CN106756046A - 一种赤泥和钛白废液的处理工艺 - Google Patents

一种赤泥和钛白废液的处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种赤泥和钛白废液的处理工艺。该工艺先将钛白废液与赤泥进行混合搅拌浸出，过滤后得到合格尾渣和处理液，赤泥中的钪和钒溶解到处理液中。处理液再进行二级吸附作业，得到合格尾液和饱和阴离子树脂和饱和阳离子树脂，饱和阴离子树脂经氢氧化钠溶液解吸、铵盐沉淀和煅烧后得到纯度大于99.5%的五氧化二钒产品，饱和阳离子树脂经盐酸溶液解吸、草酸沉淀和煅烧后得到纯度大于99.6%的三氧化二钪产品。合格尾渣中氧化钠含量低于0.5%；合格尾液中钪含量小于0.1ppm，钒含量低于0.5ppm。本发明具有药剂消耗低、赤泥脱碱率高、流程简单、两种废弃物中稀贵金属的回收率高等特点，实现了以废制废和无废排放。

Description

一种赤泥和钛白废液的处理工艺
技术领域
本发明涉及赤泥综合处理技术领域，具体涉及一种赤泥和钛白废液的处理工艺。
背景技术
赤泥是拜耳法炼铝过程产生的尾渣，是一种强碱性固体污染物，其堆存过程会造成地下水体和土壤污染，赤泥中的高碱含量也是制约赤泥提取有价稀贵金属、制备建筑材料和环境吸附材料的关键因素。目前，赤泥提取稀贵金属多采用酸浸作业，此过程需要的酸浓度高、药剂耗量大，产生的酸浸液pH低，需要萃取作业才能回收，流程复杂，同时浸出渣呈酸性，更加难以利用 (李望, 朱晓波. 赤泥酸浸提钪试验研究[J]. 有色金属（冶炼部分）,2016, (5):36-38；Agatzini, L.S., Oustadakis, P., Tsakiridis, P.E., et al.Titanium leaching from red mud by diluted sulfuric acid at atmosphericpressure [J]. Journal of Hazardous Materials, 2008, 157: 579-586；朱晓波, 李望, 管学茂. 赤泥酸浸提钒[J]. 过程工程学报, 2014, 14(5): 792-796.)。
钛白废液是钛铁矿在水解制备钛白粉过程中产生的废液，是一种酸性液体污染物，其不处理会造成严重的土壤和水体污染，此外钛白废液中也含有一定量的钪、钒等稀贵金属。目前，关于钛白废液的处理主要是采用石灰中和，产生中性废液和石膏，严重浪费药剂，也造成了钛白废液中稀贵金属的损失 (张忠宝, 张宗华. 钪的资源和提取技术 [J].云南冶金, 2006, 35（5）: 23-25；龙志奇, 余耀伦, 黄小卫, 等. 一种从硫酸法钛白废液中富集稀土稀有元素和制备白石膏的方法. 发明专利, CN 103572058 A)。
近年，也有将赤泥和钛白废液混合提取钪和其他有价金属的相关研究，但在研究过程中存在液固比高、浸出温度高、钪的浸出率偏低、后续稀贵金属的富集分离回收多采用多级萃取和反萃的工艺、流程复杂、药剂消耗量大等问题，最重要的是在两者混合提取有价金属过程中又产生了大量的酸性废液和酸性废渣，该废渣比赤泥更加难以处理和综合利用，没有实现“以废制废”的无废排放要求 (杨涛, 王志坚, 肖劲, 等. 赤泥和钛白废液中提钪的浸出工艺研究 [J]. 矿冶, 2015, 24（5）: 37-40；刘吉波, 杨涛, 吴希桃, 等. 综合回收处理赤泥废渣和钛白废液的方法. 发明专利, CN 103614563 A)。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种赤泥和钛白废液的处理工艺，该工艺具有药剂消耗低、赤泥脱碱率高、流程简单、两种废弃物中稀贵金属的回收率高等特点，实现了以废制废和无废排放。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的赤泥和钛白废液的处理工艺是采用以废制废获得合格尾渣、合格尾液和贵金属副产品，具体步骤如下：
