一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺，属于固体废物资源利用技术领域，工艺流程如下：赤泥与含碳铝硅固废、钠助剂按照比例混合，在还原或惰性气氛下焙烧活化；焙烧熟料经磁选分离得到磁性相和非磁性相，其中磁性相为铁精粉产品；非磁性相与盐酸按特定液固比混匀，于室温下酸浸溶出，固液分离得到酸浸液1与富钛渣；调节酸浸液1的pH，并通过添加表面活性剂沉淀脱硅，固液分离得到酸浸液2和白炭黑产品；酸浸液2继续加热蒸发结晶分离钠盐，固液分离得到结晶母液和氯化钠产品；结晶母液加入碱化剂，经聚合反应制得絮凝剂产品。该工艺通过赤泥与含碳固废共处理，显著降低了还原焙烧过程碱助剂和还原剂的耗量。耗量。耗量。

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺


[0001]本专利技术属于固体废物资源利用
，具体涉及一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺。

技术介绍

[0002]赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中排出的工业固体废弃物，因外观与赤色泥土相似而得名。由于赤泥高碱性、粒度细弥、组分复杂等问题，导致其资源化利用难。大量赤泥产生且得不到有效利用，主要以堆存方式处置，造成了严重的环境污染和生态破坏。赤泥的利用方式主要包括有价元素回收、功能材料制备和建材化利用等。其中，因赤泥富含铁、铝、硅、钠等元素，使得赤泥综合回收元素成为其资源化利用的重要方式。
[0003]目前，从赤泥中综合回收铁、铝、硅、钠等元素的方法主要包括直接浸取法、活化
‑
浸取法、还原
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磁选
‑
浸取法等，其中还原
‑
磁选
‑
浸取法因具有铁、铝、硅分离效果显著，且元素回收率高的特点得到了广泛关注。该法主要是通过赤泥与碱助剂（如碳酸钠、氢氧化钠、氧化钙等）、还原剂（如煤炭、焦炭、CO等）在特定温度和气氛条件下还原焙烧后，通过磁选回收铁，再结合酸浸或者碱浸的方式回收铝、硅等有价元素。在还原焙烧过程中，适量的碱助剂、还原剂是该过程的必要条件，但这些物耗会增加生产成本。因此，降低物耗或者探寻廉价易得的原料引起研究者的广泛关注。
[0004]工业生产过程中产生大量含碳铝硅废弃物，如煤矸石、气化渣等。专利CN103420406A曾报道在空气气氛下，通过煤矸石与赤泥互配在600～1000℃下焙烧，可在较低钠助剂耗量的前提下实现煤矸石、赤泥中铝硅物相的活化。但该专利并未对含铁物相进行转化，大量的铁杂质残留势必会影响到后续铝、硅产品品质。对于赤泥和含碳铝硅固废体系而言，若通过改变焙烧气氛，利用含碳铝硅固废中的碳质还原赤泥中含铁物相，则可通过磁选回收铁精粉，而非磁性相可通过浸取、沉淀、结晶、聚合等工序进一步回收硅、钠、铝元素，用于制备白炭黑、氯化钠和絮凝剂等产品。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺，以获得高品质铁精粉、白炭黑、氯化钠及絮凝剂。包括焙烧活化、磁选分离、酸浸溶出、沉淀脱硅、蒸发结晶、碱化聚合等过程，通过赤泥与含碳固废共处理，显著降低了还原焙烧过程碱助剂和还原剂的耗量，且酸浸和脱硅过程在室温下进行，无需加热，降低了反应能耗，以期实现赤泥中铁、铝、钠、硅等元素的综合回收。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺，包括如下步骤：S1、物料混合：将赤泥与含碳铝硅固废（煤矸石或气化渣）分别粉磨、过筛至小于100目，然后与钠助剂（如氢氧化钠或碳酸钠）按照特定比例混合，得到混合物料。其中赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥或联合法赤泥；含碳铝硅固废包括煤矸石或气化渣；碱助剂包
括氢氧化钠或碳酸钠；赤泥、含碳铝硅固废和钠助剂按照混合物料的Na:Al:Si的摩尔比为1.2~1.5:1:1的比例混合。
[0007]S2、焙烧活化：将混合物料置于气氛炉中，在还原或惰性气氛下焙烧活化，得到焙烧熟料。其中所述气氛为氮气、一氧化碳或天然气；焙烧温度为600~900℃，焙烧时间为1.5~2 h。
[0008]S3、磁选分离：焙烧熟料经磁选分离得到磁性相和非磁性相，其中磁性相为铁精粉产品。其中磁选分离装置为磁选管或磁选机；磁场强度为0.3~1.0 T。
[0009]S4、低温酸浸：非磁性相与盐酸按特定液固比混匀，于室温下酸浸溶出，固液分离得到酸浸液1与富钛渣。其中盐酸与非磁性相按液固比6~8mL/g混匀，酸浸温度为室温10~25℃，酸浸时间30~90 min。
