用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于固体废弃物的综合利用技术领域，涉及一种拜耳法生产氧化铝所排放的赤泥的综合利用装置。
【背景技术】
[0002]赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产I吨氧化铝，附带产生1.0?2.0吨赤泥。中国作为世界第4四大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量赤泥的堆放，不仅占用了大量土地，同时对环境造成严重的污染。其中，赤泥中含有大量的强碱性化学物质，对生物和金属、硅质材料的强烈腐蚀性。
[0003]研宄结果表明，赤泥中包含有铝、钠、铁、钙、稀土(如钛、钒等)多种元素，而且各个厂家排放的赤泥中所含的成分也不同。近几年，出现了多种赤泥的综合利用方法，其中包括将赤泥煅烧后再将组分分步提取的方案，通过在赤泥中加入活化成分进行高温煅烧，将硅和铝分离后再加入酸进行分步提取，但是这些仅限于实验室设计的方法，缺少在工业化应用的装置，实现大规模的自动化工业生产。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型公开了一种用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置，实现了赤泥中的铝、钠、钙、铁和稀土金属的分步提取，基本可实现赤泥的吃干榨尽，而且具有工业化实现简单、便于与现有的生产设备关联、工业化自动化强等特点。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置，包括铝钠提取单元，所述的铝钠提取单元包括赤泥管路、进水管路、铝钠溶液提取管路、活化剂输送装置和沿赤泥管路依次设置的沉降槽、一级过滤器、混料装置、烧结窑、水浸槽和二级过滤器；其中一级过滤器的出液口与铝钠溶液提取管路相连通，所述二级过滤器的出液口与铝钠溶液提取管路相连通，所述的赤泥管路将待处理赤泥浆注入沉降槽，经过一级过滤器过滤后，一级滤液进入铝钠溶液提取管路中；一级滤渣和活化剂输送装置输送的活化剂在混料装置均匀混合后，进入烧结窑烧结，烧结料在水浸槽水浸后经二级过滤器过滤，二级滤液进入铝钠溶液提取管路，二级滤渣则进入下一步提取环节；所述铝钠溶液提取管路生产终端回收的活化剂再进入活化剂输送装置，实现活化剂的循环使用。
[0007]用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置，包括铝钠提取单元，所述的铝钠提取单元包括赤泥管路、进水管路、铝钠溶液提取管路和沿赤泥管路依次设置的沉降槽、一级过滤器、烧结窑、水浸槽和二级过滤器；赤泥管路将待处理赤泥浆注入沉降槽，进水管路将水注入水浸槽，所述的一级过滤器的出液口与铝钠溶液提取管路相连通，二级过滤器的出液口与铝钠溶液提取管路相连通。
[0008]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，二级过滤器的出液口与进水管路相连通，实现烧结物料的循环水浸，循环水浸后的二级滤渣进入下一步提取环节。
[0009]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，水浸槽上设置有溶出磨，对烧结窑输出的物料进行研磨细化。
[0010]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，还包括设置在铝钠提取单元之后的钙提取单元和硅提取单元；其中钙提取单元包括进酸管路、酸浸槽、三级过滤器和钙回收容器，所述的进酸管路将酸注入酸浸槽，所述的二级滤渣输送至酸浸槽，经过酸浸和三级过滤器过滤后，三级滤渣输送至钙回收容器中，三级滤液进入下一步提取环节；硅提取单元包括陈化槽、四级过滤器和硅回收容器，上一步骤的滤液经过陈化槽陈化后，经过四级过滤器过滤，四级滤渣输送至硅回收容器，四级滤液进入下一步提取环节。
[0011]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，四级过滤器的出液口与进酸管路相连通。
[0012]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，还包括设置在装置末端的絮凝剂提取单元，所述的絮凝剂提取单元包括结晶装置和絮凝剂回收容器，上一步骤的输出溶液经过结晶装置后，固态物输送至絮凝剂回收容器，结晶后的液体则通过管道与进水管路相连通，使水得到循环使用。
[0013]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，还包括在酸浸流程之后设置的的稀土萃取单元，所述的稀土萃取单元包括钛萃取装置或者级联的钛、钒、钪萃取装置，上一步骤滤液经过稀土萃取单元萃取后，输出溶液进入下一步环节。
[0014]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，水浸槽、酸浸槽、陈化槽、结晶装置中均设置有温度传感器和PH检测器；所述的水浸槽、酸浸槽、陈化槽中均设置有搅拌装置。
[0015]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，赤泥管路、进水管路、进酸管路、二级过滤器出液口和四级过滤器出液口均设置有自动控制阀门，实现了生产流程的自动化操控。
