一種綜合利用高鐵赤泥的方法技術

本發明專利技術涉及一種綜合利用高鐵赤泥的方法，包括下述步驟，S1：將高鐵赤泥除鐵后與石灰、堿和循環母液混合配料，配好料漿后進行窯外烘干；S2：將烘干原料進行低溫燒結反應，得到燒結熟料；S3：將燒結熟料進行浸出反應，之后過濾，液固分離后得到浸出渣和浸出液；S4：將浸出液進行處理，根據具體需求選擇種分、碳分或者蒸發結晶工序，或自由組合，反應得到溶液需要調整后返回混料工序；S5：浸出渣在氫氧化鈉溶液的作用下進行脫堿反應，液固分離后得到硅酸鈣粉體和脫堿液，脫堿液一部分作為產品，一部分返回脫堿。通過本發明專利技術的方法對高鐵赤泥進行了全部回收，制備出含鋁系列產品、鐵產品和硅酸鈣粉體材料，此方法可以大宗的消納高鐵赤泥，實現了高鐵赤泥的回收及增值利用，達到了資源綠色利用的效果。

A Method of Comprehensive Utilization of Red Mud with High Iron

The invention relates to a method for comprehensive utilization of high-iron red mud, which includes the following steps: S1: mixing high-iron red mud with lime, alkali and recycling mother liquor after iron removal, mixing slurry and drying outside kiln; S2: sintering drying raw materials at low temperature to obtain sintering clinker; S3: leaching reaction of sintering clinker, filtration, liquid-solid separation, and leaching residue and leaching. Leaching solution; S4: Select seed, carbon or evaporative crystallization process or free combination according to specific needs, and then return the solution to mixing process after adjustment; S5: Leaching residue is dealkalized under the action of sodium hydroxide solution, after liquid-solid separation, calcium silicate powder and dealkaline solution are obtained, and part of the dealkaline solution is returned to dealkaline process as a product, and part of the dealkaline solution is returned to dealkaline process. Alkali. By the method of the invention, the high-iron red mud is completely recovered, and a series of products containing aluminium, iron products and calcium silicate powder materials are prepared. The method can largely absorb the high-iron red mud, realize the recovery and Value-added Utilization of the high-iron red mud, and achieve the effect of green utilization of resources.

