一種從赤泥中回收氧化鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從赤泥中回收氧化鋁的方法。所述方法包括以下步驟：將赤泥壓濾再加熱干燥后，然后磨成細(xì)粉；將磨細(xì)后的赤泥與硫酸銨混合后進(jìn)行燒結(jié)生成固體混合物和氨氣；將燒結(jié)后生成的固體混合物倒入水中進(jìn)行加熱溶出，過濾分離得到含有硫酸鋁銨的溶液；氨氣經(jīng)除塵脫硫后用水吸收生成氨水；將含有硫酸鋁銨的鹽溶液進(jìn)行結(jié)晶得到粗鋁銨；將固體的硫酸鋁銨溶解于熱水中再冷卻結(jié)晶除雜；二次結(jié)晶后的精鋁銨溶于水后與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁和硫酸銨；將氫氧化鋁進(jìn)行焙燒后得到氧化鋁。本發(fā)明從赤泥中提取氧化鋁的方法并將氨氣和硫酸銨循環(huán)利用，這樣可以降低成本、減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
【專利說明】一種從赤泥中回收氧化鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種赤泥回收利用的方法，尤其涉及一種從赤泥中提取氧化鋁的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]赤泥主要來(lái)自于生產(chǎn)氧化鋁的副產(chǎn)物，一個(gè)氧化鋁廠每年要排出幾十到數(shù)百萬(wàn)噸的赤泥(干量)，赤泥漿龐大的體積和腐蝕性是赤泥堆放的難題，赤泥堆放造成的環(huán)境影響除占用大量土地外，其附液中的堿和硫酸鹽下滲還可能對(duì)地下水和土壤產(chǎn)生污染，改變土壤的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，造成大面積的土壤鹽堿化，使土壤板結(jié)。隨著我國(guó)鋁土礦資源和土地資源的逐漸短缺，從赤泥中回收氧化鋁的技術(shù)符合減量化、資源化的原則。
[0003]目前對(duì)赤泥的綜合利用，主要包括兩個(gè)方面的工作:一是提取赤泥中的有用組分，回收稀有金屬，缺點(diǎn)是回收成本高，回收率低；二是將赤泥作為大宗材料的原料，整體加以綜合利用，缺點(diǎn)是原料價(jià)格較低，難以創(chuàng)造更高的附加值。從資源利用、防治污染和保護(hù)土地資源綜合考慮，解決這一問題的最佳方式是先回收赤泥中的氧化鋁，拜耳法工藝中的赤泥含有18%—26%的氧化鋁，再把赤泥整體應(yīng)用于生產(chǎn)水泥和其它材料，將赤泥徹底消化掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有赤泥沒有得到充分利用的現(xiàn)狀，提供一種從赤泥中回收氧化鋁的
方法。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0006]步驟1:將赤泥壓濾、干燥后，再磨成細(xì)粉；
[0007]步驟2:將磨細(xì)后的赤泥與硫酸銨混合后進(jìn)行燒結(jié)生成固體混合物和氨氣；
[0008]步驟3:將燒結(jié)后生成的固體混合物倒入水中進(jìn)行加熱溶出，過濾分離得到含有硫酸鋁銨的溶液；
[0009]步驟4:氨氣經(jīng)除塵脫硫后用水吸收生成氨水，回收的氨水經(jīng)濃縮處理后作為氨分工段的原料；
[0010]步驟5:將含有硫酸鋁銨的溶液進(jìn)行結(jié)晶過濾分離得到固體的粗硫酸鋁銨晶體和硫酸銨溶液，對(duì)硫酸銨溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨晶體，作為燒結(jié)的原料循環(huán)使用；
[0011]步驟6:將固體的硫酸鋁銨溶解于熱水中再冷卻結(jié)晶去除雜質(zhì)；
[0012]步驟7:將固體的硫酸鋁銨溶解后配制成溶液與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁和硫酸銨；
[0013]步驟8:將氫氧化鋁進(jìn)行焙燒后得到氧化鋁。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0015]進(jìn)一步，所述步驟I中干燥溫度為60°C~200°C，細(xì)粉顆粒在200目~1000目。
[0016]進(jìn)一步，所述步驟2中燒結(jié)溫度為280°C~600°C，加熱時(shí)間0.5小時(shí)~6小時(shí)，赤泥和硫酸銨的質(zhì)量比為1:0.5~1:5。
[0017]進(jìn)一步，所述步驟3中溶出溫度為70°C~140°C，溶出時(shí)間為0.2小時(shí)~4小時(shí)。
[0018]進(jìn)一步，所述步驟5中硫酸銨為蒸發(fā)結(jié)晶，將溶出液蒸發(fā)至溶液濃度為40%~90%。
