从赤泥炉渣中回收铝的方法
【专利摘要】本发明提供了一种从赤泥炉渣中回收铝的方法。该方法包括以下步骤：氧化铝生产的固体废弃物赤泥经过回收铁，把回收铁后炉渣与浓硫酸混合进行硫酸化焙烧，通过水浸出后，得到含偏钛酸的混合溶液，再加入过量氨水或通入氨气提取硫酸铝氨沉淀，成功的将赤泥还原铁炉渣中的铝进行回收。本发明将氧化铝生产的固体废弃物赤泥炼铁后的炉渣作为的原料，对铝进行回收，钛的回收率可达98%以上，得到的产品硫酸铝氨纯度高，质量好。
【专利说明】从赤泥炉渣中回收铝的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金领域，具体涉及一种从矿石中提取氧化铝的废弃物赤泥炉渣中回收铝的方法。
【背景技术】
[0002]铝矿石拜耳法氧化铝生产中，铝土矿与石灰、循环碱液混合磨制成合格矿浆后进行溶出，在高温、高压作用下，矿石中的氧化铝进入溶液，其不溶物为赤泥。溶出后矿浆经稀释、沉降固液分离后，产生的底流赤泥浆经三次逆向洗涤、过滤回收附碱后外排。生产I吨氧化铝会产生1.1~1.5吨赤泥，随着近年来氧化铝工业的快速发展，全球每年的氧化铝产量已近I亿吨，仅中国2012年的氧化铝产量就达4214万吨，赤泥排放量约5000~6000万吨。目前世界上大量的赤泥是采用海洋排放与陆地堆存的方法进行处置，我国对赤泥的处理大都采用平地高台、凹地填充等方法，占用了大量土地。产生的赤泥为中强碱性，因堆放赤泥，会对地下水造成一定的污染，周围居民生活用水以及农作物受到一定的影响，特别是2010年，发生了匈牙利赤泥溃坝污染多瑙河事故之后，更是引起了全球对赤泥问题的高度关注。因此赤泥的堆存管理难度及环境风险越来越大，同时赤泥的堆放会花费大量的输送费用、堆场建设和维护费用，因此氧化铝赤泥严重影响制约着生态环境。
[0003]随着我国对环保问题的日益重视，近年来关于赤泥综合利用的研究再次成为热点。赤泥中有价稀有金属种类多，如铁、铝、稀有金属、稀土等，赤泥中其Fe203含量可达38%以上，A1203:16%~18%，。赤泥的综合利用研究主要包括两个方面:一是提取赤泥中的有用成分，回收有价金属；二是将赤泥作为一般矿物原料，整体加以利用。由于赤泥处理成本问题，许多关于赤泥的利用研究成果，还未产业化推广。
[0004]由于赤泥中的铁含量最高，要对赤泥进行综合利用，首先就是要回收赤泥中的铁。如从一水硬铝石的赤泥中回收·铁后的炉渣其成分组成一般为:Fe203:0.5%~2%、Τ?02:7% ~10%、CaO:25% ~35%、Si02:15% ~20%、A1203:25% ~30%、Mg0:2% ~4%、Na20:3% ~8%，以及其他杂质等，其中A1203的含量从赤泥中的16%~18%上升到25%~30%。Τ?02的含量也上升到7%~10%、二氧化钛的市场售价很高，如能有效的进钛回收，必将会有很大的经济效益，同时也做到了资源的综合利用。其意义非常巨大。
[0005]目前，现有技术中从赤泥中回收铝的方法，主要是采用盐酸酸浸的方法，通过较高温度，比如70°C加热状态下盐酸浸出的方式浸出后，经过除去钛渣、钙渣、稀土后，最后分离获得铝，例如中国文献，王克勤，王皓，李生虎著，名称“盐酸浸出赤泥回收铝的研究”，《有色金属(冶炼部分)》2012年第7期16~18页所记载的技术。该方法能够以较高的回收率回收铝。但是，该方法存在步骤复杂，回收成分单一，其过程中分离的沉淀物提纯比较麻烦，不利于其他成分的回收利用。
