专利名称：一种氧化铝厂赤泥的深度脱碱方法
技术领域：
本发明涉及一种固体废弃物的处理技术，特别是涉及一种氧化铝厂固体废弃物深度脱碱的处理方法。
背景技术：
目前我国对氧化铝厂固体废弃物即赤泥主要采取堆存的处理方式，这种方式不仅占用土地，且处理费用巨大，一旦发生渗漏，会污染土地及周边的地下水源，带来一系列的环境和社会问题。而制约该固废大规模应用的主要原因是其中含有约10%质量分数的氧化钠。虽然目前有很多关于该固废脱碱的相关专利，但这些专利或流程复杂，如申请号200810115235. X,200710304312. 1,200810114803. 4等公开的专利；或脱碱后废液浓度低，碱回收代价高，如申请号 200810114803. 4,200410049747. 2,200410049747. 2 等公开的专利；或脱碱过程引入酸介质，导致钠离子无法返回碱法系统，如申请号96100220. 4、 200810231008. 3等公开的专利，至今尚未有一条流程短、脱碱效率高、无或少量低浓度碱液的技术来解决赤泥深度脱碱问题。而只有预先脱除掉该固废中的碱，才能消除环境风险，才可以将该固废大规模地应用于建材行业，才能真正实现废物资源化和环境友好化。所以，对于氧化铝厂固体废弃物，亟需一种易于工业化，便于与现有流程衔接的深度脱碱技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化铝厂赤泥的深度脱碱方法，并回收该固废中的碱，为后期该固废在建材等领域的大规模应用提供一种有效方法。该工艺短流程，易与现有拜耳法工艺耦合，工艺能耗低，碱脱除率高、无低浓度碱液生成等优点。本发明解决问题采取的技术方案为(1)配料将氧化铝厂赤泥与蒸发到一定浓度的种分母液混合，与石灰乳或生石灰在配料槽混合成浆料；(2)浆料脱碱反应将步骤⑴得到浆料加热升温，在200-300°C的温度下反应，反应时间0. 5-3h ；(3)浆料冷却将步骤O)反应后得到的浆料输送至闪蒸罐或采用其它冷却方式冷却至110°C左右；(4)浆料过滤将步骤(3)的浆料过滤，得到滤液和溶出后渣；(5)溶出后渣的洗涤及过滤将步骤⑷的溶出后渣充分洗涤，得到洗水和终渣； 终渣可用于建材等领域；(6)铝土矿溶出液的调配用步骤(5)所得洗水部分或全部与步骤⑷的滤液混合，将铝酸钠溶液浓度调配到铝土矿溶出的合适浓度后，返回至铝土矿溶出工序。步骤(1)配制料浆采用的铝酸钠溶液为蒸浓到200-300g/L的种分母液，其苛性比为3左右。加入石灰乳或生石灰后，配制浆料中钙硅比(氧化钙和二氧化硅的质量分数比) 为2-4。浆料中液固比L/S(液体体积与固体质量的比值)为3-10。
本发明提供的工艺具有如下明显的优越性(1)工艺流程短采用种分母液处理赤泥，原料易得，处理后滤液直接返回到铝土矿溶出，因此工艺流程短，便于操作；(2)易与现有拜耳法工艺耦合赤泥脱碱所需溶液为蒸发到一定浓度的种分母液，脱碱过程对母液性质无不良影响，脱碱后滤液经过调配可直接返回至铝土矿溶出工序， 易与现有的拜耳法工艺耦合；(3)工艺能耗低由于工艺流程短且没有稀碱液蒸发等高耗能工序，因此过程能耗消耗小；(4)脱碱效率高深度脱碱处理后终渣的氧化钠百分含量在左右，脱碱效率可达95%以上。
图1为氧化铝厂赤泥的深度脱碱处理工艺的流程图。
具体实施例方式实施例1以河南某氧化铝厂赤泥为例，该厂赤泥化学成分的质量百分含量(％ )如下
Na2O AI2O3 Fe2O3 SiO2 CaO TiO2-