[0019]進(jìn)一步，所述步驟6中的硫酸鋁銨通過水在常壓或者在表壓為0.lkgf/cm2~5kgf/cm2下溶解溫度為85°C~125°C，冷卻結(jié)晶溫度為(TC~40°C。
[0020]9.進(jìn)一步，所述步驟7中精鋁銨溶液的濃度為0.lmol/L~lmol/L，氨水的濃度為1%~25%。精鋁銨溶液與氨水在溫度為30°C~60°C下反應(yīng)0.5小時(shí)~3小時(shí)。其中所述NH3和NH4Al (SO4) 2的摩爾之比為3:1~4:1。
[0021]10.進(jìn)一步，所述步驟8中焙燒溫度為600°C~1400°C。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明從赤泥中回收氧化鋁的方法制備硫酸鋁銨并聯(lián)產(chǎn)氨氣，這樣就使得燒結(jié)分解產(chǎn)生的氨氣在除塵脫硫后純度較高，便于后續(xù)氨分工段利用；溶出過后的粗鋁銨溶液經(jīng)離心分離、過濾的硫酸銨溶液再經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶，達(dá)到回收硫酸銨的目的，再回到前端作為燒結(jié)的原料；將硫酸鋁銨溶解配置成溶液再與氨水進(jìn)行反應(yīng)，這樣得到的氫氧化鋁的粒徑范圍容易控制，能從325目的網(wǎng)孔漏過的顆粒的數(shù)量占所有顆粒數(shù)量小于2.5%，最后經(jīng)過焙燒后得到的氧化鋁也容易達(dá)到冶金級(jí)的粒度要求；反應(yīng)結(jié)束后得到的殘?jiān)啃?，并且殘?jiān)饕煞譃槎趸瑁衫闷渖a(chǎn)水泥、燒磚或鋪路等；方法簡(jiǎn)單、副產(chǎn)物少且易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明從赤泥中回收氧化鋁的方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0025]圖1為本發(fā)明從赤泥中回收氧化鋁的方法的流程示意圖。如圖1所示，所述方法包括以下步驟:
[0026]步驟1:將赤泥壓濾再加熱干燥后，然后磨成細(xì)粉。
[0027]所述赤泥壓濾一般用板框壓濾機(jī)，使含水率降到40%以下，再用空心槳葉干燥機(jī)干燥，再將其磨細(xì)至200目~1000目，以便增大和硫酸銨接觸的比表面積。
[0028]步驟2:將磨細(xì)后的赤泥與硫酸銨混合后進(jìn)行燒結(jié)生成固體混合物和氨氣。
[0029]所述赤泥和硫酸銨混合的質(zhì)量比為1:0.5~1: 5，經(jīng)混料機(jī)充分混合3~5分鐘，混合后由皮帶機(jī)或螺旋輸`送機(jī)送到環(huán)形燒結(jié)爐，燒結(jié)溫度為280°C~600°C，燒結(jié)時(shí)間0.5小時(shí)~6小時(shí)后即可出料。
[0030]步驟3:將燒結(jié)后生成的固體混合物倒入水中進(jìn)行加熱溶出，過濾分離得到含有硫Ife招按的溶液。
[0031]將燒結(jié)后生成的固體物通過水70°C~140°C進(jìn)行溶出，溶出后的固體殘?jiān)ㄟ^過濾分離，接著再洗滌后得到硫酸鋁銨的溶液。優(yōu)選的，將燒結(jié)后生成的固體物用水在700C _140°C的溫度下溶出，可以獲得較高的氧化鋁溶出率，其溶出率可達(dá)到> 90%，所述氧化鋁溶出率是指溶解到溶液中的鋁占粉煤灰中百分含量，氧化鋁溶出率越高說明粉煤灰的利用效果越好。
[0032]步驟4:氨氣經(jīng)除塵脫硫后用水吸收生成氨水，回收的氨水經(jīng)濃縮處理后作為氨分工段的原料。
[0033]利用高溫時(shí)氨氣更容易逸出的特點(diǎn)，將氨氣與二氧化硫等其它雜質(zhì)分離，經(jīng)濃縮處理的氨水濃度可達(dá)12%~18%。
[0034]步驟5:將含有硫酸鋁銨的溶液進(jìn)行結(jié)晶過濾分離得到固體的粗硫酸鋁銨晶體和硫酸銨溶液，對(duì)硫酸銨溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨晶體，作為燒結(jié)的原料循環(huán)使用。
[0035]硫酸銨的溶解度隨溫度的變化較小，因此通過蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨晶體，將硫酸銨溶液蒸發(fā)至溶液濃度為40%~90%。
[0036]步驟6:將固體的硫酸鋁銨溶解于熱水中再冷卻結(jié)晶去除雜質(zhì)得到精鋁銨。
[0037]由于在采用硫酸銨法進(jìn)行燒結(jié)反應(yīng)時(shí)，赤泥中氧化鐵等含鐵物質(zhì)也會(huì)發(fā)生反應(yīng)而生成可溶性的鐵鹽，因而溶出液中會(huì)含有部分的鐵離子，過多的鐵離子存在會(huì)影響氧化鋁的純度和品質(zhì)，因此需要去除硫酸鋁銨的溶液中的鐵離子雜質(zhì)，主要通過降溫結(jié)晶得到固體的硫酸鋁銨，如果有必要，還可以對(duì)得到的固體硫酸鋁銨重新溶解，再進(jìn)行重結(jié)晶除雜，從而得到高純硫酸鋁銨。