a、混合浸出
将钛白废液与赤泥按照液固质量比1~2.5:1混匀，在温度为20~50℃的条件下搅拌240~360min，搅拌强度为400~700r/min；搅拌结束后对混合矿浆进行过滤获得处理液和合格尾渣，赤泥的脱碱率大于98%，钒浸出率大于70%，钪浸出率大于80%；合格尾渣合格尾渣直接堆存筑坝，或作为制备建筑材料、路基材料、环境吸附材料、光催化材料和土壤改良剂等工业原料；
b、二级吸附
将步骤a所得处理液进行二级吸附作业，其过程是先将处理液进行阴离子树脂吸附，吸附尾液后再进行阳离子树脂吸附得到合格尾液、饱和阴离子树脂和饱和阳离子树脂，其中阴离子树脂吸附采用大孔型阴离子树脂，吸附参数为液体流速0.2~1.6 mL/s，液固体积比为200~500：1；阳离子吸附采用螯合性阳离子树脂，吸附参数为液体流速0.1~0.8 mL/s，液固体积比为50~200：1；
c、分段解吸
对步骤b所得吸附饱和的阴离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的氢氧化钠溶液，解吸参数为液体流速1.4~3.2 mL/min，液固体积比为2~5：1，得到的含钒解吸液经铵盐沉淀煅烧后是纯度大于99.5%的五氧化二钒产品；吸附饱和的阳离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的盐酸溶液，解吸参数为液体流速0.8~2.4 mL/min，液固体积比为1~3：1，得到的含钪解吸液经草酸沉淀煅烧后是纯度大于99.6%的三氧化二钪产品。
本发明所述所述赤泥是拜耳法赤泥，赤泥中氧化钠含量大于6%，钒含量大于0.1%，钪含量大于0.01%。
本发明所述钛白废液pH值小于0.5，钪含量大于10ppm，钒含量大于50ppm。
本发明得到的合格尾渣pH值为6.5~7.5，氧化钠含量小于0.5%。
本发明得到的合格尾液pH值为6.8~7.8，钪含量小于0.1ppm，钒含量低于0.5ppm。
更具体说：拜耳法赤泥是铝土矿在强碱溶液中经高温熔融后得到的尾渣，其中的碱、钪和钒等稀贵金属多以包裹的形式存在于硅铝酸盐中，较难提取，需采取酸浸方法才能有效回收，但在浓硫酸回收过程造成了酸浸液需要多级萃取-反萃才能回收稀贵金属，且会产生酸性废渣，更加难以处理和综合利用；钛白废液是含钛强酸溶液经水解制备钛白粉后产生的酸性废水，其中也含有钒和钪等稀贵金属，若采用石灰中和后，稀贵金属会造成损失，药剂消耗量也高。本发明采用赤泥和钛白废液按照合理的工艺参数进行混合浸出，浸出液和浸出渣均控制呈中性，显著降低了两者分别处理过程中的药剂消耗，同时产生的浸出渣即为合格尾渣，碱含量小于0.5%，满足作为制备建筑材料、路基材料和环境吸附材料等的工业原料的要求。产生的中性浸出液中钒和钪的浓度均有所提高，而铁和钛等元素均沉淀至合格尾渣中，因此，可采用离子交换树脂进行分别回收钒和钪，树脂经解吸、沉淀、煅烧后可获得高纯度的五氧化二钒和三氧化二钪产品，吸附尾液也呈中性，没有污染，可以直接回收利用。
本发明的有益效果如下：
由于本发明利用以废制废、无废排放的思路将拜耳法赤泥和钛白废液混合浸出脱碱和提取稀贵金属，可使赤泥的脱碱率大于95%，钒浸出率大于70%，钪浸出率大于80%，浸出渣即为合格尾渣，呈中性，氧化钠含量小于5%，可以直接作为制备建筑材料、路基材料和环境吸附材料等的工业原料。浸出液也呈中性，且稀贵金属钪和钒得到富集，钛、铁、铝等均沉淀在合格尾渣中，有利于稀贵金属的分离提纯，因此可以采用阴离子树脂和阳离子树脂两段吸附分离提取其中的钒和钪，经解吸、沉淀、煅烧工艺后可分别获得纯度大于99.5%的五氧化二钒产品和纯度大于99.6%的三氧化二钪产品，工艺流程简单，没有药剂消耗，同时产生的吸附尾液也呈中性，没有污染，可以直接回收利用。
因此，本发明具有药剂消耗低、赤泥脱碱率高、流程简单、两种废弃物中稀贵金属的回收率高等特点，实现了以废制废和无废排放。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：
