一种赤泥配铝土矿综合利用的方法技术

本发明专利技术涉及一种赤泥配铝土矿综合利用的方法，该方法将赤泥和铝土矿加碱性助剂混合焙烧得到熟料，熟料水浸提后，得到水浸液和水浸渣。水浸液加入拜耳法赤泥、氧化钙或石灰乳进行脱硅，然后进行碳酸化分解得到氢氧化铝；水浸渣采用硫酸浸提，得石膏和酸浸液，酸浸液保温陈化析出硅胶，得到脱硅酸浸液；脱硅酸浸液调节酸浓度后再浸提水浸渣，得到酸浸液后再陈化脱硅，得到富集硫酸铝铁的循环脱硅酸浸液，向循环脱硅酸浸液中加入氢氧化钙，生成石膏和聚合硫酸铝铁净水剂。本发明专利技术对铝土矿和赤泥综合资源化利用，全程不产生固废或废液，可产生多种高附加值产品，能耗低、产能大、经济效益好、工艺参数可控性好、容易实现工业化等优点。容易实现工业化等优点。容易实现工业化等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥配铝土矿综合利用的方法


[0001]本专利技术涉及冶金固体废弃物资源化应用领域，具体涉及一种赤泥配铝土矿综合利用的方法。

技术介绍

[0002]在现有氧化铝生产中，铝土矿中的硅是影响氧化铝生产成本及产率的主要杂质，因此，铝硅比(A/S，矿石中Al2O3与SiO2的质量比)成为衡量铝土矿质量、氧化铝生产工艺可行性和经济性的一项重要指标。我国铝土矿的平均A/S已从2001年的10下降至如今的5以下。拜耳法是当前全球生产氧化铝的主要方法，具有工艺流程简单、能耗低、生产成本低等优势，但仅适用处理A/S大于7的铝土矿。即便是选矿拜耳法，也仅适用于处理A/S大于5的铝土矿。我国氧化铝工业上主要采用碱石灰烧结法或拜耳
‑
烧结联合法来利用这些A/S小于5的低品位铝土矿，但是这俩种方法都存在能耗高、生产成本大的问题，随着近年来氧化铝价格的逐渐降低，已面临被淘汰的境地。这就导致我国绝大部分低品位铝土矿资源被弃置不用，只能从国外进口大量的优质铝土矿资源，以满足氧化铝生产需求。
[0003]赤泥是氧化铝生产过程中产生的极细颗粒强碱性固体废弃物，绝大部分以筑坝堆存的方式进行处置。按照氧化铝生产工艺的不同，赤泥可分为拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥三种类型。拜耳法赤泥的主要成分有：Na2O.A12O3.2SiO2.nH2O，3CaO.A12O3.4SiO2，CaO.A12O3.2SiO2.nH2O，赤泥附液(含Na2CO3的水)。由于拜耳法生产了全球90％以上的氧化铝，当前排放堆存的赤泥以拜耳法赤泥为主。截止2018年，我国赤泥累计堆存量已达7.9亿吨，不仅占用了大量的土地资源，还极易造成环境污染和安全事故。为了解决拜耳法赤泥的排放堆存问题，国内外学者提出了一系列赤泥资源化利用的方法：提取有价金属元素、制备建筑材料、制备环境修复材料、生产硅钙复合肥等。但由于这些方法各自存在一定限制，绝大部分未能应用于实际工业生产中。已应用的部分方法，则普遍存在利用规模较小的问题。因此，我国赤泥的综合利用率一直维持在较低水平，截止2018年仅能达到16％。
[0004]综上所述，低品位铝土矿的有效经济利用和赤泥的大规模减量化利用已成为我国氧化铝工业亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种赤泥配铝土矿综合利用的方法，特别是将赤泥与低品位铝土矿(A/S小于5)综合处理，能够分离提取赤泥和铝土矿中的铝、铁、硅、钙等有用成分，并制备得到氢氧化铝、硅胶、石膏、聚合硫酸铝铁净水剂等产品，实现了对赤泥和铝土矿的减量化和资源化利用
[0007]，不仅得到高附加值产品，变废为宝，还解决了赤泥和铝土矿(低品位)堆积占用大量土地资源和环境污染的技术问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0010]本专利技术一种赤泥配铝土矿综合利用的方法，包括如下步骤：
[0011]S1、生料制备：将赤泥与铝土矿按照0.5
‑
3:1的质量比混合得到混合原料，将混合原料和助剂按照一定比例混合并研磨成500
‑
300目的生料；
[0012]S2、熟料制备：将S1所得生料在700
‑
1100℃下焙烧，得到熟料；
[0013]S3、水浸提：将S2产生的熟料与水按照一定的液固质量比混合，在加热条件下搅拌浸提预定时间，固液分离，得到水浸液和水浸渣；
[0014]使用所得水浸液循环浸提S2产生的熟料，固液分离，得到循环水浸液和水浸渣，铝酸钠被富集在循环水浸液中；
[0015]S4、水浸液脱硅：向步骤S3产生的循环水浸液中加入拜耳法赤泥、氧化钙或石灰乳进行搅拌，以脱除循环水浸液中的硅，得到脱硅水浸液；
[0016]S5、脱硅水浸液碳酸化分解：向S4的脱硅水浸液中通入CO2进行碳酸化分解，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和含碳酸钠的溶液；含碳酸钠的溶液返回至步骤S1作为助剂进行湿法配料；
