[发明专利]钙铁榴石一步碱热法处理拜耳法赤泥生产铝酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明属于铝酸钠生产的技术领域，具体涉及一种钙铁榴石一步碱热法处理拜耳法赤泥生产铝酸钠的方法。

背景技术

赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥。赤泥的产出量，因矿石品位、生产方法、技术水平而异。我国每生产1t氧化铝，伴随着就会产生1.0～1.7t的赤泥，目前累积堆存的赤泥超过三亿吨。大量的赤泥不能得到有效利用，只能依靠大面积的堆场堆放，不但占用了大量土地，同时因为赤泥的高碱性，也对环境造成了严重污染。截止到2016年，累计堆存量达4亿吨以上，成为一大环保隐患。

由于氧化铝的生产方法不同，其生产的赤泥成分、性质、物相各异。拜耳法产生的赤泥中碱金属含量高；烧结法和联合法产生的赤泥CaO含量高，碱和铁含量较低。这种差异决定了赤泥利用的不同方法。国内外学者在赤泥的综合利用方面进行了大量卓有成效的研究，主要包括两个方面：一是提取赤泥中的有用组分，回收高价金属，如回收氧化铁、氧化铝、氧化钠、氧化硅、氧化钙、氧化锌等。二是将赤泥作为原材料用于制造低附加值的建筑材料，如做墙体材料、水泥、微晶玻璃等。但是由于赤泥中的碱含量较高，不利于赤泥在建筑材料中的应用。近年来，许多科研单位致力于赤泥中有用物质回收技术的开发，尤其是赤泥中铝和碱的回收。在我国铝资源短缺的背景下,如何实现对赤泥中的有价元素进行回收具有重要的现实意义，具有广阔的应用前景。

目前关于从赤泥中回收铝的方法主要有浮选，石灰烧结法及浸出等工艺。范先锋等人对拜耳法赤泥进行了浮选工艺研究。小型闭路浮选试验表明，可以丢弃45.74％的赤泥，回收65.52％的Al₂O₃，其中铝硅比为7.53的占62.01％，可直接返回拜尔法溶浸，而铝硅比4.78的占2.86％，可作为烧结法的原料。周秋生等采用烧结法处理拜耳法髙铁赤泥回收其中的氧化铝，熟料中的Al₂O₃回收率可达85％～90％。鲁桂林等研究了采用盐酸浸出赤泥中的氧化铝的工艺，采用二次浸出，其中氧化铝的浸出率可达89.0％。郑秀芳用碱石灰烧结法处理泡合的拜耳法赤泥和烧结法硅渣，氧化铝和氧化钠溶出率分别大于95％和97％。

关于赤泥脱碱的方法主要有石灰脱碱法、水洗脱碱法、盐类脱碱法、悬浮碳化脱碱法、石灰—硫酸联合脱碱法及其他新型脱碱方法，如离子膜脱碱法、细菌脱碱法和火法脱碱。然而，上述脱碱方法均存在不同程度的问题，在常压下石灰脱碱法效果不理想而在高压下则成本较高；水洗法脱除效率较低，仅能洗掉附着碱而对结合碱无效；氯化镁和氯化铵脱碱法中的氯离子会腐蚀设备并不利于后续赤泥的应用；CO₂悬浮脱碱法，其中的CO₂仅对赤泥中的Na₂O·Al₂O₃、Na₂SiO₃和Na₂CO₃起作用，却对Na₂O·Al₂O₃·1.7SiO₂·nH₂O不起作用，而赤泥中大部分的钠是以Na₂O·Al₂O₃·1.7SiO₂·nH₂O的形态存在，因此该方法脱除效率不髙；石灰一硫酸联合脱碱法中，酸法与碱法并存，易浪费原料，同时工艺较复杂，且使用了高压釜，成本较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种钙铁榴石一步碱热法处理拜耳法赤泥生产铝酸钠的方法，利用一步碱热法，将氧化铝工业产生的赤泥作为原料，与铁酸钠(或铁酸钙)及活性石灰混合后高温溶出，使赤泥中的铝和钠以铝酸钠形式进入溶液，而硅、铁和钙以钙铁榴石的形式留在溶出渣中。本发明的方法回收了赤泥中的氧化铝，实现了固体废弃物的回收利用，达到了资源绿色利用的效果。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种钙铁榴石一步碱热法处理拜耳法赤泥生产铝酸钠的方法，包括下述步骤，

S1：将赤泥、铁酸钠(或铁酸钙)、活性石灰及循环母液混合制备成原料矿浆；

S2：将原料矿浆进行碱热溶出反应，反应结束后得到溶出矿浆；