[0016]上述用于拜耳法赤泥中有用组分的分离装置中，酸浸槽中注入的酸为硫酸；所述循环酸浸的次数为2-7次，每次循环酸浸需要根据PH测量结果调整注入硫酸的摩尔数。
[0017]本实用新型的有益技术效果如下:
[0018]1、本实用新型给出赤泥综合利用的分步提取装置，装置包含各个组分的提取单元，并设计了多种组合方案，便于厂家根据生产条件进行实地搭配，或进行全部组分的提取，或只进行部分组分的提取。比如厂家可以根据自身条件只进行铝、钠提取，也可根据情况进行铝、钠、钙、硅提取或者包括稀土在内的的全部组分提取。
[0019]2、本实用新型将铝钠提取环节中获取的铝钠溶液通过管路传输并入氧化铝生产厂家的生产线中，进行碳分处理或晶种分离，在生产终端获得氧化铝产品，并回收了活化剂一一碳酸钠，使其可再次填入烧结窑中循环应用，节约了成本。
[0020]3、本实用新型将二级过滤器的出液口通过阀门与铝钠溶液提取管路和进水管路相连通，实现了烧结物料的循环水浸，可以通过自动控制管路中的阀门，实现对物料设定次数的循环水浸后，再自动将溶液输出至铝钠溶液提取管路。
[0021]4、本实用新型将四级过滤器的出液口通过阀门与进酸管路和下一步的溶液提取管路相连通，实现了对残渣的循环酸浸，可以通过自动控制管路中的阀门，实现对残渣设定次数的循环酸浸后，再自动将溶液输出至下一步提取流程中。
[0022]5、本实用新型直接将硅提取之后的溶液结晶后一步提取为絮凝剂，其中包含硫酸铁、剩余未提取的硫酸铝及稀土元素，简化了提取步骤，避免了为提取剩余的少量铝而增加的工业成本，提高了生产效率，降低了成本和设备建设费用。
[0023]6、本实用新型在钙提取单元之后或者硅提取单元之后设置了稀土萃取单元，通过对赤泥中的钛、钒、钪等稀土金属进行萃取，进一步提高了赤泥利用价值；同时上述稀土金属是在本实用新型已有的酸浸流程中通过树脂离子进行吸附，简化了萃取流程，节约了成本。
[0024]7、本实用新型将稀土元素萃取之后的溶液结晶后直接提取为絮凝剂，其中包含硫酸铁、剩余未提取的硫酸铝及剩余未提取的稀土元素，简化了提取步骤，避免了为提取剩余的少量铝而增加的工业成本，提高了生产效率，降低了成本和设备建设费用。
[0025]8、本实用新型将加入的硫酸直接转换为硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁等产物，装置实施中无需对硫酸的回收，而将其转化为高附加值的产品，简化了生产步骤，提高了效率。
[0026]9、本实用新型在水浸槽上安装了溶出磨，对烧结窑输出的物料进行研磨细化，使得进入水浸槽中的溶解料细化，从而提高了水浸溶解的效率和速度。
[0027]10、本实用新型将絮凝剂结晶后的水与进水管路相连通，实现了生产线中水的循环使用，进一步节省了原料和排放成本。
[0028]11、本实用新型在装置中设置了多个自动化控制阀门和温度、PH传感器，并结合实测的铝硅比等参数，实现了生产的自动化控制，节约了人力成本，降低了环境对操作人员的影响。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型完整分离步骤的装置组成框图；
[0030]图2为本实用新型单次水浸铝钠提取步骤的装置原理示意图；
[0031]图3为本实用新型循环水浸铝钠提取步骤的装置原理示意图；
[0032]图4为本实用新型带有溶出磨的水浸槽原理示意图；
[0033]图5为本实用新型单次酸浸的分组分提取装置原理示意图；
[0034]图6为本实用新型循环酸浸的分组分提取装置原理示意图；
[0035]图7为本实用新型省略了稀土萃取步骤的装置原理示意图；
[0036]图8为本实用新型稀土萃取步骤放置在酸浸步骤之后的装置原理示意图。
[0037]附图标记如下:
[0038]1-沉降槽；2_ —级过滤器；3_烧结窑；4_水浸槽；5_ 二级过滤器；6_酸浸槽；7-三级过滤器；8_陈化槽；9_四级过滤器；10-萃取装置；11-结晶装置；12-铝钠溶液提取管路；21_钙回收容器；22_硅回收容器；23_絮凝剂回收容器；31_赤泥管路；32_进水管路；33_进酸管路；40_溶出磨；41_烧结物料；42_待溶解料；51_铝钠提取单元；52_钙提取单元；53_娃提取单元；54_稀土萃取单元；55_絮凝剂提取单元；60_待处理赤泥楽；61_混料装置；62_活化剂输送装置；63_氧化铝生产终端。
【具体实施方式】
[0039]如图1所示，本实用新型拜耳法赤泥中有用组分的分离装置包括分步实施的铝钠提取单元51、钙提取单元52、硅提取单元53、稀土萃取单元54和絮凝剂提取单元55。其中稀土萃取单元54也可以省略并与絮凝剂提取单元55进行合并，还可以放置在钙提取单元之后52或硅提取单元53之后的位置。同时氧化铝生产厂家可根据现有的条件进行实地搭配，或进行全部组分的提取，也可只进行部分组分的提取。比如厂家可以根据自身条件只进行铝、钠提取，也可根据进行铝、钠、钙、硅提取或者进行除了稀土之外的其他全部组分提取。
[0040]如图2和图3所示，铝钠提取单元51包括赤泥管路31、进水管路32、铝钠溶液提取管路12、活化剂输送装置62和沿赤泥管路31依次设置的沉降槽1、一级过滤器2、混料装置61、烧结窑3、水浸槽4和二级过滤器5 ;赤泥管路31将待处理赤泥浆60注入沉降槽1，经过一级过滤器2过滤后，一级滤液进入铝钠溶液提取管路12中；一级滤渣和活化剂输送装置62输