一种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法。
【背景技术】
[0002]赤泥是氧化铝生产过程中所产生的废弃物。赤泥含有较多的氧化铁，外观颜色与赤色泥土相似，因而得名。一般平均每生产I吨氧化铝，附带产生1.0?2.0吨赤泥。随着铝工业的发展，据估计2014年全世界产生的赤泥约7000万吨以上。2014年，我国赤泥排放量大约为700万吨。目前，我国的赤泥综合利用率仅为4%，排出的赤泥主要采取露天筑坝堆存处理。国内外氧化铝厂大都将它们输送堆场、筑坝湿法堆存或干法堆存，长期占用大量土地，且含碱废液污染地表、地下水源，造成自然生态环境严重破坏，同时又极易造成“二次扬尘”污染环境，危害人们的健康。所以对赤泥综合利用开发符合国家资源节约和环境保护的基本国策，同时也能提高赤泥的综合利用效率，实现经济效益和环境效益的统一。
[0003]通常赤泥的主要成分为Fe2O3, Al2O3, Si02，CaO，T12等。赤泥中除了含有大量的铁、招、1丐等金属兀素，还含有少量的钦和坑等稀有金属，是一种丰富的一■次资源。因此，从赤泥中回收有价金属，提高赤泥利用水平，对于保护能源和资源、保护环境、变废为宝，具有十分重要的经济价值和研究意义。目前，从赤泥中提取有价金属的研究工作大多集中在利用酸浸出赤泥提取其中的铁、铝等有价金属，或者利用磁化焙烧磁选铁来实现赤泥中的铁元素的回收。但每种方法均有各自的不足。其中利用酸浸出赤泥往往需要二次或三次酸浸，而且赤泥中的碱含量很高，酸的消耗量会很大，处理成本会很高，同时酸浸之后仍然会产生很多浸出渣。磁化焙烧选铁技术是将赤泥中的弱磁性物质尽可能转变为四氧化三铁，然后通过磁选，实现赤泥中的铁元素的回收。虽然流程简单，但由于铁在赤泥中与其它矿物包裹或夹杂，其效果并不理想，对赤泥中三氧化二铁的回收率还达不到20 %，赤泥中的三氧化二铁含量仍在30-40%，存在铁精矿品位低，铁的回收率低等问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法，以冰晶石作为熔剂，赤泥作为原料溶解在冰晶石熔盐体系中，采用铝液为阴极，石墨为阳极，在高温下通过简单的电解还原提取赤泥中的金属，实现了赤泥的绿色高效综合利用，具有工艺简单，流程短，成本低，可连续化生产等优点。
[0005]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0006]—种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法，包括如下步骤:
[0007]S1、将Na3AlFjP AlF 3按比例混合均匀后，制成冰晶石基熔盐，所得冰晶石基熔盐中的NaF与AlF3的摩尔比为2.0-2.8 ；
[0008]S2、将步骤SI所得的冰晶石基熔盐置于电解槽中，按比例加入赤泥，赤泥的加入量为冰晶石基恪盐与赤泥总重量的2_8% ；
[0009]S3、将步骤S2所得的混合物加热至920-980°C后，通电电解5_10h，每隔一小时向电解槽中补加一次赤泥，每次补加的赤泥量为开始电解时电解槽中赤泥总重量的20-80 %，控制阳极电流密度为0.4-1.0A/cm2,极间距为40-45mm，电解完成后在阴极上沉积形成铝基
I=IO
[0010]优选的，赤泥使用前需磨细，并在200 °C下干燥24h。
[0011 ] 优选的，采用的阴极为铝液，阳极为石墨。
[0012]优选的，步骤S3中在阴极上沉积的铝基合金包含以下重量百分比的组分:
[0013]Al 62-73%, Fe 14-23%, Si 10-17%, Ti 1-6.5%，其余为杂质。
[0014]本发明具有以下有益效果:
[0015]本发明通过熔盐电解法处理赤泥，铝、铁、硅和钛等氧化物直接电沉积可生成合金，实现赤泥的绿色高效综合利用，具有工艺简单，设备简单，且流程短，可连续化生产的优点。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例中的电解槽装置结构示意图。
[0017]图中，1-阳极导杆，2-刚玉管，3-电炉，4-铁i甘祸，5-石墨樹祸，6-刚玉樹祸，7-冰晶石电解质熔盐，8-铝液，9-石墨阳极，10-阴极导杆。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]图1为本发明实施例中的电解槽装置结构，其包括阳极导杆1、刚玉管2、电炉3、铁坩祸4、石墨坩祸5、刚玉坩祸6、石墨阳极9和阴极导杆10，刚玉坩祸6内用于放置冰晶石电解质熔盐7，刚玉坩祸6底端设有铝液8，刚玉坩祸6外套接有石墨坩祸5，石墨坩祸5外套接有铁坩祸4，铁坩祸4外套接有电炉3，石墨阳极9通过刚玉管2连接有阳极导杆1，铁坩祸4的外壁上设有阴极导杆10。
[0020]本发明实施例中选用的赤泥的成分按重量百分比含Fe2O3 30-55 %、Al2O310-20%^ S12 3-20%、T121-1O%、CaO 2_8%、K20 0.1-1 选用的冰晶石为工业冰晶石，重量纯度多99% ;选用的AlF3S市购工业产品，重量纯度多99% ;电解过程的电流效率为45-65 %，采用的阴极为铝液，阳极为石墨。
