拜耳法赤泥分步回收铁、钠及尾渣的全量化整体利用方法技术

本发明专利技术公开了一种拜耳法赤泥分步回收铁、钠及尾渣的全量化整体利用方法，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。本发明专利技术方法不仅回收了赤泥中的铁、钠资源，还100％利用了浸出尾渣，实现了赤泥的全量化整体利用处理工艺简单，具有成本低、环境友好的特点，可在工业生产中推广应用。可在工业生产中推广应用。可在工业生产中推广应用。

【技术实现步骤摘要】
拜耳法赤泥分步回收铁、钠及尾渣的全量化整体利用方法


[0001]本专利技术属于赤泥资源化技术流域，具体涉及一种拜耳法赤泥综合利用方法，特别适合于Al2O3+SiO2+TiO2+CaO+MgO含量在48.0～68.0％、Fe2O3含量25.0～42.0％、Na2O含量4.0～10.0％、其它组份含量在1.0～5.0％的拜耳法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]赤泥是综合利用率较低的工业固体废弃物，其资源属性受到广泛关注，但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1.5～2.0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]目前，对赤泥中的铁资源的回收的研究较多。《化工进展》2018年第9期发表的“赤泥中铁的提取与回收利用研究进展”一文系统综述了国内外赤泥中铁提取回收方法与工艺路线的研究进展，提出将从赤泥中提取回收利用铁的方法归纳为直接物理分选法、还原
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磁选法和湿法提取法。但采用直接物理分选法得到的铁精矿品位不足50％，且回收率不足55.0％；还原
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磁选法的能耗高，生产成本高，对环境的污染严重，而且在还原焙烧的过程中还需要一定量的添加剂，包括镁盐、钙盐、钠盐和复盐，难以在生产实际中推广应用；湿法分离提取铁的能耗虽然比还原
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磁选法低，但铁在酸中的溶出时间长、浸出率低，且还需要进行后续与AL、Ti分离净化操作；最主要的问题是没有实现赤泥的整体综合利用，并产生新的固体废物。
[0005]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。
[0006]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

[0007]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。
[0008]为实现本专利技术的上述目的，本专利技术拜耳法赤泥分步回收铁、钠及尾渣的全量化整体利用方法，用于Al2O3+SiO2+TiO2+CaO+MgO含量在48.0～68.0％、Fe2O3含量25.0～42.0％、Na2O含量4.0～10.0％、其它组份含量在1.0～5.0％的拜耳法赤泥的全量化资源利用，具体采用以下工艺、步骤：
[0009]1)原料处理
[0010]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。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。。
[0011]2)酸法浸出
[0012]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％。
[0013]3)氨水沉铁－铁资源回收
[0014]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。
[0015]4)钠资源回收
[0016]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。
[0017]5)浸出尾渣全量化利用
[0018]对步骤2)获得的浸出尾渣进行压滤，向滤饼中加入辅料－富硅铝原料、富钙镁原
料、石英，经含水率测试及设计不同辅料的添加配比，按照陶瓷原料中物相组成与成分控制混合料各组份质量百分含量，即：浸出尾渣50～85％，石英0～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拜耳法赤泥分步回收铁、钠及尾渣的全量化整体利用方法，用于Al2O3+SiO2+TiO2+CaO+MgO含量在48.0～68.0％、Fe2O3含量25.0～42.0％、Na2O含量4.0～10.0％、其它组份含量在1.0～5.0％的拜耳法赤泥的全量化资源利用，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
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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20～60mL/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；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
42
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，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；5)浸出尾渣全量化利用对步骤2)获得的浸出尾渣进行压滤，向滤饼中加入辅料－富硅铝原料、富钙镁原料、石英，经含水率测试及设计不同辅料的添加配比，按照陶瓷原料中物相组成与成分控制混合料各组份质量百分含量，即：浸出尾渣50～85％，石英0～10％，富硅铝原料5～35％，富钙镁原料0～20％；所述富硅铝原料包括粘土、矸石、页岩或长石中的一种或两种及以上的混合物；所述富钙镁原料为白云石、石材加工边角料、大理石、镍铁渣中的一种或两种及以上的混合物；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。2.一种拜耳法赤泥分步回收铁、钠及尾渣的全量化整体利用方法，用于Al2O3+SiO2+TiO2+CaO+MgO含量在48.0～68.0％、Fe2O3含量25.0～42.0％、Na2O含量4.0～10.0％、其它组份含量在1.0～5.0％的拜耳法赤泥的全量化资源利用，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

【专利技术属性】
技术研发人员：裴德健，李书钦，华绍广，汪大亚，李彪，
申请(专利权)人：华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司中钢集团马鞍山矿院工程勘察设计有限公司，
类型：发明
国别省市：