[0006]现有技术工艺路线较为复杂，处理工艺麻烦，多为专门针对一两种元素的回收，综合利用度低，赤泥中的其他成分废弃较多，仍然会有较大量的废渣排出。因此，寻找一种工艺更为简单，回收率产品纯度高，赤泥中的其他元素也能够有效回收利用的赤泥中回收铝的方法非常有现实意义。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种从矿石中提取氧化铝的废弃物赤泥炉渣中回收铝的方法，该方法简化了工艺路线，赤泥中各有用成分综合回收利用率高，克服了现有技术的缺陷。
[0008]本发明所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，包括以下的步骤:
A、对从矿石中提取氧化铝生产后的的废弃物赤泥进行回收铁元素，使铁元素的含量降至8%以下；
B、对回收铁元素后的炉渣与浓硫酸混合，进行硫酸化焙烧；
C、将焙烧后的混合物进行水浸，过滤后获得主要含稀有金属硫酸盐、硫酸铝和硫酸氧钛混合溶液；
D、向混合溶液中通入过量氨气或者加入氨水，使得硫酸铝转化为硫酸铝氨沉淀析出，收集沉淀物，即得。
[0009]所述的步骤A中从矿石中提取氧化铝的方法为拜耳法、碱石灰烧结法或拜耳-烧结联合法。这些方法制备氧化铝后得到的尾渣为赤泥。
[0010]所述的步骤A从赤泥中回收铁元素的方法为高温还原熔炼生产生铁。如 申请人:的专利，名称:“一种从氧化铝生产废弃物赤泥中回收铁的方法”，专利号:“201310006001.2”中记载的技术。
[0011]所述的高温还原熔炼生产生铁的方法为:
将赤泥首先经过干燥去除大部分水份，至赤泥含水量为其总重量的12%~25%，对该具有一定含水的赤泥进行制球，随后利用还原炉尾气燃烧的热量对赤泥球进行烘干，然后将干赤泥球、焦炭、石灰石、白云石按(25~40): (15~20): (2~3): (1~2)的比例混合，加入还原炉中进行炼铁，通过铁渣分离得到铁和炉渣。
[0012]所述的高温还原熔炼生产生铁时，还原炉炼铁的热风温度为900~1100°C，风压220mmHg，炉内熔炼温度1550~1600°C，出炉温度高于1400 C。
[0013]采用高温还原熔炼直接生产生铁技术，铁回收率可达98%以上，渣中铁含量很低。
[0014]所述的步骤B中，炉渣与浓硫酸的重量配比为1: (2~3)，焙烧时间为I~2小时，借助浓硫酸与金属反应的高放热，硫酸化焙烧的温度可以达到400°C以上，反应快、浸出效果好。
[0015]所述的步骤C中水浸时，水与混合物的重量配比为(1~3):1，，水浸1~2小时。
[0016]所述步骤D中，当加入的氨水和氨气使得浸出液的pH值为1.5~2时，氨水或氨气的量已经足够与硫酸铝反应完全，停止加入氨水或氨气。当停止加入氨水或氨气后，保持反应时间大于20分钟。
[0017]本发明铝回收的化学反应为:
3H2S04+ Al2O3= Al2 (SO4) 3+3H20
Al2 (SO4) 3+2NH40H+ H2S04+22H20= 2 (NH4Al (SO4) 2.12H20 )
本发明的积极效果:
1、本发明将氧化铝生产的固体废弃物赤泥炼铁后的炉渣作为的原料，对铝进行回收，硫酸铝氨的回收率可达98%以上，得到的产品硫酸铝氨纯度高，质量好。
[0018]2、硫酸化焙烧主要是将物质与浓硫酸直接混合进行化学反应，该反应是放热反应，产生大量的热，使反应温度升高，能达到400°C以上，起到焙烧的作用，相对于现有技术的浸出工艺，其特点是反应速度快、浸出效果好、反应完成度高，只需要I~2小时就能够反应完全，并且经过硫酸化焙烧、水浸后的渣，主要成分为硫酸钙，可用于生产石膏或水泥添加剂，不会进行外排，对环境没有影响。整体固体废弃物的量减少了 20%~30%。