[0017]S6、酸浸提：将步骤S3产生的水浸渣清洗后，与稀硫酸溶液按照一定固液比混合并搅拌浸提，浸提后固液分离，得到酸浸液和石膏；
[0018]S7、酸浸液陈化：将步骤S6产生的酸浸液保温陈化，固液分离，得硅胶和脱硅酸浸液，脱硅酸浸液中含硫酸铝铁；
[0019]S8、用脱硅酸浸液循环浸提水浸渣：将脱硅酸浸液调整酸浓度后，代替S6中的稀硫酸用于循环浸提S3产生的水浸渣，浸提后固液分离，得到循环酸浸液和石膏，将循环酸浸液保温陈化，固液分离得硅胶和循环脱硅酸浸液，硫酸铝铁被富集在循环脱硅酸浸液中；
[0020]S9、制备聚合硫酸铝铁：向S8产生的循环脱硅酸浸液中缓慢加入一定浓度的氢氧化钙溶液或撒入氧化钙粉末，将体系pH调至1.5
‑
4.5，固液分离，得到聚合硫酸铝铁净水剂和石膏。
[0021]根据本专利技术的较佳实施例，S1中，所述助剂为氢氧化钠或碳酸钠，所述混合原料与助剂质量比为1:0.5
‑
2；S2中，焙烧时间为0.5
‑
1.5h。
[0022]根据本专利技术的较佳实施例，S3中，使用水浸提熟料及使用水浸液浸提熟料的条件为：液固质量比为3
‑
15，浸取温度为常温
‑
90℃，浸取时间为5
‑
30min。
[0023]根据本专利技术的较佳实施例，S3中，使用水浸液循环浸提S2产生的熟料的循环次数为1
‑
3次，使循环水浸液中铝酸钠按照Al2O3计，质量浓度为80～180g/L。
[0024]S4中，向S3产生的循环水浸液中加入拜耳法赤泥、氧化钙或石灰乳进行搅拌，与循环水浸液中的硅酸钠反应形成硅酸钙沉淀，以去除循环水浸液中的硅杂质，或者使铝酸钠溶液中的SiO2以水合铝硅酸钠的形式析出，以得到脱硅水浸液。加入拜耳法赤泥加压搅拌时，发生如下反应：1.7Na2SiO3+2NaAl(OH)4+aq＝Na2O
·
Al2O3·
1.7SiO2·
nH2O+3.4NaOH+aq。缓慢加入拜耳法赤泥、氧化钙或石灰乳，边加边搅拌，直至无絮状物产生为止。或者，在投加拜耳法赤泥、氧化钙或石灰乳之前，先测出水浸液中杂质硅的含量，然后根据理论沉硅用量进行添加。
[0025]根据本专利技术的较佳实施例，S5中，碳酸化分解的终点为溶液pH值达到8
‑
10。
[0026]根据本专利技术的较佳实施例，S6中，稀硫酸溶液的浓度为1
‑
5mol/L，硫酸溶液与水浸
渣的液固质量比为4
‑
15，搅拌浸提时间为3
‑
15min。
[0027]根据本专利技术的较佳实施例，S7中，陈化温度为30
‑
100℃，陈化时间为0.5
‑
10h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种赤泥配铝土矿综合利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、生料制备：将赤泥与铝土矿按照0.5
‑
3:1的质量比混合得到混合原料，将混合原料和助剂按照一定比例混合并研磨成500
‑
300目的生料；S2、熟料制备：将S1所得生料在700
‑
1100℃下焙烧，得到熟料；S3、水浸提：将S2产生的熟料与水按照一定的液固质量比混合，在加热条件下搅拌浸提预定时间，固液分离，得到水浸液和水浸渣；使用所得水浸液循环浸提S2产生的熟料，固液分离，得到循环水浸液和水浸渣，铝酸钠被富集在循环水浸液中；S4、水浸液脱硅：向步骤S3产生的循环水浸液中加入拜耳法赤泥、氧化钙或石灰乳进行搅拌，以脱除循环水浸液中的硅，得到脱硅水浸液；S5、脱硅水浸液碳酸化分解：向S4的脱硅水浸液中通入CO2进行碳酸化分解，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和含碳酸钠的溶液；含碳酸钠的溶液返回至步骤S1作为助剂进行湿法配料；S6、酸浸提：将步骤S3产生的水浸渣清洗后，与稀硫酸溶液按照一定固液比混合并搅拌浸提，浸提后固液分离，得到酸浸液和石膏；S7、酸浸液陈化：将步骤S6产生的酸浸液保温陈化，固液分离，得硅胶和脱硅酸浸液，脱硅酸浸液中含硫酸铝铁；S8、用脱硅酸浸液循环浸提水浸渣：将脱硅酸浸液调整酸浓度后，代替S6中的稀硫酸用于循环浸提S3产生的水浸渣，浸提后固液分离，得到循环酸浸液和石膏，将循环酸浸液保温陈化，固液分离得硅胶和循环脱硅酸浸液，硫酸铝铁被富集在循环脱硅酸浸液中；S9、制备聚合硫酸铝铁：向S8产生的循环脱硅酸浸液中缓慢加入一定浓度的氢氧化钙溶液或撒入氧化钙粉末，将体系pH调至1.5
‑
4.5，固液分离，得到聚合硫酸铝铁净水剂和石膏。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，所述助剂为氢氧化钠或碳酸钠，所述混合原料与助剂质量比为1:0.5
‑
2；S2中，焙烧时间为0.5
‑
1.5h。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘爱芳，马昱昭，孙悦，马润勇，
申请(专利权)人：潘爱芳，
类型：发明
国别省市：