本发明涉及赤泥处理技术领域，特别是涉及一种从赤泥中分选提铁除钠的方法。
背景技术：
赤泥是铝土矿经高浓度氢氧化钠溶液浸出铝后形成的工业废渣。在高温高压下，铝土矿中的氧化铝会与氢氧化钠反应生成水溶性的铝酸钠，而铝土矿中的其他成分如sio2、fe2o3、tio2等化合物则不能与碱反应，仍然以固体形式存在，将这些固体物分离出来，即得到赤泥。在固液分离过程中，一些氢氧化钠溶液也跟随固体物被分离出来，因此最终得到的废弃物通常是暗红或者砖红色的像泥浆一样的流体。这些废弃物之所以呈现红色，是因为其中主要成分是暗红色的fe2o3，因此称之为赤泥。
每生产1吨的氧化铝，就会随之产生1.0～2.0吨的赤泥。这个重量还仅仅是其固体粉末的干重，如果算上赤泥分离过程中夹带出来的碱溶液，实际的重量要大大高于这个数字。目前，我国每年的赤泥排放量超过7000万吨，累积堆存的赤泥已经超过3.52亿吨。目前我国赤泥综合利用率不足4％。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加。赤泥大量堆存，既占用土地、浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。
赤泥中含有大量的na2o、fe2o3、al2o3、sio2、cao等。由于赤泥中含有大量碱性成分(na2o)，导致赤泥在堆存过程中对环境造成严重的影响。当赤泥直接用作建筑材料和填充材料的辅料时，强碱性会造成材料强度下降和性能不稳定等，因此赤泥在进一步处置和利用之前脱碱是必要的。目前赤泥脱碱的方法主要包括浸出法、石灰法、悬浮碳化处理法和膜脱钠法等。陈红亮等在“赤泥中钠铁酸法浸出的工艺条件和机理探讨”一文中提出了直接酸法浸出赤泥中的na、fe，研究对比分析了硫酸、冰醋酸、草酸对赤泥中钠、铁浸出的影响。由于赤泥量巨大，采用酸法浸出钠、铁，需要大量的酸液，对环境会造成二次污染，在产业上应用难度大。
基于以上现状，有必要对赤泥处理进行深入研究，提出一种可规模化处理赤泥的方法。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种从赤泥中分选提铁除钠的方法，处理工艺简单，成本低，且不引入二次污染，可在赤泥处理中进行工业化推广。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种从赤泥中分选提铁除钠的方法，包括以下步骤：
磨细步骤：将赤泥通过粉碎或球磨制成以微细颗粒为主的微细赤泥料，微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒的质量百分比含量要达到10～70％；
分级步骤：对所述微细赤泥料进行分级，将微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒中的10～98％分离出来，分离出来的粒径小于5微米的微细颗粒产品为以钠硅渣和钙硅渣为主的产品，所述微细颗粒产品中氧化钠含量大于10％，氧化铁含量小于15％，分级后剩余的赤泥料为铁矿产品，铁矿产品中氧化铁含量大于30％，氧化钠含量小于3％。
所述赤泥为氧化铝生产直接得到的赤泥或赤泥坝堆存的赤泥。
所述磨细步骤采用干法或湿法对赤泥进行磨细。
所述分级步骤采用干法或湿法分级方法。
在一种优选实施方式中，所述磨细步骤采用湿法进行磨细，将赤泥用球磨机或湿法搅拌磨进行研磨，得到微细赤泥料。
在一种优选实施方式中，所述分级步骤采用湿法分级，所述微细赤泥料采用一级到三级水力旋流器进行分级，入料压力为0.05～0.5mpa，入料浓度为2～40％。
在一种优选实施方式中，所述微细赤泥料采用三级水力旋流器进行分级，三级水力旋流器由依次串接的第一级旋流器、第二级旋流器和第三级旋流器组成，第一级旋流器设备型号的直径在25mm～1000mm之间，第二级旋流器设备型号的直径在25mm～600mm之间，第三级旋流器设备型号的直径在25mm～100mm之间。
在一种优选实施方式中，所述分级步骤采用干法分级，所述微细赤泥料采用一级或三级旋风除尘器进行分级，入料压力为0.005～0.1mpa，入料浓度为0.2～15％。
在一种优选实施方式中，所述微细赤泥料采用三级旋风除尘器进行分级，三级旋风除尘器由依次串接的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器、第三级旋风除尘器组成，所述第一级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～1500mm之间，第二级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～700mm之间，第三级旋风除尘器设备型号的直径在25mm～300mm之间。
