碱性铝土矿残渣的处理的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及由铝土矿制备氧化铝。特别地，其涉及通过拜尔法在从铝土矿中提取氧化铝的过程中所产生的废料。更具体而言，公开了一种用于处理包含铝土矿残渣和溶解的氧化铝的拜耳法废料的方法。
【背景技术】
[0002]用拜耳法处理铝土矿可制备含有溶解的氧化铝的苛性富集液和铝土矿残渣浆料。为了从富集液中提取氧化铝，首先经由固液分离步骤分离铝土矿残渣。然后处理含氧化铝液体以使氢氧化铝沉淀，随后精炼所述氢氧化铝以制备氧化铝，所述氧化铝被加工成铝金属。
[0003]所分离的铝土矿残渣通常以含有大量的苛性液的浆料的形式存在。将该浆料输送至存储池，在该存储池中，铝土矿残渣固体从液体中沉降以得到“赤泥”和上清液。环境安全地处理赤泥是存在问题的，这是因为其含有浓度高于天然存在的浓度的天然存在的污染物(如重金属)。这在一定程度上同样适用于上清液，但其还存在另外的苛性问题。
[0004]虽然可选择将部分上清液再循环回到精炼过程，但该选择可能被精炼过程内的其他过程限制所约束。此过量的上清液与可能存在的不利气候条件相结合，导致了对上清液不断增长的存储需求。在没有合适的处理方法时，许多铝土矿处理工厂将拜耳法废料简单地存储于池中而不进行处理来减少它的环境影响。
[0005]因此，存在着对提供一种能够处理相当大的量的拜耳法废料且特别是上清液的方法的需求。
[0006]所述方法优选能够减少当前保留在存储池中的上清液的储备和/或以大约与其产生的相同的速度处理拜耳法废料。
【发明内容】
[0007]一方面，公开了一种用于处理包含含有铝土矿残渣和溶解的铝的浆料的拜耳法废料的方法，所述方法包括以下步骤:
[0008](a)将废料供给到沉降区以使铝土矿残渣从浆料中沉降，从而制备上清液；
[0009](b)用含有镁和钙的溶液中和该上清液以制备含有沉淀水滑石的中和浆料；
[0010](c)使该中和浆料稠化(thickening)以制备澄清流出液和含有沉淀水滑石的压实楽.料(compacted slurry);将压实楽料料流再循环到进料至中和步骤(b)的上清液中和/或直接再循环到中和步骤(b);以及
[0011](d)分别处置澄清流出液和压实浆料。
[0012]此方法使得阴离子物质能够被沉淀水滑石捕获并随后从上清液中除去。这意味着可处理来自拜耳法的废料的液体部分从而除去重金属和其他使未处理的液体部分不适于处理的物质。
[0013]此外，用上述方式处理液体部分提供了一种对当前的蒸发法的替代方案，所述蒸发法不适于经受高降雨量的地区。于是，可处理或处置在这些地区的来自工厂的拜耳法废料，而不是简单地存储于大的池中。申请人预期该方法可扩展到工业应用，以便其可以处理运用拜耳法的工业设备的全部输出料。根据设备的生产规模，不同设备的废液量不同，但认为可实现处理约5GL/yr的上清液。
[0014]当用中和溶液中的所含物钙和镁中和上清液时，水滑石通过沉淀形成。通过大量的实际研宄工作，申请人已发现，虽然水滑石的结晶形态较差，但其很容易以可接受的速率沉降。
[0015]申请人还发现，当通过将含有水滑石的压实浆料再循环到中和浆料、中和步骤(b)或稠化步骤(c)使中和浆料的固相含量(solid loading)增加时，所述方法提供了改进的沉降过程。在前两种选择的情况下，申请人观测到了增加的水滑石沉淀和增加的晶体生长。两种效应均导致了中和浆料的固相含量的增加，并且因此改进了沉淀水滑石的沉降特性。改进的水滑石沉淀还导致更大量的包含于上清液中的阴离子污染物被捕获于水滑石中。这意味着澄清流出液的污染物含量小于不将压实浆料再循环而产生的污染物含量。
