一种赤泥全资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及一种赤泥回收高纯氧化铝氧化铁钪钒钛镓和稀土元素的方法。
背景技术
赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产一吨氧化铝，大约产生赤泥0.8—1.5吨。我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝2378万吨，约占世界总产量的30％，产生的赤泥近3000万吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4％，累积堆存量达到2亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。目前，赤泥综合利用仍属世界性难题,国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处置方式。我国赤泥综合利用工作近年来得到各方面的高度重视，开展了跨学科、多领域的综合利用技术研究工作，如赤泥提取有价金属，配料生产水泥、建筑用砖、矿山胶结充填胶凝材料、路基固结材料和高性能混凝土掺合料、化学结合陶瓷(CBC)复合材料、保温耐火材料、环保材料等。
当前赤泥综合利用存在的主要问题：(1)缺乏大量消纳赤泥和具有产业竞争力的关键技术。赤泥具有碱性强、比表面积大、各种组分互相包裹、嵌布等特征，使其综合利用难以借鉴其他领域一些成熟的工艺、技术和设备，在我国尚未形成高效利用和适于大规模推广的技术支撑体系。(2)缺乏相应标准，产品市场认可度低。当前，已经开发出的部分赤泥综合利用产品，由于缺少国家标准或行业标准的支撑，如赤泥作建筑材料，只有参照其他同类产品标准，市场认可度低，造成产品应用受到限制，难以大规模推广。(3)缺乏针对性的扶持政策。在我国现行财税优惠政策中，未充分考虑赤泥强碱性造成综合利用难度远大于其他工业废渣的特殊性，缺乏有针对性的扶持政策，企业利用赤泥的积极性不高。(4)对赤泥的综合利用重视程度有待提高。赤泥综合利用是氧化铝企业的非主营业务，处于产业的末端，经济效益差，多数企业采取一堆了之的处置方式。赤泥堆存的环境风险和安全隐患具有长期性和隐蔽性，导致企业和相关部门的重视程度不够。
发明内容
本发明的目的在于提供一种赤泥全资源化利用的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种赤泥全资源化利用的方法，具体包括以下步骤：
1)洗涤赤泥回收氢氧化钠：渣库赤泥加水后通过分散机细碎后泵入CCD浓密机洗涤系统，洗涤渣送赤泥浓酸浸出化合工段，洗涤清液送MVR蒸发浓缩工段，回收氢氧化钠返回铝厂使用；
2)浓酸回转窑搅拌浸出赤泥洗涤渣：根据赤泥中能和硫酸反应的化学元素摩尔量的0.8-1.5倍，加入50-98％的硫酸在衬有瓷砖防腐过的带尾气回收净化系统的回转窑内混合反应1-3小时，使硫酸和赤泥在回转窑内混合均匀，反应时间1-3小时，浸出反应结束用水或渣洗涤液体溶解反应后料浆，然后采用深锥高效斜板浓密机固液分离；
3)将步骤2)得到的浸出渣用于生产水玻璃和建筑陶粒：将步骤2)得到的浸出逆流洗涤渣通过和氢氧化钠在180℃反应1-8小时得到水玻璃料浆然后固液分离，得工业级水玻璃和固体渣，固体渣通过1级以上水洗，洗涤渣中添加胶凝材料，生产免烧砖或陶粒；
步骤4)用液氨或氨水调节浸出液PH值沉淀硫酸铝铵：溢流清液用氨气或氨水中和到PH＝1-3，温度10-50℃，同时根据需要补加硫酸铵沉淀出硫酸铝铵；陈化20-120min后离心过滤，液体生产氧化铁红，固体硫酸铝铵经过洗涤送铝盐车间，生产冰晶石、结晶氯化铝、碳酸铝铵、氧化铝；
步骤5)沉淀硫酸铝铵后液生产氧化铁红：沉淀硫酸铝铵后的液体送入事先加好晶种调好PH配好底料的10-500m3的反应罐，同时向反应罐内加入氨气、液氨、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的至少一种，控制温度40-100℃，控制PH2.2-5.5，反应时间30-180min，然后固液分离，固体为氧化铁红干燥磨粉后得成品氧化铁红，除铁后液去下一工段；