【技術實現步驟摘要】
一種綜合利用高鐵赤泥的方法
本專利技術涉及一種綜合利用高鐵赤泥的方法，屬于赤泥綜合利用的

技術介紹
赤泥是氧化鋁在生產過程中產生的廢渣，赤泥的產出量，因礦石品位、生產方法、技術水平而異。一般每生產1t氧化鋁，伴隨著就會產生1.0～1.7t的赤泥，目前累積堆存的赤泥超過三億噸。大量的赤泥不能得到有效利用，只能依靠大面積的堆場堆放，不但占用了大量土地，同時因為赤泥的高堿性，也對環境造成了嚴重污染。截止到2016年，累計堆存量達4億噸以上，成為一大環保隱患。由于氧化鋁的生產方法不同，其生產的赤泥成分、性質、物相各異。拜耳法產生的赤泥中堿金屬含量高；燒結法和聯合法產生的赤泥CaO含量高，堿和鐵含量較低。這種差異決定了赤泥利用的不同方法。國內外學者在赤泥的綜合利用方面進行了大量卓有成效的研究，主要包括兩個方面：一是提取赤泥中的有用組分，回收高價金屬，如回收氧化鐵、氧化鋁、氧化鈉、氧化硅、氧化鈣、氧化鋅等。二是將赤泥作為原材料用于制造低附加值的建筑材料，如做墻體材料、水泥、微晶玻璃等。但是由于赤泥中的堿含量較高，不利于赤泥在建筑材料中的應用。近年來，許多科研單位致力于赤泥中有用物質回收技術的開發，尤其是赤泥中鋁和堿的回收。在現有鋁資源短缺的背景下，如何實現對赤泥的消納并對其中的有價元素進行回收具有重要的現實意義，具有廣闊的應用前景。目前關于從赤泥中回收鋁的方法主要有浮選，石灰燒結法及浸出等工藝。范先鋒等人對拜耳法赤泥進行了浮選工藝研究。小型閉路浮選試驗表明，可以丟棄45.74％的赤泥，回收65.52％的Al2O3，其中鋁硅比為7.53的占62.01％，可直接返回拜爾法溶浸，而鋁硅比4.78的占2.86％，可作為燒結法的原料。關于赤泥脫堿的方法主要有石灰脫堿法、水洗脫堿法、鹽類脫堿法、懸浮碳化脫堿法、石灰—硫酸聯合脫堿法及其他新型脫堿方法，如離子膜脫堿法、細菌脫堿法和火法脫堿。然而，上述脫堿方法均存在不同程度的問題，在常壓下石灰脫堿法效果不理想而在高壓下則成本較高；水洗法脫除效率較低，僅能洗掉附著堿而對結合堿無效；氯化鎂和氯化銨脫堿法中的氯離子會腐蝕設備并不利于后續赤泥的應用；CO2懸浮脫堿法，其中的CO2僅對赤泥中的Na2O·Al2O3、Na2SiO3和Na2CO3起作用，卻對Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O不起作用，而赤泥中大部分的鈉是以Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O的形態存在，因此該方法脫除效率不髙；現有的石灰與硫酸聯合脫堿法中，酸法與堿法并存，易浪費原料，同時工藝較復雜，且使用了高壓釜，成本較高。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題為了解決現有技術的上述問題，本專利技術提供一種綜合利用高鐵赤泥的方法，實現了對赤泥的完全回收，并同時制備了高附加值的含鋁產品和硅酸鈣粉體材料，實現了變廢為寶。(二)技術方案為了達到上述目的，本專利技術采用的主要技術方案包括：一種綜合利用高鐵赤泥的方法，包括下述步驟：S1：將高鐵赤泥首先進行脫鐵，制備出含鐵產品和脫鐵后赤泥，脫鐵后赤泥再與石灰、堿和循環母液混合配料，然后進行窯外烘干；S2：將烘干原料在800～1250℃溫度區間內，燒結反應0.5～2h，反應結束后得到燒結熟料；S3：將燒結熟料進行浸出反應，液固分離后得到浸出渣和浸出液；S4：將所述浸出液進行處理，可以根據產品需求選擇種分、碳分或者蒸發結晶工序，分別得到Al(OH)3或NaAlO2晶體，或自由組合，反應得到溶液需要調整后返回混料工序；S5：所述浸出渣在氫氧化鈉溶液的作用下進行渣中堿的回收，并同時制備硅酸鈣粉體，反應后堿液一部分做產品，一部分稀釋后返回脫堿。如上所述的方法，優選地，所述高鐵赤泥中氧化鐵含量為15％～60％。如上所述的方法，優選地，在步驟S1中，所述脫鐵后赤泥、石灰和堿中的各形態存在的鈉、鐵、鋁、鈣、硅、鈦總量分別以氧化物的摩爾數計，配料關系滿足：[Fe2O3]+[Al2O3]+XN×[SiO2]＝[Na2O]總，和[CaO]總＝[TiO2]+XC×[SiO2]，XN＝0.3～1.0；XC＝0.5～1.5，方括號表示各氧化物的物質的量。也就是說，添加的石灰和堿的用量需要根據低鐵赤泥中鈉、鐵、鋁、鈣、硅、鈦的含量換算為以各自氧化物的物質的量來進行，添加的石灰中鈣的含量及堿中鈉的含量也是以氧化物的物質的量來進行換算，滿足以三氧化二鐵與氧化鋁和XN倍的二氧化硅的物質的量之和與氧化鈉的物質的量相等，并且XC倍的二氧化硅與二氧化鈦的物質的量相等，根據這兩個關系式可求解出需要添加的石灰和堿的用量。如上所述的方法，優選地，在步驟S1中，所述堿為氫氧化鈉和碳酸鈉中的至少一種。如上所述的方法，優選地，在步驟S1中，所述循環母液為鋁酸鈉和碳酸鈉的混合液，其中循環母液中的Na2OK＝200～300g/L、AO＝10～40g/L和Na2OC＝5～30g/L，循環母液與固相原料的液固比按單位mL:g＝0.3～5進行混合配料。如上所述的方法，優選地，在步驟S1中，烘干的溫度為90～110℃，時間為8～48h。如上所述的方法，優選地，步驟S3中，所述浸出反應采用的浸出介質為鋁酸鈉和碳酸鈉的混合液，其中溶液中的分子比αK＝1.2～1.5(鋁酸鈉溶液中Na2O與Al2O3的摩爾比)，AO(氧化鋁濃度)＝45～65g/L，Na2OC(碳酸堿濃度)＝5～20g/L，所述浸出介質與燒結熟料的比例按單位mL：g為4～6；浸出溫度為70～90℃，浸出時間15～60min。如上所述的方法，優選地，在步驟S4中，所述種分即晶種分解，即在浸出液中添加氫氧化鋁晶種，并且在不斷的攪拌條件下，溶液中的氧化鋁便呈氫氧化鋁析出，其中，添加Al(OH)3按濃度為40～60g/L進行添加；所述碳分即碳酸化分解，即在添加少量氫氧化鋁晶種的浸出液中通入二氧化碳氣體，使NaOH轉變成碳酸鈉，促使氫氧化鋁從溶液中析出，其中，加入Al(OH)3晶種按濃度為40～60g/L進行添加；所述蒸發結晶為將浸出液加熱煮沸至結晶析出，得到鋁酸鈉晶體和提鋁液(蒸發母液)。如上所述的方法，優選地，在步驟S5中，所述氫氧化鈉溶液的濃度按Na2OK(氧化鈉濃度，也就是苛性堿濃度)＝20～120g/L；脫堿反應溫度為120～200℃，脫堿時間30min～24h，所述述氫氧化鈉溶液與與浸出渣的比按單位mL/g＝3～6進行，攪拌強度為100～150/min。(三)有益效果本專利技術的有益效果是：本專利技術先將拜耳法高鐵赤泥除鐵后，與少量石灰、堿和母液混合后窯外烘干，再低溫燒結，獲得的燒結熟料再浸出，使赤泥中的鋁以鋁酸鈉形式進入浸出液，而硅和鈣以鈣硅渣的形式留在浸出渣中。鋁酸鈉溶液根據產品需求可通過多手段進行處理，過了后的獲得的溶液作為母液返回配料工序，鈣硅渣即浸出渣通過脫堿工序脫除堿，并同時制備硅酸鈣粉體，脫堿液返回脫堿工序。本專利技術的方法通過對高鐵赤泥首先進行除鐵，在添加少量石灰、堿和母液的情況下，然后采用低溫低鈣燒結工藝，回收了赤泥中的氧化鋁和氧化鈉，生產出高附加值的含鋁產品和硅酸鈣粉體材料。與傳統燒結法相比，此方法可大幅度減少配鈣量，回收堿的同時還對赤泥進行了高附加值利用，實現了零排放。同時降低了燒結溫度，由于采用的半干法燒結，彌補了窯內燒結過程能耗大的缺陷。此方法可對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種綜合利用高鐵赤泥的方法，其特征在于，其包括下述步驟：S1：將高鐵赤泥首先進行脫鐵，制備出含鐵產品和脫鐵后赤泥，脫鐵后赤泥再與石灰、堿和循環母液混合配料，然后進行窯外烘干；S2：將烘干原料在800～1250℃溫度區間內，燒結反應0.5～2h，反應結束后得到燒結熟料；S3：將燒結熟料進行浸出反應，液固分離后得到浸出渣和浸出液；S4：將所述浸出液進行處理，根據產品需求選擇種分、碳分或者蒸發結晶工序，分別得到Al(OH)3或NaAlO2晶體，或自由組合，反應得到溶液需要調整后作為循環母液返回步驟S1的混料工序；S5：所述浸出渣在氫氧化鈉溶液的作用下進行渣中堿的回收，并同時制備硅酸鈣粉體，反應后堿液一部分做產品，一部分稀釋后返回該步驟中替換氫氧化鈉溶液進行脫堿。