[0038]降溫結(jié)晶的主要原理就是利用硫酸鋁銨在不同溫度下的溶解度的不同，硫酸鋁銨的溶解度隨著溫度的升高而逐漸升高。采用降溫結(jié)晶的方法可以使得溶出液達(dá)到過飽和從而使得硫酸鋁銨晶體析出，溫度在0°c~20°C，結(jié)晶時(shí)間在2小時(shí)~5小時(shí)之間。
[0039]步驟7:將固體的精鋁銨溶解后配制成溶液與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁和硫酸銨。
[0040]所述硫酸鋁銨溶液的濃度為0.lmol/L~lmol/L，氨水的濃度為3%~25%。由于氫氧化鋁在生成過程中會(huì)夾雜雜質(zhì)`硫酸銨，因此需要將生成的氫氧化鋁和硫酸銨進(jìn)行洗滌過濾，以便除去其中的雜質(zhì)，進(jìn)入液相后的硫酸銨經(jīng)蒸發(fā)后，還可以循環(huán)使用。所述與固體硫酸鋁銨反應(yīng)的氨氣可以使用燒結(jié)時(shí)生成的氨氣。
[0041]步驟8:將氫氧化鋁進(jìn)行焙燒后得到氧化鋁。
[0042]所述焙燒溫度在600°C~1400°C之間，焙燒時(shí)間在Ih~18h。
[0043]本發(fā)明從赤泥中回收氧化鋁的方法在對(duì)赤泥進(jìn)行上述操作，提取氧化鋁后殘?jiān)闹饕煞质嵌趸瑁梢杂糜谏a(chǎn)水泥、磚，也可以用作其它建筑材料。
[0044]本發(fā)明所采用的從赤泥中回收氧化鋁的方法，主要是基于以下化學(xué)原理:
[0045]硫酸銨的分解反應(yīng):(NH4)2S04=NH4HS04+NH3
[0046]燒結(jié)反應(yīng):4NH4HS04+A1203=2NH4A1(SO4) 2+2NHs+3H20
[0047]3 (NH4) 2S04+A1203=A12 (SO4) 3+6NH3+3H20
[0048]分解反應(yīng):NH4Al(SO4) 2 〃 12H20+3NH3=A1 (OH) 3+2 (NH4) 2S04+9H20
[0049]Al2 (SO4) 3+6NH3+6H20=2Al (OH) s+3 (NH4) 2S04
[0050]下面分三個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的從赤泥中回收氧化鋁的方法作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0051]實(shí)施例1
[0052]將含有氧化鋁18%的赤泥干燥后磨細(xì)到200目，按赤泥和硫酸銨的質(zhì)量比為1:0.5稱量磨細(xì)后的混合料進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為280°C，燒結(jié)時(shí)間為0.5小時(shí)。將燒結(jié)熟料用水在常壓下于75°C溶出，所得到粗鋁銨溶液中氧化鋁的溶出率為75%，將硫酸鋁銨溶液降溫至10°C結(jié)晶，粗鋁銨溶液經(jīng)重結(jié)晶去除鐵、鈦等雜質(zhì)得到精鋁銨晶體，再將所得到的精鋁銨晶體溶解配制成0.lmol/L的硫酸鋁銨溶液，再通入氨水使其分解，NH3與硫酸鋁銨的摩爾比為3.2:1，反應(yīng)溫度30°C,反應(yīng)0.5h后，經(jīng)洗漆過濾后得到氫氧化招固體,在600°C焙燒Ih后，得到氧化鋁產(chǎn)品，所得到氧化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)的化學(xué)成分為=Fe2O3:0.02%, SiO2:0.02%。
[0053]實(shí)施例2
[0054]將含有氧化鋁22%的赤泥干燥后磨細(xì)到600目，按赤泥和硫酸銨的質(zhì)量比為1:3稱量磨細(xì)后的混合料進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為420°C，燒結(jié)時(shí)間為2.5小時(shí)。將燒結(jié)熟料用水在常壓下于98°C溶出，所得到粗鋁銨溶液中氧化鋁的溶出率為85%，將硫酸鋁銨溶液降溫至10°C結(jié)晶，粗鋁銨溶液經(jīng)重結(jié)晶去除鐵、鈦等雜質(zhì)得到精鋁銨晶體，再將所得到的精鋁銨晶體溶解配制成0.22mol/L的硫酸鋁銨溶液，再通入氨水使其分解，NH3與硫酸鋁銨的摩爾比為4 反應(yīng)溫度55°C,反應(yīng)2h后，經(jīng)洗漆過濾后得到氫氧化招固體,在1100°C焙燒8h后，得到氧化鋁產(chǎn)品，所得到氧化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)的化學(xué)成分為=Fe2O3:0.03%, SiO2:0.02%。