步骤6)离子交换富集钪、钒、钛、镓：将步骤5)得到的除铁后液泵入反应罐，通氨气或氨水调PH值5-5.5，反应时间120min，温度10-80℃，进行深度净化铁硅铝，净化铁硅铝反应结束后进行固液分离；固液分离后深度净化硅铝液体送入装有阳离子交换树脂罐，逆流交换吸附钪、钒、钛、镓元素，树脂吸附饱和后，用硫酸盐酸硝酸、有机酸、硫酸铵溶液中的至少一种进行反洗，对反洗液体用草酸沉淀回收稀土草酸盐；用氢氧化钠溶液反萃钪、钒、钛、镓的氢氧化物、碳酸盐直接进入萃取系统分离提纯钪、钒、钛、镓，沉淀稀土后液体送去MVR蒸发器蒸发结晶回收硫酸铵；
步骤7)MVR蒸发结晶硫酸铵：将步骤6)得到的吸附稀土元素后液一部分返回沉淀铵明矾，另一部分采用MVR蒸发结晶器蒸发回收硫酸铵，固体沉淀渣逆流洗涤后用于生产陶粒或建材。
本发明优点在于：本发明生产的氧化铁红不需要煅烧即可得到颜色鲜艳的颜料级氧化铁红，且可以生产大颗粒冶炼级氧化铝，人造冰晶石，还可以生产出工业级钛、钪、钒、镓、铼和稀土的纯氧化物，真正可以做到了赤泥的全资源化回收，本工艺简单成本低，容易大规模生产。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，并不是对本发明的限制。
实施例1
一种赤泥全资源化利用的方法，具体包括以下步骤：
1)洗涤赤泥回收氢氧化钠：渣库赤泥加水后通过分散机细碎后泵入CCD浓密机洗涤系统，洗涤渣送赤泥浓酸浸出化合工段，洗涤清液送MVR蒸发浓缩工段，回收氢氧化钠返回铝厂使用；
2)浓酸回转窑搅拌浸出赤泥洗涤渣：根据赤泥中能和硫酸反应的化学元素摩尔量的0.8倍，加入50％的硫酸在衬有瓷砖防腐过的带尾气回收净化系统的回转窑内混合反应1小时，使硫酸和赤泥在回转窑内混合均匀，反应时间1-3小时，浸出反应结束用水或渣洗涤液体溶解反应后料浆，然后采用深锥高效斜板浓密机固液分离；
3)将步骤2)得到的浸出渣用于生产水玻璃和建筑陶粒：将步骤2)得到的浸出逆流洗涤渣通过和氢氧化钠在180℃反应1小时得到水玻璃料浆然后固液分离，得工业级水玻璃和固体渣，固体渣通过1级以上水洗，洗涤渣中添加胶凝材料，生产免烧砖或陶粒；
步骤4)用液氨或氨水调节浸出液PH值沉淀硫酸铝铵：溢流清液用氨气或氨水中和到PH＝1.8-2.2，温度10-50℃，同时根据需要补加硫酸铵沉淀出硫酸铝铵；陈化20-120min后离心过滤，液体生产氧化铁红，固体硫酸铝铵经过洗涤送铝盐车间，生产冰晶石、结晶氯化铝、碳酸铝铵、氧化铝；
步骤5)沉淀硫酸铝铵后液生产氧化铁红：沉淀硫酸铝铵后的液体送入事先加好晶种调好PH配好底料的10-500m3的反应罐，同时向反应罐内加入氨气、液氨、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的至少一种，控制温度40℃，控制PH＝3-3.2，反应时间30min，然后固液分离，固体为氧化铁红干燥磨粉后得成品氧化铁红，除铁后液去下一工段；
步骤6)离子交换富集钪、钒、钛、镓：将步骤5)得到的除铁后液泵入反应罐，通氨气或氨水调PH值5.5，反应时间120min，温度10-80℃，进行深度净化铁硅铝，净化铁硅铝反应结束后进行固液分离；固液分离后深度净化硅铝液体送入装有阳离子交换树脂罐，逆流交换吸附钪、钒、钛、镓元素，树脂吸附饱和后，用硫酸盐酸硝酸、有机酸、硫酸铵溶液中的至少一种进行反洗，对反洗液体用草酸沉淀回收稀土草酸盐；钪、钒、钛、镓的氢氧化物、碳酸盐直接进入萃取系统分离提纯钪、钒、钛、镓，沉淀稀土后液体送去MVR蒸发器蒸发结晶回收硫酸铵；
步骤7)MVR蒸发结晶硫酸铵：将步骤6)得到的吸附稀土元素后液一部分返回沉淀铵明矾，另一部分采用MVR蒸发结晶器蒸发回收硫酸铵，固体沉淀渣逆流洗涤后用于生产陶粒或建材。
实施例2
一种赤泥全资源化利用的方法，具体包括以下步骤：
1)洗涤赤泥回收氢氧化钠：渣库赤泥加水后通过分散机细碎后泵入CCD浓密机洗涤系统，洗涤渣送赤泥浓酸浸出化合工段，洗涤清液送MVR蒸发浓缩工段，回收氢氧化钠返回铝厂使用；
2)浓酸回转窑搅拌浸出赤泥洗涤渣：根据赤泥中能和硫酸反应的化学元素摩尔量的1.5倍，加入98％的硫酸在衬有瓷砖防腐过的带尾气回收净化系统的回转窑内混合反应3小时，使硫酸和赤泥在回转窑内混合均匀，反应时间3小时，浸出反应结束用水或渣洗涤液体溶解反应后料浆，然后采用深锥高效斜板浓密机固液分离；