[0016]例如，在步骤(C)中产生的澄清流出液的铝含量可小于lOOOppb、优选小于500ppb且PH值小于9、优选小于8.8。如此低的金属含量可使澄清流出液直接处置到环境中。
[0017]申请人还发现，将絮凝剂(选择用于引起水滑石的相互作用)添加到中和步骤
(b)、中和浆料或稠化步骤(C)中导致在稠化步骤(C)过程中改进了水滑石的沉降特性。申请人观察到稠化步骤(C)的水滑石产物与通过不加絮凝剂的方法所产生的水滑石产物相比更致密。更高的沉降速率伴随着更致密的水滑石产物。这意味着当添加适当的絮凝剂时，可实现更高的拜耳法废料处理速率，因此就此方面，所述方法可处理更大量的拜耳法废料。申请人相信，所述絮凝剂调整了沉淀水滑石的表面化学，并因此导致颗粒在接触时粘结在一起。认为在整个说明书中关于水滑石的相互作用而使用的术语“相互作用”具有此意义。
[0018]因此，此方面的方法还包括将压实浆料料流再循环到进料至中和步骤(b)的上清液中和/或直接再循环到中和浆料的另一步骤。可以以使输送至稠化步骤(C)的中和浆料达到至少10g/L的固相含量来选择再循环的压实浆料的量。固相含量可在10至30g/L的范围内，优选在10至20g/L的范围内。任选地，所选择再循环的压实浆料的量可提供14至16g/L的固相含量。
[0019]压实浆料的再循环还可包括将压实浆料料流再循环到稠化步骤(C)。
[0020]根据本发明的另一方面，在步骤(a)中将废料供给到沉降区的多个池中，且所述方法还包括从具有不同化学组成的不同池中选择上清液以及将所选择的上清液混合用于制备在步骤(b)中待中和的上清液。
[0021]此外或可选地，所述方法还包括选择具有与在步骤(a)中产生的上清液或所选择的上清液不同的化学组成的拜耳法液体料流，以及将所选择的拜耳法液体料流与所述步骤(a)中产生的上清液混合用于制备步骤(b)中待中和的上清液。
[0022]不同的化学组成意指组分不同和/或所述组分的浓度不同。由于液体在这些池之间的转移、降雨富集、天然和外力的蒸发过程以及在这些池中天然存在的生物和物理化学过程，因此从不同池中选择的上清液具有不同的化学组成。
[0023]优选地，选择来自不同池中的上清液和/或拜耳法液体料流的步骤，以及将步骤(a)中产生的上清液、所选的来自不同池中的上清液和/或所选的拜耳法液体料流混合到一起的步骤均可实现，以便步骤(b)中待中和的上清液的碳酸盐与铝的摩尔比为至多30:1，且任选地小于15:1ο
[0024]在中和步骤(b)之前或在向中和步骤(b)单独的添加过程中，将所选的来自不同池中的上清液、步骤(a)中产生的上清液和/或所选的拜耳法液体料流混合(下文称为混合操作)确保了在水滑石沉淀过程中充分除去碳酸盐以及没有过量的碳酸盐溶解于流出液中。在流出液中溶解的过量的碳酸盐在排放后仍会继续反应，导致在沉降步骤或排放环境中继续进行碳酸钙的沉淀，从而使悬浮固体的流出液不适于排放到环境中。
[0025]在中和步骤(b)之前或在向中和步骤(b)单独添加的过程中，可在预混合步骤中进行此混合操作。
[0026]所述方法还可包括将絮凝剂(选择用于引起水滑石的相互作用)添加到步骤(b)和/或(c)中或添加到一种或多种流向步骤(b)和/或(c)的进料中。
[0027]根据一个选择方案，可通过将絮凝剂直接添加到进料至中和步骤(b)的中和溶液中而使所述絮凝剂稀释至0.5至2.0g/L。
[0028]根据另一个选择方案，所述絮凝剂可在远离用于进行此方面方法的设备的位置初步稀释，再将其转移至该设备，然后在供给至所述方法之前将其进一步稀释到所需浓度。通过添加淡水可初步稀释为1.0至3.0g/L并进一步稀释至0.5至1.0g/L。在此情况下，可通过添加同样类型的用作中和步骤(b)进料的溶液来