CN104743586A - 一种拜耳法赤泥中铝碱浸取与氧化铝分解母液蒸发排盐的联合生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及拜耳法赤泥中铝碱浸取及氧化铝蒸发工序强化排盐联合生产方法，包括如下步骤：拜耳法赤泥中铝在高碱溶液中溶出、提铝后的赤泥提碱、赤泥溶出液与蒸发工序出料混合沉降析盐、析盐后料液再次蒸发、蒸发母液深度结晶提铝、结晶母液循环溶出拜耳法赤泥。该方法所述碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液；该方法赤泥中的氧化铝、氧化钠回收率均在82%以上；该方法能显著降低蒸发工序的能耗。

Description

一种拜耳法赤泥中铝碱浸取与氧化铝分解母液蒸发排盐的联合生产方法

技术领域

本发明涉及氧化铝生产领域，特别涉及拜耳法赤泥综合利用及氧化铝蒸发工序节能降耗领域。

背景技术

用于工业生产的氧化铝生产方法有拜耳法、烧结法及联合法三种，其中90%以上是采用拜耳法生产的。我国铝土矿资源98%以上为一水硬铝石，拜耳法工艺的溶出温度通常在240～260℃，溶出液浓度为240～300g/L Na₂O。因矿石品位不同，每生产1吨氧化铝约产出0.6t～1.5t赤泥，国内赤泥累积堆存量近3亿吨。2011年我国氧化铝产量达到3417.6万吨，外排赤泥超过5000万吨，2012年我国氧化铝产量比上年增长10.3%，外排赤泥亦同比增长。赤泥的主要处理方式为筑坝堆存赤泥堆场造成土壤碱化，污染地下水源，带来严重的环境问题，成为我国铝工业可持续发展的棘手问题。国内外研究人员对赤泥综合利用做了大量工作，在水泥添加材料及筑路材料等领域取得了一些应用，但受限于经济等因素未能实现大规模应用，赤泥综合利用率约为4%。

蒸发工序是拜耳法生产氧化铝工艺中十分重要的工序，其任务是平衡氧化铝生产过程中的水量和排除杂质盐类。据第十届氧化铝技术信息交流会统计数据，蒸发能耗约占氧化铝生产能耗的20%～25%，汽耗占总汽耗的48%～52%，成本占生产成本的10%～12%。我国氧化铝工艺的蒸发装置存在蒸汽消耗高、循环效率低、易结垢、蒸水能力达不到设计值等诸多弊端，使蒸发成为我国氧化铝生产的薄弱环节。目前蒸发工艺多在降膜蒸发器中蒸发增浓，溶液中杂质盐类析出之前再进强制循环蒸发器蒸发析盐。强制循环蒸发器循环速度高、效率高，能较好地适应有固体析出条件下的蒸发，但其循环量大，动力消耗高，加热面能耗约0.3～1.8kw/m²。

专利CN101538058B、CN101607725B提供了两种从赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法；专利CN103030160A公开了一种快速从拜耳法赤泥中回收氧化铝和氧化钠的方法，可以实现铝硅高效分离以及铝酸钠溶液的深度结晶。以上专利的流程对铝酸钠结晶过程要求高，结晶母液经过蒸发之后才能实现介质的循环利用。

发明内容

本发明结合专利CN103030160A的拜耳法赤泥处理技术，以铝酸钠的深度结晶及物料的全循环利用为目标，结合水化学法赤泥溶出液碱浓度高，分子比高等优点，联合现有拜耳法蒸发工艺，实现蒸发母液中杂质盐类的快速析出，析盐后的溶液再次进入蒸发器增浓。由于盐类在进入蒸发器时已经析出，蒸发器的效率可大幅度提高，增浓后的蒸发母液进行铝酸钠深度结晶，结晶母液可以满足拜耳法赤泥的溶出。

利用该方法，可将水化学法处理拜耳法赤泥的工艺较好地与现有的拜耳法工艺衔接，减少设备投资，同时可以降低拜耳法循环母液中的碳酸钠含量，降低蒸发工序能耗。所述的联合生产工艺，包括以下步骤：

1)将拜耳法赤泥、碱液、石灰混合，调配后进行溶出，得到溶出浆液。溶出浆液液相中碱液的质量分数为30～80%，碱与干基赤泥的质量比为2:1～10:1，溶出浆液固相中CaO与SiO₂的质量比为1:1～3.8:1；

2)溶出浆液经过滤，得到溶出液和赤泥，赤泥经脱钠后外排；

3)分解母液经过蒸发器增浓之后，得到蒸发出料。蒸发出料苛碱浓度为200-300g/L，分子比为2.8-3.2；

4)将步骤2）得到的溶出液与步骤3）得到的蒸发出料混合，碳酸钠、硫酸钠等杂质盐类快速结晶析出，混合浆液经过沉降，得到溢流和底流，底流去苛化工序；

5)将步骤4）得到的溢流去蒸发器蒸发浓缩，得到蒸发母液；

6)将步骤5）得到的蒸发母液冷却至30～90℃，结晶3～10小时后进行液固分离，得到水合铝酸钠晶体滤渣和结晶母液；

7)步骤6）得到的结晶母液，经过补碱调配合格后，进行拜耳法赤泥的水化学法循环溶出。步骤6）得到的水合铝酸钠晶体滤渣，经过溶解脱硅后，得到分解前液，经分解工序，得到氢氧化铝沉淀，洗涤后煅烧，得到氧化铝产品，分解母液去蒸发器蒸发浓缩；