[0019]3、现有的铁回收技术主要是采用磁选的方法，直接从赤泥中回收铁精矿，铁回收率约为20%，很不彻底，发明人经研究发现，如果利用这样高含铁量的炉渣按照本发明的方法进行硫酸焙烧，然后水浸，用氨提取硫酸铝氨沉淀，由于铁离子的含量太高，硫酸铝氨析出时中会掺杂较多的铁杂质，影响提取铝的纯度，因此，该方法回收铁后是无法按照本发明的工艺进行的。发明人经大量实验验证后，得出赤泥中铁含量要低于8%，才能保证提取出来的硫酸铝氨的纯度。
[0020]4、本发明中的原料炼铁炉渣中含有很多有价元素，经过除铝回收后，其他有价元素得到了富集，可进行进一步的利用。
[0021]5、本发明具有工艺简单、回收率高，做到了赤泥的综合利用，减少了赤泥堆存的相关费用，同时也消除了赤泥堆存给环境带来的影响和事故隐患。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明从赤泥炉渣中回收铝的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，氧化铝生产的固体废弃物赤泥经过回收铁，把回收铁后炉渣与浓硫酸混合进行硫酸化焙烧，通过水浸出后，得到含硫酸铝的混合溶液，再加入过量氨水或通入氨气提取硫酸铝氨沉淀，成功的将`赤泥还原铁炉渣中的铝进行回收。
[0024]下面结合实施例对本方法进一步说明 实施例1
氧化铝生产的固体废弃物赤泥回收铁后炉渣中含铁量8%，炉渣与浓硫酸混合进行硫酸化焙烧，炉渣与浓硫酸的重量为1:2、焙烧2小时，然后加入3倍的水，水浸1.5小时，过滤，滤液加入过量氨水除铝，氨水加入量使得浸出液的pH值为1.5~2时,停止加入氨水,反应20分钟，然后收集硫酸铝氨沉淀，清洗，干燥，即得，纯度大于98.0%。
[0025]实施例2
氧化铝生产的固体废弃物赤泥回收铁后炉渣中含铁量5%，炉渣与浓硫酸混合进行硫酸化焙烧，炉渣与浓硫酸的重量为1:3、焙烧I小时，然后加入I倍的水，水浸2小时，过滤，滤液通入过量氨气除铝，氨气的通入量使得浸出液的pH值为1.5~2时，停止通入氨气，反应30分钟，收集硫酸铝氨沉淀，清洗，干燥，即得，纯度大于98.5。
[0026]实施例3
将赤泥首先经过干燥去除大部分水份，是赤泥含水量为总重量的12%，对该具有一定含水的赤泥进行制球，随后利用还原炉尾气燃烧的热量对赤泥球进行烘干，然后将干赤泥球、焦炭、石灰石、白云石按25:15:2:1的比例混合，加入还原炉中进行炼铁，通过铁渣分离得到铁和炉渣。炉渣加入还原炉中进行炼铁，还原炉炼铁的热风温度为900~1000°C，风压220mmHg,炉内熔炼温度1550~1600°C，出炉温度高于1400 V，通过铁渣分离得到铁和炉渣；氧化铝生产的固体废弃物赤泥回收铁后炉渣中含铁量3%，炉渣与浓硫酸混合进行硫酸化焙烧，炉渣与浓硫酸的重量为1:2.5、焙烧1.5小时，然后加入2倍的水，水浸I小时，过滤，滤液加入过量氨水除铝，氨水的当加入量使得浸出液的pH值为1.5~2时,停止加入氨水，反应60分钟，收集硫酸铝氨沉淀，清洗，干燥，即得，纯度大于99.3%。
[0027]实施例4
将赤泥首先经过干燥去除大部分水份，是赤泥含水量为总重量的20%，对该具有一定含水的赤泥进行制球，随后利用还原炉尾气燃烧的热量对赤泥球进行烘干，然后将干赤泥球、焦炭、石灰石、白云石按40:20:3:2的比例混合，加入还原炉中进行炼铁，通过铁渣分离得到铁和炉渣。还原炉炼铁的热风温度为1000~1100°C，风压220mmHg，炉内熔炼温度1550~1600°C，出炉温度高于1400 °C，通过铁渣分离得到铁和炉渣；氧化铝生产的固体废弃物赤泥回收铁后炉渣中含铁量1%，炉渣与浓硫酸混合进行硫酸化焙烧，炉渣与浓硫酸的重量为1:2.3，焙烧1.4小时，然后加入2.5倍的水，水浸1.3小时，过滤，滤液加入过量氨水除铝，使硫酸铝变为硫酸铝氨沉淀后除去，氨水的加入量使得浸出液的PH值为1.5~2时，停止加入氨水，反应40分钟，收集硫酸铝氨沉淀，清洗，干燥，即得，纯度大于99.7%。