为避免重复叙述，现将本发明具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下：所述赤泥是拜耳法赤泥，赤泥中氧化钠含量大于6%，钒含量大于0.1%，钪含量大于0.01%；所述钛白废液pH值小于0.5，钪含量大于10ppm，钒含量大于50ppm，具体实施例中不再赘述。
实施例1
将钛白废液与赤泥按照液固质量比1~1.5:1混匀，浸出溶解工艺是温度为20~30℃、搅拌时间为240~280min、搅拌强度为600~700r/min，搅拌结束后混合矿浆进行过滤获得处理液和合格尾渣，赤泥的脱碱率大于98%，钒浸出率大于70%，钪浸出率大于80%；将处理液进行二级吸附作业，其过程是先将处理液进行阴离子树脂吸附，吸附尾液再进行阳离子树脂吸附得到合格尾液、饱和阴离子树脂和饱和阳离子树脂，其中阴离子树脂吸附采用大孔型阴离子树脂，吸附参数为液体流速1.0~1.6 mL/s，液固体积比为400~500：1；阳离子吸附采用螯合性阳离子树脂，吸附参数为液体流速0.1~0.3 mL/s，液固体积比为50~100：1；吸附饱和的阴离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的氢氧化钠溶液，解吸参数为液体流速2.6~3.2 mL/min，液固体积比为2~3：1，得到的含钒解吸液经铵盐沉淀煅烧后是纯度大于99.5%的五氧化二钒产品；吸附饱和的阳离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的盐酸溶液，解吸参数为液体流速1.8~2.4 mL/min，液固体积比为1~3：1，得到的含钪解吸液经草酸沉淀煅烧后是纯度大于99.6%的三氧化二钪产品。得到的合格尾渣pH值为7.2~7.5，氧化钠含量小于0.5%，合格尾渣直接堆存筑坝，或作为制备建筑材料、路基材料、环境吸附材料、光催化材料和土壤改良剂等工业原料；得到的合格尾液pH值为7.5~7.8，钪含量小于0.1ppm，钒含量低于0.5ppm，可以直接排放和利用。
实施例2
将钛白废液与赤泥按照液固质量比1.5~2:1混匀，浸出溶解工艺是温度为30~40℃、搅拌时间为280~320min、搅拌强度为500~600r/min，搅拌结束后混合矿浆进行过滤获得处理液和合格尾渣，赤泥的脱碱率大于98.5%，钒浸出率大于72%，钪浸出率大于83%；将处理液进行二级吸附作业，其过程是先将处理液进行阴离子树脂吸附，吸附尾液再进行阳离子树脂吸附得到合格尾液、饱和阴离子树脂和饱和阳离子树脂，其中阴离子树脂吸附采用大孔型阴离子树脂，吸附参数为液体流速0.6~1.0 mL/s，液固体积比为300~400：1；阳离子吸附采用螯合性阳离子树脂，吸附参数为液体流速0.3~0.5 mL/s，液固体积比为100~150：1；吸附饱和的阴离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的氢氧化钠溶液，解吸参数为液体流速2.0~2.6 mL/min，液固体积比为3~4：1，得到的含钒解吸液经铵盐沉淀煅烧后是纯度大于99.6%的五氧化二钒产品；吸附饱和的阳离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的盐酸溶液，解吸参数为液体流速1.2~1.8 mL/min，液固体积比为1~3：1，得到的含钪解吸液经草酸沉淀煅烧后是纯度大于99.7%的三氧化二钪产品。得到的合格尾渣pH值为6.8~7.2，氧化钠含量小于0.4%，合格尾渣直接堆存筑坝，或作为制备建筑材料、路基材料、环境吸附材料、光催化材料和土壤改良剂等工业原料；得到的合格尾液pH值为7.0~7.5，钪含量小于0.08ppm，钒含量低于0.3ppm，可以直接排放和利用。
实施例3
