一種拜耳法赤泥中鋁堿浸取與氧化鋁分解母液蒸發(fā)排鹽的聯(lián)合生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氧化鋁生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及拜耳法赤泥綜合利用及氧化鋁蒸發(fā)工序節(jié) 能降耗領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于工業(yè)生產(chǎn)的氧化鋁生產(chǎn)方法有拜耳法、燒結(jié)法及聯(lián)合法三種，其中90%以上 是采用拜耳法生產(chǎn)的。我國鋁土礦資源98%以上為一水硬鋁石，拜耳法工藝的溶出溫度通 常在240~260°C，溶出液濃度為240~300g/L Na20。因礦石品位不同，每生產(chǎn)1噸氧化 鋁約產(chǎn)出0. 6t~I. 5t赤泥，國內(nèi)赤泥累積堆存量近3億噸。2011年我國氧化鋁產(chǎn)量達(dá)到 3417. 6萬噸，外排赤泥超過5000萬噸，2012年我國氧化鋁產(chǎn)量比上年增長10. 3%，外排赤泥 亦同比增長。赤泥的主要處理方式為筑壩堆存赤泥堆場造成土壤堿化，污染地下水源，帶來 嚴(yán)重的環(huán)境問題，成為我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的棘手問題。國內(nèi)外研究人員對赤泥綜合利 用做了大量工作，在水泥添加材料及筑路材料等領(lǐng)域取得了一些應(yīng)用，但受限于經(jīng)濟(jì)等因 素未能實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，赤泥綜合利用率約為4%。
[0003] 蒸發(fā)工序是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝中十分重要的工序，其任務(wù)是平衡氧化鋁生產(chǎn) 過程中的水量和排除雜質(zhì)鹽類。據(jù)第十屆氧化鋁技術(shù)信息交流會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，蒸發(fā)能耗約占 氧化鋁生產(chǎn)能耗的20%~25%，汽耗占總汽耗的48%~52%，成本占生產(chǎn)成本的10%~12%。 我國氧化鋁工藝的蒸發(fā)裝置存在蒸汽消耗高、循環(huán)效率低、易結(jié)垢、蒸水能力達(dá)不到設(shè)計值 等諸多弊端，使蒸發(fā)成為我國氧化鋁生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。目前蒸發(fā)工藝多在降膜蒸發(fā)器中蒸 發(fā)增濃，溶液中雜質(zhì)鹽類析出之前再進(jìn)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器蒸發(fā)析鹽。強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器循環(huán)速 度高、效率高，能較好地適應(yīng)有固體析出條件下的蒸發(fā)，但其循環(huán)量大，動力消耗高，加熱面 能耗約〇· 3~I. 8kw/m2。
[0004] 專利CN101538058B、CN101607725B提供了兩種從赤泥中回收氧化鋁和氧化鈉的 方法；專利CN103030160A公開了一種快速從拜耳法赤泥中回收氧化鋁和氧化鈉的方法，可 以實現(xiàn)鋁硅高效分離以及鋁酸鈉溶液的深度結(jié)晶。以上專利的流程對鋁酸鈉結(jié)晶過程要求 高，結(jié)晶母液經(jīng)過蒸發(fā)之后才能實現(xiàn)介質(zhì)的循環(huán)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明結(jié)合專利CN103030160A的拜耳法赤泥處理技術(shù)，以鋁酸鈉的深度結(jié)晶及 物料的全循環(huán)利用為目標(biāo)，結(jié)合水化學(xué)法赤泥溶出液堿濃度高，分子比高等優(yōu)點(diǎn)，聯(lián)合現(xiàn)有 拜耳法蒸發(fā)工藝，實現(xiàn)蒸發(fā)母液中雜質(zhì)鹽類的快速析出，析鹽后的溶液再次進(jìn)入蒸發(fā)器增 濃。由于鹽類在進(jìn)入蒸發(fā)器時已經(jīng)析出，蒸發(fā)器的效率可大幅度提高，增濃后的蒸發(fā)母液進(jìn) 行鋁酸鈉深度結(jié)晶，結(jié)晶母液可以滿足拜耳法赤泥的溶出。
[0006] 利用該方法，可將水化學(xué)法處理拜耳法赤泥的工藝較好地與現(xiàn)有的拜耳法工藝銜 接，減少設(shè)備投資，同時可以降低拜耳法循環(huán)母液中的碳酸鈉含量，降低蒸發(fā)工序能耗。所 述的聯(lián)合生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