[0028]实施例5
一、本发明方法对含铁量不同的炉渣处理后的结果对比结果如表1:
表1本发明方法对含铁量不同的炉渣处理后的硫酸铝氨的纯度对比
【权利要求】
1.一种从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于包括以下的步骤: A、对从矿石中提取氧化铝生产后的的废弃物赤泥进行回收铁元素，使铁元素的含量降至8%以下； B、对回收铁元素后的炉渣与浓硫酸混合，进行硫酸化焙烧； C、将焙烧后的混合物进行水浸，过滤后获得主要含稀有金属硫酸盐、硫酸铝和硫酸氧钛混合溶液； D、向混合溶液中加入通入氨水或氨气，使得硫酸铝转化为硫酸铝氨沉淀析出，收集沉淀物，即得。
2.如权利要求1所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于:所述的步骤A中从矿石中提取氧化铝的方法为拜耳法、碱石灰烧结法或拜耳-烧结联合法。
3.如权利要求1所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于:所述的步骤A从赤泥中回收铁元素的方法为高温还原熔炼生产生铁。
4.如权利要求3所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于，所述的高温还原熔炼生产生铁的方法为: 将赤泥首先经过干燥去除大部分水份，至赤泥含水量为其总重量的12-25%，对该具有一定含水的赤泥进行制球，随后利用还原炉尾气燃烧的热量对赤泥球进行烘干，然后将干赤泥球、焦炭、石灰石、白云石按(25~40): (15~20): (2~3): (I~2)的比例混合，加入还原炉中进行炼铁，通过铁渣分离得到铁和炉渣。
5.如权利要求4所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于:所述的高温还原熔炼生产生铁时，还原炉炼铁的热风温度为900~1100°C，风压220mmHg，炉内熔炼温度1550~1600°C，出炉温度高于1400 °C。
6.如权利要求1所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于:所述的步骤B中，炉渣与浓硫酸的重量配比为1: (2~3)，焙烧时间为I~2小时。
7.如权利要求1所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于:所述的步骤C中水浸时，水与混合物的重量配比为(I~3):1，水浸I~2小时。
8.如权利要求1所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于:所述步骤D中，当加入的氨水和氨气使得浸出液的pH值为1.5~2时,停止加入氨水或氨气。
9.如权利要求8所述的从赤泥炉渣中回收铝的方法，其特征在于:当停止加入氨水或氨气后，保持反应时间大于20分钟。
【文档编号】C22B3/04GK103589871SQ201310575769
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】刘保伟, 甘霖, 梁愈斌, 张正林, 许家伟, 谭金玉, 吴缨 申请人:中国铝业股份有限公司