专利名称：用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法
技术领域：
本发明用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，属于制备氧化铁的领域。
背景技术：
氧化铝赤泥是氧化铝生产过程中的废弃物。根据各地铝土矿的品位铝硅比(A/S)不同，每生产1 t氧化铝就副产1.0 1.4t赤泥不等。目前全世界每年产生赤泥约6000万t。据2010年全年统计，我国氧化铝产量约为2700万吨，如果按每吨氧化铝产生1. 2吨赤泥计算，我国每年产生的赤泥约为3240万吨。赤泥为碱性物质，易碱化土地，污染地下水，严重危害人们健康。同时，氧化铝赤泥中含有稀有金属、稀土金属及铝、铁等有价成分。是一种非常有价值的二次资源，在利用氧化铝赤泥提取稀土元素的过程中，赤泥中的铁在富集稀土的同时也得到了富集，将铁回收利用制备成高纯氧化铁产品。因此，充分利用及综合开发赤泥具有重要的经济价值和社会意义。
发明内容
本发明是用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，提供了一种有效利用氧化铝赤泥的方法。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为按照以下步骤进第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液
a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为盐酸浸出温度为95-105°C ；
搅拌浸出时间为70-120min ；盐酸与赤泥的重量份比为5-6:1 ；
盐酸重量百分比浓度为12-20%;浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；
b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为0.3-5%的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为60-90°C，反应时间为5-M小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；
c.脱硅浸出液蒸发浓缩
将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至105-109°C开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的20-25%为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；
d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度2-10%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；
e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液
4浓度为240-360g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为2-5:1，反应温度为105-109°C，反应时间60-150分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；
f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为40-100°C；盐酸与二次富集铁重量份比为3-6:1，盐酸浓度为3-6mol/L，反应时间为30-120分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；
g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0. 01-0. 2，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌2-10分钟，得到氧化二次浸出液；
第二步，萃取铁
a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1-1. 5:1 ；
萃取剂原料按照以下重量份配制
TBP 5-7份、仲辛醇 20- 份、磺化煤油 15-25份；萃取时间5-20分钟，萃取温度18-40°C ；萃取后得到负载铁有机相和萃余液；
b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为
反萃取剂0. 5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度20-70°C，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为2-3:1，反萃取时间5-15分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；第三步，制得氧化铁
将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于105-110°C进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为550-700°C，焙烧时间为60-120min，得到高纯氧化铁产品。第二步萃取铁中萃取级数为3-9级。第二步萃取铁中步骤b，所述反萃取液回收后，重复利用。本发明与现有技术相比具有以下有益效果。本发明利用废弃物-氧化铝赤泥制备高纯氧化铁，在利用氧化铝赤泥提取稀土元素过程中，赤泥中的铁、铝在富集稀土元素的过程中也同时得到了富集，将其利回收利用制备成高纯氧化铁，为进一步提取赤泥中的稀土元素除去了铁杂质，提高了经济和社会效益
本发明中使用的盐酸通过蒸发器蒸发后可循环使用。
具体实施例方式实施例1
1、用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，其特征在于按照以下步骤操作第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液
a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为盐酸浸出温度为102°C ；搅拌浸出时间为IOOmin ；盐酸与赤泥的重量份比为5:1;
盐酸重量百分比浓度为18%;浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；
5b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为4%的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为65°C，反应时间为8小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；
c.脱硅浸出液蒸发浓缩
将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至107°C开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的Tm为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；
d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度4%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；
e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液浓度为340g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为3:1，反应温度为106°C，反应时间75分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；
f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为90°C；盐酸与二次富集铁重量份比为4:1，盐酸浓度为6mol/L，反应时间为45分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；
g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0.08，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌8分钟，得到氧化二次浸出液；
第二步，萃取铁
a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1. 2:1 ；
萃取剂原料按照以下重量份配制
TBP 5份、仲辛醇 27份、磺化煤油 18份；
萃取时间18分钟，萃取温度30°C;萃取级数为5级，萃取后得到负载铁有机相和萃余
液；
b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为
反萃取剂0. 5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度55°C，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为2:1，反萃取时间12分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；反萃取液回收后，重复利用；第三步，制得氧化铁
将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于109°C进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为635°C，焙烧时间为90min，得到高纯氧化铁产品。
实施例2
用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，按照以下步骤操作第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液
a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为盐酸浸出温度为100°C ；
6搅拌浸出时间为IOOmin ；
盐酸与赤泥的重量份比为5. 5:1 ；
盐酸重量百分比浓度为16%;浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；
b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为洲的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为75°C，反应时间为17小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；
c.脱硅浸出液蒸发浓缩
将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至108°C开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的23%为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；
