高温高压操作往往会导致生产能耗高，对设备要求也比较大，这也在一定的程度上限制了该方法的应用。
[0005]因此，基于上述现状，有必要对赤泥的研究及处理进行更进一步地探索，提出一种可以规模化处理和利用赤泥的新方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是针对现有赤泥利用技术存在的综合利用率低、成本高、易对环境造成二次污染等难题，而提供一种可综合回收铁、钠资源，且处理工艺简单、成本低、环境
友好的梯级回收赤泥中铁钠资源及尾渣全量化利用的方法，通过对尾渣进行全量化的资源利用，可以生产陶粒、瓷砖、烧结砖等建筑陶瓷材料，从而实现赤泥的整体综合利用，能够在赤泥处理工业化生产中广泛地推广应用。
[0007]为实现本专利技术的上述目的，本专利技术一种梯级回收赤泥中铁钠资源及尾渣全量化利用的方法采用以下工艺、步骤：
[0008]1)原料处理
[0009]将赤泥原料通过粉碎或者球磨制成粒度为
‑
0.074μm粒级的质量百分含量占60
‑
95％的微细赤泥料。一般情况下，微细赤泥料的粒度控制在
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0.074μm粒级的质量百分含量占75
‑
90％范围为优，既可以满足赤泥处理工艺要求，又节约磨矿能耗。。
[0010]2)酸法浸出
[0011]将上述微细赤泥料在液固比为20
‑
60mL/g、硫酸质量浓度为10
‑
40％的条件下进行Fe与Na的溶解，浸出时间控制在30
‑
120min，浸出温度控制在25
‑
90℃范围，并通过固液分离获得浸出液、浸出尾渣。本步骤工艺参数液固比、硫酸质量浓度、浸出时间、浸出温度的优化选择的原则是综合考虑Fe的浸出率、Na的浸出率以及系统处理能力、生产成本，一般情况下液固比为40
‑
60mL/g、硫酸质量浓度为25
‑
40％，通过综合调控液固比、硫酸质量浓度、浸出时间、浸出温度，使Fe的浸出率≥85.0％、Na的浸出率≥80.0％。
[0012]3)氨水沉铁－铁资源回收
[0013]经过上述步骤后的溶液中，Fe以Fe
3+
的形式存在。此时，向步骤2)获得的浸出液中加入过量的氨水进行反应，在溶液中生成絮状沉淀物Fe(OH)3；对含有絮状沉淀物Fe(OH)3的溶液进行固液分离，获得Fe(OH)3固体，对Fe(OH)3固体进行煅烧，即可得到Fe2O3产品。
[0014]4)钠资源回收
[0015]上述采用氨水作为沉淀剂，步骤3)固液分离出Fe(OH)3固体的溶液中含有较多的NH
4+
、Na
+
及SO
42
‑
，向其加入NaOH进行化学反应，化学反应产生的氨气返回至步骤3)进行氨水沉铁；对化学反应后的剩余溶液采用蒸发结晶法，即可获得钠盐Na2SO4。
[0016]5)浸出尾渣全量化利用
[0017]对步骤2)获得的浸出尾渣进行压滤，向滤饼中加入辅料－硅铝原料、钙镁原料，经含水率测试及设计不同辅料的添加配比，按照陶瓷原料组份要求控制物相组成与成分，再通过湿法研磨混匀、压制成型和烧结，即可获得不同用途的建筑陶瓷产品，进而实现赤泥中铁钠资源及浸出尾渣的梯级全量化利用。
[0018]当然，根据市场需求，也可以通过湿法研磨混匀、压制成型、养护的方式制备建材产品。
[0019]与现有技术相比，本专利技术一种梯级回收赤泥中铁钠资源及尾渣全量化利用的方法具有如下有益效果：
[0020](1)本专利技术方法，利用了稀酸溶液中CaO、SiO2及Al2O3的溶解度较低，主要是因为该几种组分多以矿物相存在。而Fe2O3和Na2O则能够较好地溶解在酸液中，是因为铁组分主要以易溶于酸液的赤铁矿存在，钠组分本身就是源自于外加的盐，故此本专利技术可以实现了Fe、Na资源与其他氧化物的分离，分离效率较高。
[0021](2)与目前国内外已报道的大规模应用的方法，如氧化钙烧结法、水热法及高温高压水化学方法相比，本专利技术方法所提出的方案，在低温、低压的温和条件下进行，实现了
Fe2O3与Na2O的高回收率，使赤泥中的Fe2O3与Na2O的最终回收率分别达到85.0％、80.0％以上。
[0022](3)本专利技术方法中所提及的方法，实现了赤泥回收利用过程的节能减耗，实现了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯级回收赤泥中铁钠资源及尾渣全量化利用的方法，其特征在于采用以下步骤：1)原料处理将赤泥原料通过粉碎或者球磨制成粒度为
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0.074μm粒级的质量百分含量占60
‑
95％的微细赤泥料；2)酸法浸出将上述微细赤泥料在液固比为20
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60mL/g、硫酸质量浓度为10
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40％的条件下进行Fe与Na的溶解，浸出时间控制在30
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120min，浸出温度控制在25
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90℃范围，并通过固液分离获得浸出液、浸出尾渣；3)氨水沉铁－铁资源回收向步骤2)获得的浸出液中加入过量的氨水进行反应，在溶液中生成絮状沉淀物Fe(OH)3；对含有絮状沉淀物Fe(OH)3的溶液进行固液分离，获得Fe(OH)3固体，对Fe(OH)3固体进行煅烧，即可得到Fe2O3产品；4)钠资源回收步骤3)固液分离出Fe(OH)3固体的溶液中含有较多的NH
4+
、Na
+
及SO
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【专利技术属性】
技术研发人员：华绍广，裴德健，汪大亚，李书钦，李彪，
申请(专利权)人：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：