将钛白废液与赤泥按照液固质量比2~2.5:1混匀，浸出溶解工艺是温度为40~50℃、搅拌时间为320~360min、搅拌强度为400~500r/min，搅拌结束后混合矿浆进行过滤获得处理液和合格尾渣，赤泥的脱碱率大于99%，钒浸出率大于75%，钪浸出率大于85%；将处理液进行二级吸附作业，其过程是先将处理液进行阴离子树脂吸附，吸附尾液再进行阳离子树脂吸附得到合格尾液、饱和阴离子树脂和饱和阳离子树脂，其中阴离子树脂吸附采用大孔型阴离子树脂，吸附参数为液体流速0.2~0.6 mL/s，液固体积比为200~300：1；阳离子吸附采用螯合性阳离子树脂，吸附参数为液体流速0.5~0.8 mL/s，液固体积比为150~200：1；吸附饱和的阴离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的氢氧化钠溶液，解吸参数为液体流速1.4~2.0 mL/min，液固体积比为4~5：1，得到的含钒解吸液经铵盐沉淀煅烧后是纯度大于99.6%的五氧化二钒产品；吸附饱和的阳离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的盐酸溶液，解吸参数为液体流速0.8~1.2 mL/min，液固体积比为1~3：1，得到的含钪解吸液经草酸沉淀煅烧后是纯度大于99.7%的三氧化二钪产品。得到的合格尾渣pH值为6.5~6.8，氧化钠含量小于0.3%，合格尾渣直接堆存筑坝，或作为制备建筑材料、路基材料、环境吸附材料、光催化材料和土壤改良剂等工业原料；得到的合格尾液pH值为6.8~7.0，钪含量小于0.05ppm，钒含量低于0.1ppm，可以直接排放和利用。

Claims (5)

1.一种赤泥和钛白废液的处理工艺，其特征在于：所述工艺是采用以废制废获得合格尾渣、合格尾液和贵金属副产品，具体步骤如下：
a、混合浸出
将钛白废液与赤泥按照液固质量比1~2.5:1混匀，在温度为20~50℃的条件下搅拌240~360min，搅拌强度为400~700r/min；搅拌结束后对混合矿浆进行过滤获得处理液和合格尾渣，赤泥的脱碱率大于98%，钒浸出率大于70%，钪浸出率大于80%；合格尾渣合格尾渣直接堆存筑坝，或作为制备建筑材料、路基材料、环境吸附材料、光催化材料和土壤改良剂等工业原料；
b、二级吸附
将步骤a所得处理液进行二级吸附作业，其过程是先将处理液进行阴离子树脂吸附，吸附尾液后再进行阳离子树脂吸附得到合格尾液、饱和阴离子树脂和饱和阳离子树脂，其中阴离子树脂吸附采用大孔型阴离子树脂，吸附参数为液体流速0.2~1.6 mL/s，液固体积比为200~500：1；阳离子吸附采用螯合性阳离子树脂，吸附参数为液体流速0.1~0.8 mL/s，液固体积比为50~200：1；
c、分段解吸
对步骤b所得吸附饱和的阴离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的氢氧化钠溶液，解吸参数为液体流速1.4~3.2 mL/min，液固体积比为2~5：1，得到的含钒解吸液经铵盐沉淀煅烧后是纯度大于99.5%的五氧化二钒产品；吸附饱和的阳离子树脂进行解吸作业，解吸剂为质量百分比为1%~4%的盐酸溶液，解吸参数为液体流速0.8~2.4 mL/min，液固体积比为1~3：1，得到的含钪解吸液经草酸沉淀煅烧后是纯度大于99.6%的三氧化二钪产品。
2.根据权利要求1所述的赤泥和钛白废液的处理工艺，其特征在于：所述赤泥是拜耳法赤泥，赤泥中氧化钠含量大于6%，钒含量大于0.1%，钪含量大于0.01%。
3.根据权利要求1所述的赤泥和钛白废液的处理工艺，其特征在于：所述钛白废液pH值小于0.5，钪含量大于10ppm，钒含量大于50ppm。
4.根据权利要求1所述的赤泥和钛白废液的处理工艺，其特征在于：所述合格尾渣pH值为6.5~7.5，氧化钠含量小于0.5%。
5.根据权利要求1所述的赤泥和钛白废液的处理工艺，其特征在于：所述合格尾液的pH值为6.8~7.8，钪含量小于0.1ppm，钒含量低于0.5ppm。
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