[0007] 1)將拜耳法赤泥、堿液、石灰混合，調(diào)配后進(jìn)行溶出，得到溶出漿液。溶出漿液液 相中堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~80%，堿與干基赤泥的質(zhì)量比為2:1~10:1，溶出漿液固相中 CaO與SiO2的質(zhì)量比為1:1~3. 8:1 ;
[0008] 2)溶出漿液經(jīng)過濾，得到溶出液和赤泥，赤泥經(jīng)脫鈉后外排；
[0009] 3)分解母液經(jīng)過蒸發(fā)器增濃之后，得到蒸發(fā)出料。蒸發(fā)出料苛堿濃度為 200-300g/L，分子比為 2. 8-3. 2 ;
[0010] 4)將步驟2)得到的溶出液與步驟3)得到的蒸發(fā)出料混合，碳酸鈉、硫酸鈉等雜質(zhì) 鹽類快速結(jié)晶析出，混合漿液經(jīng)過沉降，得到溢流和底流，底流去苛化工序；
[0011] 5)將步驟4)得到的溢流去蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮，得到蒸發(fā)母液；
[0012] 6)將步驟5)得到的蒸發(fā)母液冷卻至30~90°C，結(jié)晶3~10小時后進(jìn)行液固分 離，得到水合鋁酸鈉晶體濾渣和結(jié)晶母液；
[0013] 7)步驟6)得到的結(jié)晶母液，經(jīng)過補(bǔ)堿調(diào)配合格后，進(jìn)行拜耳法赤泥的水化學(xué)法循 環(huán)溶出。步驟6)得到的水合鋁酸鈉晶體濾渣，經(jīng)過溶解脫硅后，得到分解前液，經(jīng)分解工序， 得到氫氧化鋁沉淀，洗滌后煅燒，得到氧化鋁產(chǎn)品，分解母液去蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮；
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明聯(lián)合生產(chǎn)方法實施方案的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0015] 以河南某氧化鋁廠的拜耳法赤泥作為原料，赤泥組成、蒸發(fā)出料成分如表1、表2 所述：
[0016] 表1赤泥成分
[0017]
【主權(quán)項】
1. 一種水化法處理拜耳法赤泥與氧化鋁分解母液蒸發(fā)排鹽聯(lián)合生產(chǎn)方法，其特征在 于，包括如下步驟： 1) 將鋁土礦在重量比濃度為30%~80%的堿溶液中進(jìn)行溶出，堿溶液與干基赤泥的質(zhì) 量比為2:1~10:1，溶出漿液固相中CaO與SiO 2的質(zhì)量比為1:1~3.8:1 ; 2) 步驟1)得到的溶出漿液經(jīng)過濾得到溶出液和赤泥； 3) 蒸發(fā)出料苛堿濃度為200-320g/L，與步驟2)得到的溶出液混合，混合液苛堿濃度為 320-450g/L，分子比為2. 8~9,進(jìn)行沉降析鹽，得到溢流和底流； 4) 步驟3)得到的溢流液經(jīng)過蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮，得到的蒸發(fā)母液苛堿濃度為450-580g/ L，分子比為2.8~9 ; 5) 蒸發(fā)母液深度結(jié)晶的溫度為30~90°C，結(jié)晶時間為3~10小時，結(jié)晶母液分子比 為22~30 ; 6) 將步驟5)得到的晶體濾渣用水或稀堿液溶解，然后脫硅后進(jìn)行分解，分解得到的氫 氧化鋁洗滌后焙燒，得到氧化鋁產(chǎn)品。
2. 按權(quán)利要求1所述的水化法處理拜耳法赤泥與氧化鋁分解母液蒸發(fā)排鹽聯(lián)合生產(chǎn) 方法，其特征在于，該方法將水化法處理拜耳法赤泥溶出液與蒸發(fā)工序的料液進(jìn)行混合，利 用水化法赤泥溶出液堿濃度高的特點(diǎn)，使接近碳酸鈉飽和點(diǎn)的蒸發(fā)料液快速析出碳酸鈉、 硫酸鈉等雜質(zhì)鹽類。
3. 按權(quán)利要求1所述的水化法處理拜耳法赤泥與氧化鋁分解母液蒸發(fā)排鹽聯(lián)合生產(chǎn) 方法，其特征在于，蒸發(fā)器主要用來濃縮堿液，碳酸鈉、硫酸鈉等雜質(zhì)鹽類不在蒸發(fā)器內(nèi)析 出，有效避免了加熱面的結(jié)垢，從而顯著提高蒸發(fā)效率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及拜耳法赤泥中鋁堿浸取及氧化鋁蒸發(fā)工序強(qiáng)化排鹽聯(lián)合生產(chǎn)方法，包括如下步驟：拜耳法赤泥中鋁在高堿溶液中溶出、提鋁后的赤泥提堿、赤泥溶出液與蒸發(fā)工序出料混合沉降析鹽、析鹽后料液再次蒸發(fā)、蒸發(fā)母液深度結(jié)晶提鋁、結(jié)晶母液循環(huán)溶出拜耳法赤泥。該方法所述堿溶液為NaOH溶液或KOH溶液；該方法赤泥中的氧化鋁、氧化鈉回收率均在82%以上；該方法能顯著降低蒸發(fā)工序的能耗。
【IPC分類】C01F7-02
【公開號】CN104743586
【申請?zhí)枴緾N201310741424
【發(fā)明人】張亦飛, 郭濤, 曹紹濤, 張懿
【申請人】中國科學(xué)院過程工程研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月27日