8. 22 23. 80 6. 46 18. 97 18. 00 5. 16将赤泥与碱浓度200g/L的蒸发种分母液混合，按浆料总钙硅比为3加入生石灰， 升温至300°C，反应1.5小时，液固比6。浆料自然冷却至110°C，然后过滤分离、洗涤。滤渣干燥后分析，其氧化钠质量百分含量为0. 31%。实施例2将实施例1的氧化铝厂赤泥与碱浓度300g/L的蒸发种分母液混合，按浆料Ca/Si 为3加入生石灰，升温至200°C，反应1. 5小时，液固比为10。反应后浆料自然冷却至110°C、 过滤、洗涤，滤饼干燥。经分析，终渣的氧化钠百分含量为1.51%。实施例3将实施例1的氧化铝厂赤泥与碱浓度^Og/L的种分母液混合，按浆料Ca/Si为2 加入生石灰，升温至300°C，反应0. 5小时，液固比为3。反应后浆料泵入至闪蒸罐，闪蒸至 115°C，然后泵入过滤机过滤。所得渣相充分洗涤过滤。滤渣干燥后，分析其氧化钠百分含量为0. 89%。实施例4将实施例1的氧化铝厂赤泥与碱浓度200g/L的种分母液混合，按浆料Ca/Si为4 加入生石灰，升温至240°C，反应1. 5小时，液固比为5。反应后浆料泵入至闪蒸罐，闪蒸至 115°C，然后泵入过滤机过滤。所得渣相输送至洗涤沉降槽，进行三级逆流洗涤，然后经板框压滤机压滤。终渣的氧化钠百分含量为0. 84%。逆流洗涤的洗水与过滤步骤得到的滤液混合，并输送至铝土矿溶出工序。实施例5
以山东某氧化铝厂赤泥为例，该赤泥化学成分的百分含量(％ )如下
权利要求
1.氧化铝厂赤泥的深度脱碱方法，包括以下步骤(1)配料将氧化铝厂的赤泥与拜耳法系统中蒸发到一定浓度的种分母液混合，并与石灰乳或生石灰在配料槽混合成浆料；(2)浆料脱碱反应将步骤⑴得到浆料加热到200-300°C，并在此温度下维持 0. 5-3h ；(3)浆料冷却将步骤(2)反应后得到的浆料输送至闪蒸罐或采用其它方式冷却，冷却后，料浆压力降至常压；(4)浆料过滤将步骤(3)的闪蒸或冷却后浆料液固分离，得到滤液和溶出后渣；(5)溶出后渣的洗涤及过滤步骤(4)的溶出后渣经充分洗涤后液固分离，终渣作为建筑材料的原料；(6)铝土矿溶出液的调配用步骤( 所得洗水部分或全部与步骤(4)的滤液混合，将铝酸钠溶液浓度调配到铝土矿溶出的合适浓度后，返回至铝土矿溶出工序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤(1)配制料浆采用的铝酸钠溶液为蒸浓到200-300g/L的种分母液，其苛性比为3左右，加入石灰乳或生石灰后，配制浆料中钙硅比即氧化钙和二氧化硅的质量分数比为2. 0-4. 0，浆料的液固比即液体体积与固体质量的比值为5-10。
3.根据权利要求1所述方法，其特征为步骤( 处理后所得料浆采用闪蒸方式降温并提高料液浓度，但也不排除采用其它降温或提高浓度方法。
全文摘要
本发明提供了氧化铝厂固体废弃物即赤泥的深度脱碱方法。在250℃左右温度下，采用蒸发到一定浓度的种分液添加氧化钙深度处理赤泥，通过改变赤泥的物相，实现赤泥中氧化钠的高效回收利用。反应后过滤分离所得滤液返回至铝土矿溶出工段。该方法便于与现有拜耳法流程衔接，处理后终渣中氧化钠的质量分数可降至1％左右，过程中没有低浓度碱液产生，不仅大大消除了赤泥的环境风险，还可以将赤泥大规模地用于建材原料，且能耗低，真正实现了废物资源化和环境友好化。
文档编号C02F11/00GK102303941SQ20111027068
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者张懿, 张然, 张盈, 郑诗礼, 马淑花 申请人:中国科学院过程工程研究所