附图说明

图1是本发明联合生产方法实施方案的工艺流程图。

具体实施方式

以河南某氧化铝厂的拜耳法赤泥作为原料，赤泥组成、蒸发出料成分如表1、表2所述：

表1赤泥成分

表2蒸发出料成分

实施例1：

（1）将河南某氧化铝厂拜耳法赤泥与浓氢氧化钠混合，调配成液相NaOH质量分数为45%、液相NaOH与干基赤泥的质量比为4:1的料浆，添加石灰使固相中CaO与SiO₂的质量比为1.4:1，将料浆在高压反应釜中进行溶出，溶出温度为230℃，溶出时间为1h，得到的含铝酸钠和赤泥渣的溶出浆液；

（2）将溶出浆液过滤，滤液与蒸发三闪出料按体积比4:3混合，得到混合浆液，80℃静置1h后过滤，混合滤液苛碱浓度为409.9g/L，分子比为6.52。滤饼去脱钠，外排赤泥Al₂O₃、Na₂O分别降至4.77%、1.20%；

（3）将混合滤液在自制蒸发器中进行蒸发浓缩至苛碱浓度为485g/L，蒸发过程中无盐类析出。蒸发母液在60℃下结晶4h，结晶母液分子比为27.8。

实施例2：

（1）将河南某氧化铝厂拜耳法赤泥与实例1得到的结晶母液混合，调配成液相NaOH与干基赤泥的质量比为5:1的料浆，添加石灰使固相中CaO与SiO₂的质量比为1.2:1，将料浆在高压反应釜中进行溶出，溶出温度为230℃，溶出时间为1h，得到的含铝酸钠和赤泥渣的溶出浆液；

（2）将溶出浆液过滤，滤液与蒸发强制效出料按体积比1:1混合，得到混合浆液，80℃静置1h后过滤，混合滤液苛碱浓度为428.6g/L，分子比为5.91。滤饼去脱钠，外排赤泥Al₂O₃、Na₂O分别降至5.14%、1.61%；

（3）将混合滤液在自制蒸发器中进行蒸发浓缩至苛碱浓度为530.9g/L，蒸发过程中无盐类析出。蒸发母液在60℃下结晶4h，结晶母液分子比为31.9。

实施例3：

（1）将河南某氧化铝厂拜耳法赤泥与实例2得到的结晶母液混合，调配成液相NaOH与干基赤泥的质量比为4:1的料浆，添加石灰使固相中CaO与SiO₂的质量比为1.4:1，将料浆在高压反应釜中进行溶出，溶出温度为230℃，溶出时间为1h，得到的含铝酸钠和赤泥渣的溶出浆液；

（2）将溶出浆液过滤，滤液与蒸发三闪出料按体积比1:1混合，得到混合浆液，80℃静置1h后过滤，混合滤液苛碱浓度为390.2g/L，分子比为6.46。滤饼去脱钠，外排赤泥Al₂O₃、Na₂O分别降至5.25%、1.53%；

（3）将混合滤液在自制蒸发器中进行蒸发浓缩至苛碱浓度为472.4g/L，蒸发过程中无盐类析出。蒸发母液在60℃下结晶3h，结晶母液分子比为27.1。

实施例4：

（1）将河南某氧化铝厂拜耳法赤泥与实例2得到的结晶母液混合，调配成液相NaOH与干基赤泥的质量比为5:1的料浆，添加石灰使固相中CaO与SiO₂的质量比为1.16:1，将料浆在高压反应釜中进行溶出，溶出温度为230℃，溶出时间为1h，得到的含铝酸钠和赤泥渣的溶出浆液；

（2）将溶出浆液过滤，滤液与蒸发强制效出料按体积比3:4混合，得到混合浆液，80℃静置1h后过滤，混合滤液苛碱浓度为414g/L，分子比为5.29。滤饼去脱钠，外排赤泥Al₂O₃、Na₂O分别降至4.74%、1.33%；

（3）将混合滤液在自制蒸发器中进行蒸发浓缩至苛碱浓度为497g/L，蒸发过程中无盐类析出。蒸发母液在60℃下结晶3h，结晶母液分子比为28.3。

Claims (3)

1.一种水化法处理拜耳法赤泥与氧化铝分解母液蒸发排盐联合生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将铝土矿在重量比浓度为30%～80%的碱溶液中进行溶出，碱溶液与干基赤泥的质量比为2:1～10:1，溶出浆液固相中CaO与SiO₂的质量比为1:1～3.8:1；

2)步骤1）得到的溶出浆液经过滤得到溶出液和赤泥；

3)蒸发出料苛碱浓度为200-320g/L，与步骤2）得到的溶出液混合，混合液苛碱浓度为320-450g/L，分子比为2.8～9，进行沉降析盐，得到溢流和底流；

4)步骤3）得到的溢流液经过蒸发器蒸发浓缩，得到的蒸发母液苛碱浓度为450-580g/L，分子比为2.8～9；

5)蒸发母液深度结晶的温度为30～90℃，结晶时间为3～10小时，结晶母液分子比为22～30；

6)将步骤5）得到的晶体滤渣用水或稀碱液溶解，然后脱硅后进行分解，分解得到的氢氧化铝洗涤后焙烧，得到氧化铝产品。

2.按权利要求1所述的水化法处理拜耳法赤泥与氧化铝分解母液蒸发排盐联合生产方法，其特征在于，该方法将水化法处理拜耳法赤泥溶出液与蒸发工序的料液进行混合，利用水化法赤泥溶出液碱浓度高的特点，使接近碳酸钠饱和点的蒸发料液快速析出碳酸钠、硫酸钠等杂质盐类。

3.按权利要求1所述的水化法处理拜耳法赤泥与氧化铝分解母液蒸发排盐联合生产方法，其特征在于，蒸发器主要用来浓缩碱液，碳酸钠、硫酸钠等杂质盐类不在蒸发器内析出，有效避免了加热面的结垢，从而显著提高蒸发效率。