[0021]实施例1
[0022]S1、将Na3AlFf^ AlF 3按比例混合均匀后，制成冰晶石基熔盐，所得冰晶石基熔盐中的NaF与AlF3的摩尔比为2.0 ；
[0023]S2、将步骤SI所得的冰晶石基熔盐置于电解槽中，按比例加入赤泥，赤泥的加入量为冰晶石基熔盐与赤泥总重量的2% ;
[0024]S3、将步骤S2所得的混合物加热至920°C后，通电电解5h，每隔一小时向电解槽中补加一次赤泥，每次补加的赤泥量为开始电解时电解槽中赤泥总重量的20 %，控制阳极电流密度为0.4A/cm2，极间距为40mm，电解完成后在阴极上沉积形成铝基合金。
[0025]实施例2
[0026]S1、将Na3AlFjP AlF 3按比例混合均匀后，制成冰晶石基熔盐，所得冰晶石基熔盐中的NaF与AlF3的摩尔比为2.8 ；
[0027]S2、将步骤SI所得的冰晶石基熔盐置于电解槽中，按比例加入赤泥，赤泥的加入量为冰晶石基恪盐与赤泥总重量的8% ；
[0028]S3、将步骤S2所得的混合物加热至980°C后，通电电解10h，每隔一小时向电解槽中补加一次赤泥，每次补加的赤泥量为开始电解时电解槽中赤泥总重量的80 %，控制阳极电流密度为1.0A/cm2，极间距为45mm，电解完成后在阴极上沉积形成铝基合金。
[0029]实施例3
[0030]S1、将Na3AlFjP AlF 3按比例混合均匀后，制成冰晶石基熔盐，所得冰晶石基熔盐中的NaF与AlF3的摩尔比为2.4 ；
[0031]S2、将步骤SI所得的冰晶石基熔盐置于电解槽中，按比例加入赤泥，赤泥的加入量为冰晶石基熔盐与赤泥总重量的5% ;
[0032]S3、将步骤S2所得的混合物加热至950°C后，通电电解7.5h，每隔一小时向电解槽中补加一次赤泥，每次补加的赤泥量为开始电解时电解槽中赤泥总重量的50 %，控制阳极电流密度为0.7A/cm2，极间距为42.5mm，电解完成后在阴极上沉积形成铝基合金。
[0033]经检测，本发明实施例所得的铝基合金的成分按重量百分比含Al 62-73%, Fe14-23%, Si 10-17%, Ti 1-6.5%，余量为杂质；赤泥中金属的回收率分别为Al 60-85%,Fe 70-85%, Si 70-90%, Ti 80-88%。
[0034]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、将Na3AlFjPAlF 3按比例混合均匀后，制成冰晶石基熔盐，所得冰晶石基熔盐中的NaF与AlF3的摩尔比为2.0-2.8 ； 52、将步骤SI所得的冰晶石基熔盐置于电解槽中，按比例加入赤泥，赤泥的加入量为冰晶石基熔盐与赤泥总重量的2-8% ; 53、将步骤S2所得的混合物加热至920-980°C后，通电电解5_10h，每隔一小时向电解槽中补加一次赤泥，每次补加的赤泥量为开始电解时电解槽中赤泥总重量的20-80%，控制阳极电流密度为0.4-1.0A/cm2，极间距为40-45mm，电解完成后在阴极上沉积形成铝基合金。2.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法，其特征在于，赤泥使用前需磨细，并在200 °C下干燥24h。3.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法，其特征在于，采用的阴极为铝液，阳极为石墨。4.根据权利要求1所述的一种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法，其特征在于，步骤S3中在阴极上沉积的铝基合金包含以下重量百分比的组分: Al 62-73%, Fe 14-23%, Si 10-17%, Ti 1-6.5%，其余为杂质。
【专利摘要】本发明公开了一种熔盐电解法提取赤泥中有价金属的方法，包括如下步骤：将Na3AlF6和AlF3按比例混合均匀后，制成冰晶石基熔盐后，置于电解槽中，按比例加入赤泥，赤泥的加入量为冰晶石基熔盐与赤泥总重量的2-8％；将所得的混合物加热至920-980℃后，通电电解5-10h，每隔一小时向电解槽中补加一次赤泥，每次补加的赤泥量为开始电解时电解槽中赤泥总重量的0-80％，控制阳极电流密度，电解完成后在阴极上沉积形成铝基合金。本发明通过熔盐电解法处理赤泥，铝、铁、硅和钛等氧化物直接电沉积可生成合金，实现赤泥的绿色高效综合利用，具有工艺简单，设备简单，且流程短，可连续化生产的优点。
【IPC分类】C22C21/02, C22C21/00, C25C3/36
【公开号】CN105002522
【申请号】CN201510355593
【发明人】李亮星, 黄茜琳, 黄金堤, 徐迎春
【申请人】江西理工大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月20日