一種赤泥綜合利用的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁土礦綜合利用的方法，尤其涉及一種赤泥綜合利用的方法，包括下述步驟：將赤泥與鹽酸混合，并加入至耐鹽酸反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)降溫后進(jìn)行固液分離及洗滌；所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣；所得氯化鈉溶液經(jīng)離子膜電解槽電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回循環(huán)使用；得到的氫氣和氯氣返回循環(huán)使用。本發(fā)明環(huán)保效能顯著，能使赤泥中的鋁、鐵、硅有效分離，回收鋁、鐵、鈉等有用元素，實(shí)現(xiàn)綜合利用。
【專利說明】一種赤泥綜合利用的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁土礦綜合利用的方法，尤其涉及一種赤泥綜合利用的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁工業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)原材料工業(yè)之一。我國(guó)的氧化鋁工業(yè)1953年從第一個(gè)設(shè)計(jì)年產(chǎn)3.5萬噸的氧化鋁廠(山東鋁廠)起步，至今已走過59個(gè)年頭，2010年氧化鋁生產(chǎn)能力已達(dá)4000萬噸，氧化鋁產(chǎn)量達(dá)2895萬噸，無論是生產(chǎn)能力還是產(chǎn)量都居世界第一位。
[0003]我國(guó)已探明的鋁土礦資源量在世界上列于第六位，前五位分別是:幾內(nèi)亞、澳大利亞、印度、越南、巴西。我國(guó)的鋁土礦以一水硬鋁石型鋁土礦(約占98%以上)為主，國(guó)外的鋁土礦多為三水鋁石型鋁土礦，還有部分一水軟鋁石型鋁土礦。我國(guó)的鋁土礦大部分都是高鋁高硅型鋁土礦，目前氧化鋁生產(chǎn)處理的鋁土礦Al2O3含量多在53%?66%的范圍內(nèi)，S12含量多在5%?15%的范圍內(nèi)，氧化鋁與氧化硅的質(zhì)量比(A/S)在3.5?13的范圍內(nèi)，除廣西自治區(qū)外，其余各省氧化鋁企業(yè)使用的鋁土礦A/S多在4?6.5的范圍內(nèi)。每生產(chǎn)一噸氧化鋁要消耗鋁土礦2?2.5噸，按今后五年平均年產(chǎn)3000萬噸氧化鋁(其中處理國(guó)內(nèi)礦年產(chǎn)氧化鋁2000萬噸、處理進(jìn)口礦年產(chǎn)氧化鋁1000萬噸)計(jì)算，每年將消耗國(guó)內(nèi)鋁土礦4500?5000萬噸。每生產(chǎn)一噸氧化鋁產(chǎn)出的廢洛——赤泥量在0.95?1.3噸，按平均1.125噸計(jì)，每年將產(chǎn)出赤泥3375萬噸。目前都是采用建設(shè)堆場(chǎng)將赤泥進(jìn)行堆存而棄之不用，赤泥堆存的高度按40米計(jì)算，每年將新增占用土地面積超過70.3公頃(1055畝)。另夕卜，排出的赤泥還帶有一定量的堿，即便采取了有效的防滲措施，對(duì)環(huán)境仍然具有潛在的危害，況且有的氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)沒有采取有效的防滲措施，勢(shì)必污染環(huán)境。
[0004]因此，一定要大力推行氧化鋁行業(yè)的清潔生產(chǎn)，搞好赤泥的綜合利用，變廢為寶，減輕氧化鋁生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的壓力，保持氧化鋁行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此，開展赤泥用量大、成本低、市場(chǎng)容量大、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用的工藝技術(shù)研究，不但十分必要，而且十分緊迫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決赤泥以堆存為主的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種一種赤泥綜合利用的方法，目的是提聞環(huán)保效能，能使赤泥中的招、鐵、娃有效分尚，綜合回收赤泥中的招、納、鐵和娃有用元素。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種赤泥綜合利用的方法，它包括下述步驟:
(1)將赤泥與鹽酸混合，并加入至耐鹽酸反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度5(Tl80°C，反應(yīng)時(shí)間5?150min，鹽酸濃度5°/Γ36%，鹽酸中的HCl與赤泥中氧化鋁、氧化鐵和氧化鈉的摩爾比為4?9:1 ；
(2)反應(yīng)降溫后進(jìn)行固液分離及洗滌，得到氯化鋁、氯化鐵和氯化鈉溶液及高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離； (3)將步驟(2)所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗漆;
(4)將步驟(3)得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發(fā)工序；
(5)將步驟(3)所得氯化鈉溶液經(jīng)離子膜電解槽電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；
(6)將步驟(5)從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟(3)循環(huán)使用；
(7)將步驟(5)得到的氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回步驟(I)循環(huán)使用。
[0007]所述步驟(5)中，膜電解槽的陽極為鍍鎳鋼網(wǎng)或鍍PbO2鈦網(wǎng)；陰極采用網(wǎng)狀活性鎳；離子膜為全氟磺酸膜、全氟羧酸膜或磺酸與羧酸的復(fù)合膜。
[0008]所述步驟(5)中，膜電解槽單槽的運(yùn)行電流密度為800?5000A/m2 ;電解溫度為60。。?80。。。