本发明提供的从赤泥中分选提铁除钠的方法，是在对赤泥进行深入研究基础上总结得出的。研究发现，在对赤泥进行磨细时，赤泥中容易粉碎成细颗粒的部分氧化钠含量较高，而不易粉碎的粗粒级部分氧化铁含量高，因此可以根据粒径的不同实现分离。将氧化铝生产过程中直接产生的赤泥或者赤泥坝堆存的赤泥经过粉碎或者球磨得到以细颗粒为主的微细赤泥料，然后通过离心作用进行分级，由于含氧化钠的部分易粉碎，粒径小，为细颗粒产品，而含氧化铁的部分不易粉碎，粒径大，为粗颗粒产品，在离心过程中，细颗粒产品和粗颗粒产品所受离心力不同能进入不同的固相中，因此可得到以钠硅渣和钙硅渣为主的产品，其为微细颗粒产品，其中氧化钠含量大于10％，氧化铁含量小于15％，分级后剩余的赤泥料为粗粒级产品，也即铁矿产品，铁矿产品中氧化铁含量大于30％，氧化钠含量小于3％。得到的铁矿产品可直接用作钢铁生产企业的原材料，回收其中的铁，得到的以钠硅渣和钙硅渣为主的产品可用于回收钠。采用本发明提供的从赤泥中分选提铁除钠的方法，对赤泥进行了一次分选富集，为后续的再利用大幅度降低了成本。例如为赤泥中所含稀有金属、稀土金属及铝等有价成分的再循环利用提供了可能，具有重要的经济价值和社会意义。
本发明提供的从赤泥中分选提铁除钠的方法，是采用物理方法将赤泥中的钠、铁进行有效分离。使用的水力旋流器、旋风除尘器是一种依靠风、水、油、有机溶液等流体类为介质，并在介质中产生离心力作用使得流体中夹带的原料能通过受到的离心力不同而产生分选效果的设备。本发明的方法具有处理工艺简单，工艺成本低，且不引入二次污染等优点，可在赤泥处理中进行工业化推广。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供的一种从赤泥中分选提铁除钠的方法，包括以下步骤：
磨细步骤：将赤泥通过粉碎或球磨制成以微细颗粒为主的微细赤泥料，微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒的质量百分比含量要达到10～70％；
分级步骤：对所述微细赤泥料进行分级，将微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒中的10～98％分离出来，分离出来的粒径小于5微米的微细颗粒产品为以钠硅渣和钙硅渣为主的产品，所述微细颗粒产品中氧化钠含量大于10％，氧化铁含量小于15％，分级后剩余的赤泥料为铁矿产品，铁矿产品中氧化铁含量大于30％，氧化钠含量小于3％。
赤泥可以为氧化铝生产直接得到的赤泥，也可以是赤泥坝堆存的赤泥。
在研究中发现，赤泥经粉碎后，其中粒径小于5微米的颗粒其氧化钠含量高，而较大的颗粒氧化铁含量高。
例如取某赤泥坝堆存的赤泥，成分分析见表1，用湿法立式搅拌磨进行研磨，研磨时间为1小时，得到微细赤泥料，其粒度分布及各粒度范围内成分分析结果分别见表2和表3。
表1
表2
表3
粒径小的颗粒中氧化钠含量高，粒径大的颗粒中氧化铁含量高，其原因主要是，氧化钠结构是离子键，性脆、易粉碎成细颗粒，而含氧化铁高的产品硬度大，分子间作用力大，难以粉碎。因此可以利用这一不同，对赤泥实现分选提铁除钠。
赤泥磨细步骤可以采用干法或湿法磨细。分级步骤可以采用干法或湿法分级。
采用湿法磨细，而采用干法分级时，需要对磨细的赤泥料进行烘干成粉状。
需要进一步说明的是，分级步骤具体是采用几级水力旋流器或者几级旋风除尘器进行分级，与赤泥的成分含量有关，例如赤泥中氧化铁含量高时，可以只用一级水力旋流器或者一级旋风除尘器进行分级，赤泥中氧化铁含量低时，可以用三级水力旋流器或者三级旋风除尘器进行分级，以达到要求的铁矿产品。
其中，本发明中，采用一级水力旋流器分级是指只经一个水力旋流器进行分级，采用二级水力旋流器分级是指经依次串联的第一级旋流器、第二级旋流器进行分级，采用三级水力旋流器分级是指经依次串联的第一级旋流器、第二级旋流器、第三级旋流器进行分级。
同样，在本发明中，采用一级旋风除尘器分级是指只经一个旋风除尘器进行分级，采用二级旋风除尘器分级是指经依次串联的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器进行分级，采用三级旋风除尘器分级是指经依次串联的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器、第三级旋风除尘器进行分级。
下面通过具体实施例进行说明。
实施例1
取拜耳法工艺生产氧化铝直接得到的赤泥100g，成分分析如下：
首先进行磨细：将赤泥采用湿法进行磨细，设备采用湿法立式搅拌磨进行研磨，研磨时间为1.5小时，得到微细赤泥料；
取微细赤泥料，烘干制样，并检测其粒度分布，微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒的质量百分比含量为23％，粒径大于5微米的颗粒的质量百分比含量为77％；
检测粒径小于5微米的微细颗粒中、以及粒径大于5微米的颗粒中氧化铁、氧化钠的含量，结果见下表。