[0055]實(shí)施例3
[0056]將含有氧化鋁25%的赤泥干燥后磨細(xì)到1000目，按赤泥和硫酸銨的質(zhì)量比為1:5稱量磨細(xì)后的混合料進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為580°C，燒結(jié)時(shí)間為6小時(shí)。將燒結(jié)熟料用水在5kgf/cm2下于140°C溶出，所得到粗鋁銨溶液中氧化鋁的溶出率為90%，將硫酸鋁銨溶液降溫至5°C結(jié)晶，粗鋁銨溶液經(jīng)重結(jié)晶去除鐵、鈦等雜質(zhì)得到精鋁銨晶體，再將所得到的粗鋁銨晶體溶解配制成0.5mol/L的硫酸鋁銨溶液，再通入氨水使其分解，NH3與硫酸鋁銨的摩爾比為4..I，反應(yīng)溫度60°C,反應(yīng)3h后,經(jīng)洗漆過濾后得到氫氧化招固體,在1350°C焙燒18h后，得到氧化鋁產(chǎn)品，所得到氧化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)的化學(xué)成分為=Fe2O3:0.01%, SiO2:0.01%。
[0057]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，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】
1.一種從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1:將赤泥壓濾、干燥后，然后磨成細(xì)粉； 步驟2:將磨細(xì)后的赤泥與硫酸銨混合后進(jìn)行燒結(jié)生成固體混合物和氨氣； 步驟3:將燒結(jié)后生成的固體混合物倒入水中進(jìn)行加熱溶出，過濾分離得到含有硫酸鋁銨的溶液； 步驟4:氨氣經(jīng)除塵脫硫后用水吸收生成氨水，回收的氨水作為氨分工段的原料； 步驟5:將含有硫酸鋁銨的溶液進(jìn)行結(jié)晶過濾分離得到固體的粗鋁銨和硫酸銨溶液，對(duì)硫酸銨溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨晶體，作為燒結(jié)的原料循環(huán)使用； 步驟6:將粗鋁銨溶解于熱水中再冷卻結(jié)晶去除雜質(zhì)得到精鋁銨； 步驟7:將精鋁銨溶解后配制成溶液與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁和硫酸銨； 步驟8:將氫氧化鋁進(jìn)行焙燒后得到氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟I中加熱干燥溫度為60°C~200°C，赤泥細(xì)粉顆粒在200目~1000目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟2中燒結(jié)溫度為280°C~600°C，加熱時(shí)間0.5小時(shí)~6小時(shí)，赤泥和硫酸銨的質(zhì)量比為1:0.5~1:5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟3中溶出溫度為70°C~140°C，溶出時(shí)間為0.2小時(shí)~4小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟5中硫酸銨為蒸發(fā)結(jié)晶，，將溶出液蒸發(fā)至溶液濃度為40%~90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟6中的硫酸鋁銨通過水在常壓或者在表壓為0.1kgf/cm2~5kgf/cm2下溶解，溫度為85°C~125°C，冷卻結(jié)晶溫度為0°C~40°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟7中精鋁銨溶液的濃度為0.lmol/L~lmol/L，氨水的濃度為1%~25%。精鋁銨溶液與氨水在溫度為30°C~60°C下反應(yīng)0.5小時(shí)~3小時(shí)。其中所述NH3和NH4Al (SO4)2的摩爾之比為3:I~4:1 o
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟8中焙燒溫度為600°C~1400°C。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK103626213SQ201310672025
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】張開元, 王洪, 高延強(qiáng), 趙宏彬 申請(qǐng)人:北京世紀(jì)地和控股有限公司