[0009]所述步驟(2)所得高硅渣用于制備高硅填料、白炭黑、硅膠、水玻璃、活性硅酸鈣、偏硅酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。
[0010]所述步驟(4)所得高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅。
[0011]所述赤泥包括各種鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁產(chǎn)生的赤泥。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果:本發(fā)明不添加任何助劑，可使赤泥中氧化鋁和鐵有效浸出，氧化鋁的回收率可達(dá)到95%以上，鐵的回收率可達(dá)96%以上，氧化鈉的回收率99%。環(huán)保效能顯著，能使赤泥中的鋁、鐵、硅有效分離，綜合回收赤泥中的鋁、鈉、鐵和硅有用元素本發(fā)明工藝流程中實(shí)現(xiàn)了鹽酸和氫氧化鈉的循環(huán)，得到冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品、優(yōu)質(zhì)煉鐵原料高鐵渣、氧化硅富集程度高的高硅渣，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，整個(gè)過程沒有廢氣、廢液、廢渣的排出。

【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
原料赤泥組成為:A1203:34.5%、S12:23.8%, Fe2O3:6.9%, Na20:12.5%。原料赤泥的組成也可以采用其它組成成分及具體用量，這不能用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]取100g上述赤泥，將赤泥干法磨礦，將36%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與赤泥混合，赤泥中氧化鋁、氧化鐵和氧化鈉的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:9，加熱至50°C，反應(yīng)時(shí)間150分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁、氯化鐵和氯化鈉溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發(fā)工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)耞PbO2鈦網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為全氟羧酸膜，運(yùn)行電流密度為5000A/m2，電解溫度為60°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回用于沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回赤泥鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0015]實(shí)施例2
取100g實(shí)施例1中采用的赤泥，將赤泥干法磨礦，將5%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與赤泥混合，赤泥中氧化鋁、氧化鐵和氧化鈉的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:7，加熱至180°C，反應(yīng)時(shí)間150分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁、氯化鐵和氯化鈉溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發(fā)工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍鎳鋼網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為全氟磺酸膜，運(yùn)行電流密度為800A/m2，電解溫度為80°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回用于沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回赤泥鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0016]實(shí)施例3
取100g實(shí)施例1中采用的赤泥，將赤泥干法磨礦，將25%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與赤泥混合，赤泥中氧化鋁、氧化鐵和氧化鈉的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:4，加熱至110°C，反應(yīng)時(shí)間60分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁、氯化鐵和氯化鈉溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發(fā)工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)? PbO2鈦網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為磺酸與羧酸的復(fù)合膜，運(yùn)行電流密度為1400A/m2,電解溫度為70°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回用于沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回赤泥鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0017]實(shí)施例4