【技術特征摘要】
1.一種綜合利用高鐵赤泥的方法，其特征在于，其包括下述步驟：S1：將高鐵赤泥首先進行脫鐵，制備出含鐵產品和脫鐵后赤泥，脫鐵后赤泥再與石灰、堿和循環母液混合配料，然后進行窯外烘干；S2：將烘干原料在800～1250℃溫度區間內，燒結反應0.5～2h，反應結束后得到燒結熟料；S3：將燒結熟料進行浸出反應，液固分離后得到浸出渣和浸出液；S4：將所述浸出液進行處理，根據產品需求選擇種分、碳分或者蒸發結晶工序，分別得到Al(OH)3或NaAlO2晶體，或自由組合，反應得到溶液需要調整后作為循環母液返回步驟S1的混料工序；S5：所述浸出渣在氫氧化鈉溶液的作用下進行渣中堿的回收，并同時制備硅酸鈣粉體，反應后堿液一部分做產品，一部分稀釋后返回該步驟中替換氫氧化鈉溶液進行脫堿。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述高鐵赤泥中氧化鐵含量為15％～60％。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述脫鐵后赤泥、石灰和堿中的各形態存在的鈉、鐵、鋁、鈣、硅、鈦總量分別以氧化物的摩爾數計，配料關系滿足：[Fe2O3]+[Al2O3]+XN×[SiO2]＝[Na2O]總，和[CaO]總＝[TiO2]+XC×[SiO2]，XN＝0.3～1.0；XC＝0.5～1.5，方括號表示各氧化物的物質的量。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述堿為氫氧化鈉和碳酸鈉中的至少一種。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述循環母液在第一次循環的母液為氫氧化鈉溶液，之后的循環母液為步驟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于海燕，潘曉林，吳艷，畢詩文，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21