[0010]S5、加热沉淀：调节酸浸液1的pH，在室温下添加表面活性剂沉淀脱硅，固液分离得到酸浸液2和白炭黑产品。其中调节酸浸液1的pH至4~7，沉淀脱硅温度为室温10~25℃，表面活性剂类型包括十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基硫酸钠，添加量分别为0.9~2.1
×
10
‑3mol/L、0.8~3.0
×
10
‑2mol/L。
[0011]S6、蒸发结晶：酸浸液2继续加热蒸发结晶分离钠盐，固液分离得到结晶母液和氯化钠产品。其中蒸发结晶温度为30~90℃，蒸发结晶时间为3~5 h。
[0012]S7、碱化聚合：结晶母液加入碱化剂，经聚合反应制得絮凝剂产品。其中碱化剂包括氢氧化钠、碳酸钠或铝酸钙粉，碱化剂浓度为0.5~2.5mol/L；聚合温度为75~90℃，聚合时间为60~150 min。
[0013]本专利技术提出采用低物耗、低能耗工艺综合回收赤泥中铁铝硅钠的方法，通过赤泥与含碳铝硅废弃物（如煤矸石、气化渣等）以及钠助剂（如氢氧化钠、碳酸钠等）在还原或惰性气氛下焙烧活化；焙烧熟料经磁选分离得到磁性相和非磁性相，其中磁性相为铁精粉产品；非磁性相与盐酸按特定液固比混匀，于室温下酸浸溶出，固液分离得到酸浸液1与富钛渣；调节酸浸液1的pH，在室温下添加表面活性剂（如十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠等）沉淀脱硅，固液分离得到酸浸液2和白炭黑产品；酸浸液2继续加热蒸发结晶分离钠盐，固液分离得到结晶母液和氯化钠产品；结晶母液加入碱化剂（如氢氧化钠、碳酸钠等），经聚合反应制得絮凝剂产品。
[0014]本专利技术提出采用低物耗、低能耗工艺综合回收赤泥中铁铝硅钠的方法，工艺过程操作简单，产品品质优且应用前景广阔。
[0015]本专利技术的有益效果如下：1、赤泥与含碳铝硅固废互配，可调节原料的铝硅比至1:1，使其能在低碱耗量情况下实现铝硅组分活化；同时，赤泥中本身含有一定量的碱性组分，也可起到降低焙烧活化阶段碱助剂耗量的目的。
[0016]2、在惰性或还原气氛下，含碳铝硅固废中的碳可还原赤泥中的铁，从而降低焙烧活化阶段的还原剂耗量。
[0017]3、本专利技术采用室温条件下酸浸和脱硅，且蒸发结晶温度较低，显著降低了能耗。
[0018]4、本专利技术将赤泥与含碳铝硅固废互配，经还原
‑
磁选
‑
浸取
‑
脱硅
‑
聚合工艺实现了元素的梯级分离回收，不仅产品种类多样（包括铁精粉、白炭黑、氯化钠、絮凝剂等），而且产品品质优，实现了赤泥中铁铝硅钠的节能降耗综合回收。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的工艺流程图；图2为本专利技术工艺制备的各产品图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术的具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚的呈现。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。
[0021]本专利技术实施例中所用赤泥取自山西忻州国家电投基团山西铝业有限公司，煤矸石（含碳铝硅固废）取自山西潞城漳村煤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1、物料混合：将赤泥与含碳铝硅固废分别粉磨、过筛至小于100目，然后与碱助剂按照比例混合，得到混合物料；S2、焙烧活化：将混合物料置于气氛炉中，在还原或惰性气氛下焙烧活化，得到焙烧熟料；S3、磁选分离：焙烧熟料经磁选分离得到磁性相和非磁性相，其中磁性相为铁精粉产品；S4、酸浸溶出：非磁性相与盐酸按比例混匀，于室温下酸浸溶出，固液分离得到酸浸液1与富钛渣；S5、沉淀脱硅：调节酸浸液1的pH，在室温下添加表面活性剂沉淀脱硅，固液分离得到酸浸液2和白炭黑产品；S6、蒸发结晶：酸浸液2继续加热蒸发结晶分离钠盐，固液分离得到结晶母液和氯化钠产品；S7、碱化聚合：结晶母液加入碱化剂，经聚合反应制得絮凝剂产品。2.根据权利要求1所述的一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺，其特征在于：S1中所述赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥及联合法赤泥中的任意一种；含碳铝硅固废包括煤矸石或气化渣；碱助剂包括氢氧化钠或碳酸钠；赤泥、含碳铝硅固废和碱助剂按照混合物料的Na:Al:Si的摩尔比为1.2~1.5:1:1的比例混合。3.根据权利要求1所述的一种赤泥中铁铝硅钠综合回收的节能降耗工艺，其特征在于：S2中所述气氛包括氮气、一氧化碳和天然气中的任意一种；焙烧温度为600~900℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：燕可洲，张文宇，柳丹丹，王丽娟，郭彦霞，程芳琴，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：