取100g實(shí)施例1中采用的赤泥，將赤泥干法磨礦，將36%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與赤泥混合，赤泥中氧化鋁、氧化鐵和氧化鈉的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:8，力口熱至160°C，反應(yīng)時(shí)間5分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁、氯化鐵和氯化鈉溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發(fā)工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)? PbO2鈦網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為磺酸與羧酸的復(fù)合膜，運(yùn)行電流密度為1400A/m2,電解溫度為70°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回用于沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回赤泥鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0018]實(shí)施例5
取100g實(shí)施例1中采用的赤泥，將赤泥干法磨礦，將20%的鹽酸加入到耐鹽酸反應(yīng)釜中與赤泥混合，赤泥中氧化鋁、氧化鐵和氧化鈉的總和與鹽酸中HCl的摩爾比為1:7，加熱至120°C，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，反應(yīng)降溫后固液分離洗滌，得到氯化鋁、氯化鐵和氯化鈉溶液和高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離；在所得溶液中加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗滌；得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發(fā)工序；將得到的氯化鈉溶液經(jīng)凈化后引入離子膜電解槽進(jìn)行電解，電解槽的陽極為鍍?chǔ)? PbO2鈦網(wǎng)，陰極采用網(wǎng)狀活性鎳，離子膜為磺酸與羧酸的復(fù)合膜，運(yùn)行電流密度為1400A/m2,電解溫度為70°C，得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回用于沉淀氫氧化鋁和氫氧化鐵工序循環(huán)使用；氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回赤泥鹽酸溶出工序循環(huán)使用。
[0019]本發(fā)明所得的高硅渣用于制備高硅填料、白炭黑、硅膠、水玻璃、活性硅酸鈣、偏硅酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種赤泥綜合利用的方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)將赤泥與鹽酸混合，并加入至耐鹽酸反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度5(Tl80°C，反應(yīng)時(shí)間5?150min，鹽酸濃度5°/Γ36%，鹽酸中的HC1與赤泥中氧化鋁、氧化鐵和氧化鈉的摩爾比為4?9:1 ； (2)反應(yīng)降溫后進(jìn)行固液分離及洗滌，得到氯化鋁、氯化鐵和氯化鈉溶液及高硅渣，實(shí)現(xiàn)鋁鐵與硅分離； (3)將步驟(2)所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀及氯化鈉溶液，然后進(jìn)行固液分離洗漆; (4)將步驟(3)得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵固體經(jīng)過簡(jiǎn)易拜耳法工藝可得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣，簡(jiǎn)易拜耳法工藝包括原料調(diào)配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發(fā)工序； (5)將步驟(3)所得氯化鈉溶液經(jīng)離子膜電解槽電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液； (6)將步驟(5)從離子膜陰極區(qū)出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟(3)循環(huán)使用； (7)將步驟(5)得到的氫氣和氯氣經(jīng)凈化后在合成爐內(nèi)合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回步驟(1)循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥綜合利用的方法，其特征在于:所述步驟(5)中，膜電解槽的陽極為鍍鎳鋼網(wǎng)或鍍?chǔ)? Pb02鈦網(wǎng)；陰極采用網(wǎng)狀活性鎳；離子膜為全氟磺酸膜、全氟羧酸膜或磺酸與羧酸的復(fù)合膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥綜合利用的方法，其特征在于:所述步驟(5)中，膜電解槽單槽的運(yùn)行電流密度為800?5000A/m2 ;電解溫度為60V?80°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥綜合利用的方法，其特征在于:所述步驟(2)所得高硅渣用于制備高硅填料、白炭黑、硅膠、水玻璃、活性硅酸鈣、偏硅酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥綜合利用的方法，其特征在于:所述步驟(4)所得高鐵渣作為煉鐵原料或鐵紅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥綜合利用的方法，其特征在于:所述赤泥包括各種鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁產(chǎn)生的赤泥。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK104340995SQ201310312592
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】李來時(shí) 申請(qǐng)人:沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司