d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度8%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；
e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液浓度为280g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为4:1，反应温度为107°C，反应时间140分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；
f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为75°C；盐酸与二次富集铁重量份比为5:1，盐酸浓度为5mol/L，反应时间为80分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；
g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0.12，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌5分钟，得到氧化二次浸出液；
第二步，萃取铁
a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为
萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1.4:1 ；
萃取剂原料按照以下重量份配制
TBP 6份、仲辛醇 25份、磺化煤油 20份；
萃取时间12分钟，萃取温度25°C;萃取级数为7级，萃取后得到负载铁有机相和萃余
液；
b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为
反萃取剂0. 5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度60°C，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为2. 5:1，反萃取时间10分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；反萃取液回收后，重复利用；
第三步，制得氧化铁
将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于106°C进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为680°C，焙烧时间为75min，得到高纯氧化铁产品。
实施例3
7用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，按照以下步骤操作
第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液
a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为
盐酸浸出温度为97V ；
搅拌浸出时间为IlOmin ；
盐酸与赤泥的重量份比为6:1 ；
盐酸重量百分比浓度为14%;浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；
b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为1%的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为85°C，反应时间为22小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；
c.脱硅浸出液蒸发浓缩
将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至106°C开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的24%为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；
d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度6%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；
e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液浓度为245g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为5:1，反应温度为108°C，反应时间90分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；
f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为；盐酸与二次富集铁重量份比为3:1，盐酸浓度为4mol/L，反应时间为110分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；
g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0.18，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌3分钟，得到氧化二次浸出液；
第二步，萃取铁
a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为
萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1. 3:1 ；
萃取剂原料按照以下重量份配制
TBP 7份、仲辛醇 22份、磺化煤油对份；
萃取时间8分钟，萃取温度16°C ；萃取级数为3级，萃取后得到负载铁有机相和萃余
液；
b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为
反萃取剂0. 5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度65°C，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为3:1，反萃取时间8分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；反萃取液回收后，重复利用；
8第三步，制得氧化铁
将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于107°C进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为570°C，焙烧时间为llOmin，得到高纯氧化铁产品。
权利要求
1.用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，其特征在于按照以下步骤操作第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为盐酸浸出温度为95-105°C ；搅拌浸出时间为70-120min ；盐酸与赤泥的重量份比为5-6:1 ；盐酸重量百分比浓度为12-20%;浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为0.3-5%的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为60-90°C，反应时间为5-M小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；c.脱硅浸出液蒸发浓缩将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至105-109°C开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的20-25%为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度2-10%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液浓度为240-360g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为2-5:1，反应温度为105-109°C，反应时间60-150分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为40-100°C；盐酸与二次富集铁重量份比为3-6:1，盐酸浓度为3-6mol/L，反应时间为30-120分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0. 01-0. 2，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌2-10分钟，得到氧化二次浸出液；第二步，萃取铁a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1-1. 5:1 ；萃取剂原料按照以下重量份配制TBP 5-7份、仲辛醇 20- 份、磺化煤油 15-25份；萃取时间5-20分钟，萃取温度18-40°C ；萃取后得到负载铁有机相和萃余液；b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为反萃取剂0. 5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度20-70°C，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为2-3:1，反萃取时间5-15分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；第三步，制得氧化铁将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于105-110°C进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为550-700°C，焙烧时间为60-120min，得到高纯氧化铁产品。
2.根据权利要求1所述的用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，其特征在于第二步萃取铁中萃取级数为3-9级。
3.根据权利要求1所述的用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，其特征在于第二步萃取铁中步骤b，所述反萃取液回收后，重复利用。
全文摘要
用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法属于制备氧化铁的领域；所要解决的问题是提供了一种有效利用氧化铝赤泥的方法；本发明采用的技术方案为第一步制取氧化铝赤泥的二次浸出液，第二步萃取铁，第三步干燥焙烧后制得氧化铁；本发明利用废弃物-氧化铝赤泥制备高纯氧化铁，在利用氧化铝赤泥提取稀土元素过程中，赤泥中的铁、铝在富集稀土元素的过程中也同时得到了富集，将其利回收利用制备成高纯氧化铁，为进一步提取赤泥中的稀土元素除去了铁杂质，提高了经济和社会效益。
文档编号C01G49/06GK102390869SQ201110225589
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者李斌, 王克勤, 王宁, 解英敏, 马国莉, 黄光胜 申请人:山西同华科技有限公司