CN101607725A - 一种回收拜尔法赤泥中氧化铝和氧化钠的方法 - Google Patents
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Abstract
一种回收拜尔法赤泥中氧化铝和氧化钠的方法，步骤为：将赤泥在30－70wt％NaOH溶液中进行浸出反应，碱溶液与赤泥重量配比4∶1～8∶1，浸出温度180－250℃，浸出时间0.2－5h，浸出压力0.3－1.8MPa，过滤得含铝酸钠的碱液和脱铝赤泥；含铝酸钠的碱液50－100℃下结晶，得水合铝酸钠粗晶及结晶母液，结晶母液循环用于浸出反应；水合铝酸钠粗晶用水溶解返回拜尔法生产，经脱硅种分和煅烧得氧化铝；脱铝赤泥中加水和脱铝赤泥重量5－20％的氧化钙，液固比6∶1～10∶1，100－180℃下脱钠，脱钠后的赤泥用于水泥生产，NaOH溶液用于浸出反应。该方法溶出温度和压力较低，氧化铝溶出率高达90％。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铝和氧化钠的生产方法领域，特别涉及一种低温低压回收拜耳法赤泥中氧化铝和氧化钠的方法。
背景技术
目前，全世界基础产业均面临世界性能源短缺，资源日益匮乏，环境保护越来越受到人们的关注，对于氧化铝工业，这些挑战越加尖锐。
我国氧化铝生产主要以难溶的一水硬铝石型铝土矿为原料，据统计A/S＞10的矿石只占10％，A/S为7-10的矿石占20％，而A/S为4-7的矿石占60％以上，高铝、高硅、低铝硅比是我国铝土矿的重要特色。用纯的拜耳法处理A/S在4-7的一水硬铝石型铝土矿时，氧化铝回收率低，导致资源利用率低，对氧化铝生产过程的经济社会效益有严重的影响。为了提高氧化铝的回收率，前苏联和我国长期致力于采用拜耳烧结联合法技术研究，取得了重大成就。但实践证明，联合法生产流程在一定程度上存在能耗高，生产流程复杂，生产效率不高等弊端。
现有回收赤泥中氧化铝生产方法主要是烧结法，该方法以拜耳法赤泥和碳酸钠混合，在1000℃以上进行烧结，得到固体铝酸钠烧结产物，然后用稀碱溶出便得到铝酸钠溶液，往溶液中通入二氧化碳即得到氢氧化铝，残留在溶液中的碳酸钠再循环使用(详见毕诗文的《氧化铝的生产工艺》)。而回收氧化钠的方法则是在未回收氧化铝的情况下通过向赤泥里添加氧化钙进行水热反应，让氧化钠进入液相，进而达到回收氧化钠的目的。以上方法存在高能耗或是回收率低等问题，严重制约着赤泥的有价金属回收和综合利用。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有的回收拜尔法赤泥中氧化铝和氧化钠方法存在的不足，提出一种能在低温低压下回收拜耳法赤泥中氧化铝和氧化钠的生产方法，进而有效地节约能耗和提高资源利用率。
本发明的目的是通过以下技术来实现的。
本发明提供的回收拜尔法赤泥中氧化铝和氧化钠的方法，其步骤如下：
1)将拜耳法赤泥在重量百分比浓度为30-70％的NaOH水溶液中进行浸出反应，所述的碱溶液与拜耳法赤泥的重量份配比为4∶1～8∶1，浸出反应的浸出温度为180-250℃，浸出反应时间为0.2-5小时，浸出反应完成后保温过滤得到含铝酸钠的碱液和脱铝赤泥；
2)将步骤1)得到的含铝酸钠的碱液在50-100℃下进行结晶，过滤得到水合铝酸钠粗晶及其结晶母液，结晶母液循环用于步骤1)的浸出反应；得到的水合铝酸钠粗晶用水溶解后，返回拜尔法生产主流程，经脱硅种分操作后得氢氧化铝，再经煅烧后，得到氧化铝；
3)在步骤1)得到的脱铝赤泥中加入水和脱铝赤泥重量5-20％的氧化钙，液固比为6∶1～10∶1，在温度为100-180℃下反应1-5小时进行脱钠，脱钠后的赤泥再经洗涤用于生产水泥原料的终泥，得到的NaOH水溶液中循环于步骤1)用于浸出反应；
所述步骤1)的浸出反应的压力为0.3MPa-1.8MPa。
本发明提供的回收拜尔法赤泥中氧化铝和氧化钠的方法具有如下明显优越性：
(1)本发明的浸出温度为180-250℃，较传统的烧结法下降700-800℃，使浸出过程在中、低压加热，可有效降低能耗。
(2)本发明的浸出压力在0.3MPa-1.8MPa，低压下浸出，克服了设备投资大，使用周期短，操作困难等缺点，大幅度降低了设备投资，并使操作过程很容易进行；
(3)本发明中脱铝过程不添加任何辅料，使得到的脱铝赤泥量显著减少；
(4)本发明的高浓碱液的循环与分离技术以及整个过程不存在大量的浓缩蒸发大大降低了生产能耗，简化了生产过程，减少了设备投入，提高了工业可操作性，降低了生产成本。
具体实施方式
实施例1
用本发明的方法回收拜耳法赤泥氧化铝，以河南某厂拜耳法赤泥为例，该拜耳法赤泥组成(wt％)如下：
其回收步骤为：