分级步骤：对磨细得到的微细赤泥料进行分级，采用一级水力旋流器进行分级，水力旋流器设备型号的直径为300mm，入料压力为0.2mpa，入料浓度为15％，将微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒中的88％分离出来，分离出来的粒径小于5微米的微细颗粒产品质量为20.24g，是以钠硅渣和钙硅渣为主的产品，其中氧化钠含量为11.47％，氧化铁含量为14.13％；分级后剩余的赤泥料为铁矿产品，质量为79.76g，铁矿产品中氧化铁含量为44.58％，氧化钠含量为1.59％。
实施例2
采用实施例1的赤泥原料，质量100g，磨细步骤同实施例1；
分级步骤为：对磨细得到的微细赤泥料进行分级，采用三级水力旋流器进行分级，三级水力旋流器由依次串接的第一级旋流器、第二级旋流器和第三级旋流器组成，第一级旋流器设备型号的直径为500mm，第二级旋流器设备型号的直径为300mm，第三级旋流器设备型号的直径为100mm。入料压力为0.2mpa，入料浓度为15％，将微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒中的97％分离出来，分离出来的粒径小于5微米的微细颗粒产品质量为22.31g，是以钠硅渣和钙硅渣为主的产品，其中氧化钠含量为11.47％，氧化铁含量为14.13％；分级后剩余的赤泥料为铁矿产品，质量为77.69g，铁矿产品中氧化铁含量为45.79％，氧化钠含量为1.33％。
对比实施例1和实施例2可知，经过多级分选，可以将铁矿产品的氧化铁含量提高。对于低铁的铝土矿赤泥，可以采用多级分级的方法来提高铁矿产品的质量。
实施例3
取赤泥坝堆存的赤泥100g，为拜耳法工艺生产氧化铝得到的赤泥，成分分析如下：
首先进行磨细：将赤泥采用湿法进行磨细，设备采用球磨机进行研磨，得到微细赤泥料；
取微细赤泥料，烘干制样，并检测其粒度分布，微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒的质量百分比含量为17％，粒径大于5微米的颗粒的质量百分比含量为83％；
检测粒径小于5微米的微细颗粒中、以及粒径大于5微米的颗粒中氧化铁、氧化钠的含量，结果见下表。
分级步骤：对微细赤泥料进行干法分级，微细赤泥料采用一级旋风除尘器进行分级，入料压力为0.05mpa，入料浓度为5％。旋风除尘器设备型号的直径为500mm。将微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒中的85％分离出来，分离出来的粒径小于5微米的微细颗粒产品质量为14.45g，是以钠硅渣和钙硅渣为主的产品，微细颗粒产品中氧化钠含量为10.89％，氧化铁含量为5.94％，分级后剩余的赤泥料为铁矿产品，质量为85.55g，铁矿产品中氧化铁含量为30.25％，氧化钠含量为0.72％。
实施例4
采用实施例3的赤泥原料，质量为100g，磨细步骤同实施例3；
分级步骤为：对微细赤泥料进行干法分级，微细赤泥料采用三级旋风除尘器进行分级，三级旋风除尘器由依次串接的第一级旋风除尘器、第二级旋风除尘器、第三级旋风除尘器组成，第一级旋风除尘器设备型号的直径为1000mm，第二级旋风除尘器设备型号的直径为500mm，第三级旋风除尘器设备型号的直径为200mm。入料压力为0.05mpa，入料浓度为5％。将微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒中的98％分离出来，分离出来的粒径小于5微米的微细颗粒产品质量为16.66g，是为以钠硅渣和钙硅渣为主的产品，微细颗粒产品中氧化钠含量为10.89％，氧化铁含量为5.94％，分级后剩余的赤泥料为铁矿产品，质量为83.34g，铁矿产品中氧化铁含量为30.90％，氧化钠含量为0.45％。
在本发明提供的从赤泥中分选提铁除钠的方法中，在磨细步骤，如果赤泥中氧化钠含量高，易于磨细，那么经磨细后制成的微细赤泥料中，粒径小于5微米的微细颗粒含量就较高，相反，如果赤泥中氧化钠含量低，不易磨细，那么经磨细后制成的微细赤泥料中，粒径小于5微米的微细颗粒含量就较低。经研究发现，粒径小于5微米的微细颗粒的质量百分比含量在10～70％时，可实现微细颗粒中氧化钠含量达到10％以上。在分级步骤，如果粒径小于5微米的微细颗粒中氧化钠含量高，可以将尽多的微细颗粒分离出来，例如可以将微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒中的98％分离出来，以获得较多的氧化钠含量高的以钠硅渣和钙硅渣为主的产品，同时也提高了铁矿产品的含铁量。如果粒径小于5微米的微细颗粒中氧化钠含量不是很高，氧化铁含量高，那么也可以将较少的微细颗粒分离出来，例如可以将微细赤泥料中粒径小于5微米的微细颗粒中的10％分离出来，这样对铁矿产品的含铁量影响不大，铁矿产品中氧化铁含量可以大于30％，也即对铁矿产品的质量影响不大，同时也可以降低分级所需的能耗。
本发明中出现的百分比均为质量百分比。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。