本发明涉及冶金化工技术领域，特别是指一种拜耳赤泥综合利用的方法。
背景技术：
拜耳赤泥是铝土矿拜耳法提炼氧化铝过程中产生的废弃物。因其富含铁，呈赤红色泥浆状而得名。每生产1吨氧化铝，大约产生赤泥1.0～2.0吨。拜耳赤泥中有价元素种类繁多，如铁、铝、钠、钛、钙和稀贵金属元素等。我国每年产生的赤泥高达数千万吨，利用率却很低，致使赤泥堆放已达几亿吨。
赤泥中含有铁、铝、钠等多种有价金属，综合利用价值高。实现其综合利用必须以同时回收铁、铝为前提。同时赤泥中铁、铝、硅矿物嵌布粒度细微,相互胶结，铝铁类质同象现象明显，矿物的单体解离性能极差，难以选别，只有通过研究使铝、铁、矿物之间较好地分离，为有价金属的回收提供基础，才有可能实现该矿的综合利用。钠离子由于脱硅产物如钠霞石、钙霞石、方钠石的形成而最后累计于赤泥中，其存在限制了赤泥在建材方面的应用，这主要是由于混泥土里面的钠离子会引起碱骨料“冒霜”效应，从而影响建材原料如水泥的性能。虽然赤泥中铁含量很高，同样因为钠离子的存在而限制了赤泥作为炼铁原料，这主要是由于钠离子被炭还原后，低熔点的碱金属钠在高炉内反复循环而腐蚀炉衬。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种拜耳赤泥综合利用的方法，具体为一种纯碱和拜耳法赤泥浸出液制备硫酸钠以及提取铝的工艺。该方法以赤泥为主要原料制备得到纯净的硫酸钠，并从赤泥中提取铝，既变废为宝，又消除了直接堆积赤泥的危害。
该方法包括步骤如下：
(1)将拜耳赤泥与浓硫酸混合，在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；
(2)将步骤(1)制备获得的硫酸盐化赤泥在600-900℃下焙烧，获得焙烧产物，将焙烧产物进行水浸，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；
(3)向步骤(2)制备获得的富钠低铁浸出液中加入纯碱，调节溶液ph至7～10，之后将溶液固液分离，蒸发结晶过滤液，得到硫酸钠晶体；
(4)步骤(2)中得到的高铁的赤泥氧化熟料进一步提取铝。
其中，步骤(1)中拜耳赤泥与浓硫酸质量比为1:1-1:5。
步骤(2)中水浸温度35-65℃，水浸时间10-60min。
优选的，步骤(2)中焙烧温度为750℃；水浸温度为50℃；水浸时间为30min。
步骤(4)具体为：将步骤(2)制备获得的高铁的赤泥氧化熟料和碱液按质量比4:1-12:1混合后进行反应；反应温度为100-200℃；恒温时间为30-210min；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，得到含铝渣；其中，碱液浓度为50g/l-500g/l；其中，优选的，高铁的赤泥氧化熟料和碱液质量比为8:1，碱液的浓度为130g/l、150g/l、170g/l、190g/l、210g/l中的一种，进一步，碱液浓度为190g/l；反应温度为110℃、130℃、150℃、170℃、190℃中的一种，进一步，反应温度为150℃；反应时间为60min、90min、120min、150min、180min中的一种，进一步，反应时间为120min。
优选的，步骤(3)中ph为9。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，既可以制备高纯的硫酸钠，也可以提取铝；既变废为宝，又消除了直接堆积赤泥的危害。从废物回收的效率来看，本发明所述方法可以实现赤泥中含量较高的钠元素回收浸出；本发明利用纯碱和赤泥制备的硫酸钠纯度高，成本低；本发明所述方法制备的硫酸钠晶体的纯度高达98％；本发明的通过较低的碱浓度以及碱浸温度和时间，铝提取率超过了88％，最高达到89.6％；浸出渣中fe2o3含量达到了79％，实现了铝铁分离。本发明所述方法制备的硫酸钠可直接用于工业应用；赤泥中铝铁分离之后，固体渣可作为炼铁原料；另外，本发明所述方法中的所用naoh溶液可回收再利用，不产生新得污染。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种拜耳赤泥综合利用的方法。
该方法包括步骤如下：
(1)将拜耳赤泥与浓硫酸混合，在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；
(2)将步骤(1)制备获得的硫酸盐化赤泥在600-900℃下焙烧，获得焙烧产物，将焙烧产物进行水浸，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；
(3)向步骤(2)制备获得的富钠低铁浸出液中加入纯碱，调节溶液ph至7～10，之后将溶液固液分离，蒸发结晶过滤液，得到硫酸钠晶体；
(4)步骤(2)中得到的高铁的赤泥氧化熟料进一步提取铝。
其中，步骤(4)具体为：将步骤(2)制备获得的高铁的赤泥氧化熟料和碱液按质量比4:1-12:1混合后进行反应；反应温度为100-200℃；恒温时间为30-210min；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，得到含铝渣；其中，碱液浓度为50g/l-500g/l。
下面结合具体实施例予以说明。
该实例中的赤泥的化学组成如下:
赤泥元素组成及含量(％)
实施例1：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在750℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为9，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为98.4％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按8:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为89.6％。
实施例2：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在900℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为9，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为98.2％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按8:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为89.2％。
实施例3：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在750℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为8，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为97.9％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按7:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为89.0％。
实施例4：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在750℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为10，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为98.2％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按10:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为89.1％。
实施例5：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在750℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为9，在40℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为97.8％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按8:1比例混合后进行反应；反应温度为100℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为88.9％。
实施例6：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在750℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为9，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为98.4％；将赤泥的氧化熟料和koh溶液按8:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为89.4％。
实施例7：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在750℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为9，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为98.4％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按8:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为210g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为89.0％。
对比例1：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为9，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为53.4％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按8:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为60.5％。
对比例2：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在750℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入氢氧化钠，调节溶液的ph为9，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为95.1％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按8:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为89.6％。
对比例3：
一种拜耳赤泥综合利用的方法，将拜耳赤泥与浓硫酸混合，利用硫酸将拜耳赤泥在低温条件下完全盐化，获得硫酸盐化赤泥；将硫酸盐化赤泥在1000℃的马弗炉焙烧，焙烧时间40min，将焙烧产物进行水浸，水浸温度50℃，时间30min，然后固液分离，获得富钠低铁浸出液和高铁的赤泥氧化熟料；浸出液中加入碳酸钠，调节溶液的ph为9，在50℃的环境下静置30min，之后将溶液过滤，得到的过滤液进行蒸发结晶，得到硫酸钠晶体，该实例中硫酸钠的纯度为96.4％；将赤泥的氧化熟料和naoh溶液按8:1比例混合后进行反应；反应温度为150℃；恒温时间为120min；所述naoh溶液浓度为190g/l；反应结束后进行抽滤，随后将滤渣水洗、干燥，检测其中的铝含量；该实例中铝的提取率为82.6％。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。