将拜耳法赤泥与重量百分比浓度为30％的NaOH溶液混合后置于反应釜中，其重量份配比为拜耳法赤泥∶NaOH＝1∶4，升温至180℃，在0.3MPa下反应1h，得到含碱液、铝酸钠和脱铝赤泥的混合反应产物，待混合反应产物冷却至100℃后，取出反应釜在100℃烘箱内保温抽滤，分离得到含铝酸钠的碱溶液和脱铝赤泥，此时的脱铝赤泥成分中A/S＝0.49(A为氧化铝重量百分比，S氧化硅重量百分比)，拜耳法赤泥的氧化铝的回收率为70.06％；
将得到的含铝酸钠的碱溶液(过滤母液)放入结晶反应器中，结晶6小时后过滤得到的结晶母液的苛性比升高到30，水合铝酸钠晶体的苛性比为1.58，然后对铝酸钠溶解、脱硅、种分可制得砂状氧化铝。
在脱铝赤泥中再添加水和脱铝赤泥重量5％的氧化钙，其液固比为6∶1，140℃条件下反应4h，得到的脱钠后终泥的氧化钠浓度为0.6％。
实施例2
将拜耳法赤泥与重量百分比浓度为45％的NaOH溶液混合后置于反应釜中，其重量份配比为拜耳法赤泥∶NaOH＝1∶4，升温至240℃，在1.3MPa下反应2h，得到含碱液、铝酸钠和脱铝赤泥的混合反应产物，待混合反应产物冷却至100℃后，取出反应釜在100℃烘箱内保温抽滤，分离得到含铝酸钠的碱溶液和脱铝赤泥，此时的脱铝赤泥成分中A/S＝0.11(A为氧化铝重量百分比，S氧化硅重量百分比)，拜耳法赤泥的氧化铝的回收率为93％；
将得到的含铝酸钠的碱溶液(过滤母液)放入结晶反应器中，结晶8小时后过滤得到的结晶母液的苛性比升高到32，水合铝酸钠晶体的苛性比为1.65，然后对铝酸钠溶解、脱硅、种分可制得砂状氧化铝。
在脱铝赤泥中再添加水和脱铝赤泥重量10％的氧化钙，其液固比为8∶1，150℃条件下反应3h，得到的脱钠后终泥的氧化钠浓度为0.47％。
实施例3
将拜耳法赤泥与重量百分比浓度为50％的NaOH溶液混合，并配入一定量的氢氧化铝，使得到的溶液中的苛性比为40，其重量份配比为拜耳法赤泥∶NaOH＝1∶8，后置入反应釜中升温至230℃，在1.2MPa下反应2h，得到含碱液、铝酸钠和脱铝赤泥的混合反应产物，待混合反应产物冷却至100℃后，取出反应釜在100℃烘箱内保温抽滤，分离得到含铝酸钠的碱溶液和脱铝赤泥，此时的脱铝赤泥成分中A/S＝0.49(A为氧化铝重量百分比，S氧化硅重量百分比)，拜耳法赤泥的氧化铝的回收率为68.79％。
将得到的含铝酸钠的碱溶液(过滤母液)放入结晶反应器中，结晶16小时后过滤得到的结晶母液的苛性比升高到34，水合铝酸钠晶体的苛性比为1.62，然后对铝酸钠溶解、脱硅、种分可制得砂状氧化铝。
在脱铝赤泥中再添加水和脱铝赤泥重量15％的氧化钙，其液固比为8∶1，160℃条件下反应2h，得到的脱钠后终泥的氧化钠浓度为0.8％。
实施例4
将拜耳法赤泥与重量百分比浓度为70％的NaOH溶液混合，并配入一定量的氢氧化铝，使得到的溶液中的苛性比为40，其重量份配比为拜耳法赤泥∶NaOH＝1∶5，后置入反应釜中升温至250℃，在1.7MPa下反应3h，得到含碱液、铝酸钠和脱铝赤泥的混合反应产物，待混合反应产物冷却至100℃后，取出反应釜在100℃烘箱内保温抽滤，分离得到含铝酸钠的碱溶液和脱铝赤泥，此时的脱铝赤泥成分中A/S＝0.23(A为氧化铝重量百分比，S氧化硅重量百分比)，拜耳法赤泥的氧化铝的回收率为85.31％。
将得到的含铝酸钠的碱溶液(过滤母液)放入结晶反应器中，结晶16小时后过滤得到的结晶母液的苛性比升高到35，水合铝酸钠晶体的苛性比为1.672，然后对铝酸钠溶解、脱硅、种分可制得砂状氧化铝。
在脱铝赤泥中再添加水和脱铝赤泥重量15％的氧化钙，其液固比为10∶1，180℃条件下反应2h，得到的脱钠后终泥的氧化钠浓度为0.27％。
Claims (1)
1、一种回收拜尔法赤泥中氧化铝和氧化钠的方法，其步骤如下：
1)将拜耳法赤泥在重量百分比浓度为30-70％的NaOH水溶液中进行浸出反应，所述的碱溶液与拜耳法赤泥的重量份配比为4∶1～8∶1，浸出反应的浸出温度为180-250℃，浸出反应时间为0.2-5小时，浸出反应完成后保温过滤得到含铝酸钠的碱液和脱铝赤泥；
2)将步骤1)得到的含铝酸钠的碱液在50-100℃下进行结晶，过滤得到水合铝酸钠粗晶及其结晶母液，结晶母液循环用于步骤1)的浸出反应；得到的水合铝酸钠粗晶用水溶解后，返回拜尔法生产主流程，经脱硅种分操作后得氢氧化铝，再经煅烧后，得到氧化铝；
3)在步骤1)得到的脱铝赤泥中加入水和脱铝赤泥重量5-20％的氧化钙，液固比为6∶1～10∶1，在温度为100-180℃下反应1-5小时进行脱钠，脱钠后的赤泥再经洗涤用于生产水泥原料的终泥，得到的NaOH水溶液中循环于步骤1)用于浸出反应；
所述步骤1)的浸出反应的压力为0.3-1.8MPa。
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