3)将步骤2)得到的浸出渣用于生产水玻璃和建筑陶粒：将步骤2)得到的浸出逆流洗涤渣通过和氢氧化钠在180℃反应8小时得到水玻璃料浆然后固液分离，得工业级水玻璃和固体渣，固体渣通过1级以上水洗，洗涤渣中添加胶凝材料，生产免烧砖或陶粒；
步骤4)用液氨或氨水调节浸出液PH值沉淀硫酸铝铵：溢流清液用氨气或氨水中和到PH＝3，温度40℃，同时根据需要补加硫酸铵沉淀出硫酸铝铵；陈化120min后离心过滤，液体生产氧化铁红，固体硫酸铝铵经过洗涤送铝盐车间，生产冰晶石、结晶氯化铝、碳酸铝铵、氧化铝；
步骤5)沉淀硫酸铝铵后液生产氧化铁红：沉淀硫酸铝铵后的液体送入事先加好晶种调好PH配好底料的500m3的反应罐，同时向反应罐内加入氨气、液氨、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的至少一种，控制温度100℃，控制PH＝5.5，反应时间150min，然后固液分离，固体为氧化铁红干燥磨粉后得成品氧化铁红，除铁后液去下一工段；
步骤6)离子交换富集钪、钒、钛、镓：将步骤5)得到的除铁后液泵入反应罐，通氨气或氨水调PH值5.5，反应时间120min，温度160℃，进行深度净化铁硅铝，净化铁硅铝反应结束后进行固液分离；固液分离后深度净化硅铝液体送入装有阳离子交换树脂罐，逆流交换吸附钪、钒、钛、镓元素，树脂吸附饱和后，用硫酸盐酸硝酸、有机酸、硫酸铵溶液中的至少一种进行反洗，对反洗液体用草酸沉淀回收稀土草酸盐；钪、钒、钛、镓的氢氧化物、碳酸盐直接进入萃取系统分离提纯钪、钒、钛、镓，沉淀稀土后液体送去MVR蒸发器蒸发结晶回收硫酸铵；
步骤7)MVR蒸发结晶硫酸铵：将步骤6)得到的吸附稀土元素后液一部分返回沉淀铵明矾，另一部分采用MVR蒸发结晶器蒸发回收硫酸铵，固体沉淀渣逆流洗涤后用于生产陶粒或建材。
实施例3
一种赤泥全资源化利用的方法，具体包括以下步骤：
1)洗涤赤泥回收氢氧化钠：渣库赤泥加水后通过分散机细碎后泵入CCD浓密机洗涤系统，洗涤渣送赤泥浓酸浸出化合工段，洗涤清液送MVR蒸发浓缩工段，回收氢氧化钠返回铝厂使用；
2)浓酸回转窑搅拌浸出赤泥洗涤渣：根据赤泥中能和硫酸反应的化学元素摩尔量的1.2倍，加入80％的硫酸在衬有瓷砖防腐过的带尾气回收净化系统的回转窑内混合反应2小时，使硫酸和赤泥在回转窑内混合均匀，反应时间2小时，浸出反应结束用水或渣洗涤液体溶解反应后料浆，然后采用深锥高效斜板浓密机固液分离；
3)将步骤2)得到的浸出渣用于生产水玻璃和建筑陶粒：将步骤2)得到的浸出逆流洗涤渣通过和氢氧化钠在180℃反应4小时得到水玻璃料浆然后固液分离，得工业级水玻璃和固体渣，固体渣通过1级以上水洗，洗涤渣中添加胶凝材料，生产免烧砖或陶粒；
步骤4)用液氨或氨水调节浸出液PH值沉淀硫酸铝铵：溢流清液用氨气或氨水中和到PH＝2，温度25℃，同时根据需要补加硫酸铵沉淀出硫酸铝铵；陈化70min后离心过滤，液体生产氧化铁红，固体硫酸铝铵经过洗涤送铝盐车间，生产冰晶石、结晶氯化铝、碳酸铝铵、氧化铝；
步骤5)沉淀硫酸铝铵后液生产氧化铁红：沉淀硫酸铝铵后的液体送入事先加好晶种调好PH配好底料的10-300m3的反应罐，同时向反应罐内加入氨气、液氨、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的至少一种，控制温度70℃，控制PH＝3.2，反应时间90-180min，然后固液分离，固体为氧化铁红干燥磨粉后得成品氧化铁红，除铁后液去下一工段；
步骤6)离子交换富集钪、钒、钛、镓：将步骤5)得到的除铁后液泵入反应罐，通氨气或氨水调PH值5，反应时间120min，温度35℃，进行深度净化铁硅铝，净化铁硅铝反应结束后进行固液分离；固液分离后深度净化硅铝液体送入装有阳离子交换树脂罐，逆流交换吸附钪、钒、钛、镓元素，树脂吸附饱和后，用硫酸盐酸硝酸、有机酸、硫酸铵溶液中的至少一种进行反洗，对反洗液体用草酸沉淀回收稀土草酸盐；钪、钒、钛、镓的氢氧化物、碳酸盐直接进入萃取系统分离提纯钪、钒、钛、镓，沉淀稀土后液体送去MVR蒸发器蒸发结晶回收硫酸铵；
步骤7)MVR蒸发结晶硫酸铵：将步骤6)得到的吸附稀土元素后液一部分返回沉淀铵明矾，另一部分采用MVR蒸发结晶器蒸发回收硫酸铵，固体沉淀渣逆流洗涤后用于生产陶粒或建材。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
