本發(fā)明涉及固體廢棄物處理領(lǐng)域，具體涉及一種處理含鈦赤泥的方法。

背景技術(shù)：

赤泥是鋁土礦提煉氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，因其為赤紅色泥漿而得名。一般情況下，平均生產(chǎn)1噸氧化鋁，會(huì)副產(chǎn)1～2噸赤泥。隨著我國(guó)及全球氧化鋁工業(yè)的快速發(fā)展，自2005年到2015年，我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量從859萬(wàn)噸/年發(fā)展到5898萬(wàn)噸/年，全球氧化鋁產(chǎn)量從5616萬(wàn)噸/年發(fā)展到12471萬(wàn)噸/年。我國(guó)氧化鋁赤泥的年增長(zhǎng)量可達(dá)7000萬(wàn)噸以上，歷史累計(jì)堆存量已超過(guò)3.5億噸。赤泥中含有大量的鐵、鋁、鈉、鈣等金屬。赤泥的堆存不僅會(huì)占用大量的土地和農(nóng)田，耗費(fèi)較多的堆場(chǎng)建設(shè)及維護(hù)費(fèi)用，造成嚴(yán)重的水質(zhì)污染，而且還浪費(fèi)了大量的金屬資源。赤泥中的有價(jià)金屬組分如fe2o3、al2o3、na2o、tio2，多為經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低的堿金屬，單獨(dú)就其中某一種元素進(jìn)行回收利用，并不能很好地解決工藝經(jīng)濟(jì)性和赤泥堆存量巨大的問(wèn)題，必須采用多種金屬聯(lián)合回收的技術(shù)才能真正的實(shí)現(xiàn)赤泥的綜合利用和減量化。對(duì)于鈦含量較高的赤泥，處理難度較大。因?yàn)殁伿且环N高熔點(diǎn)物質(zhì)，會(huì)使?fàn)t渣變粘稠，嚴(yán)重影響爐渣的流動(dòng)性，不利于赤泥還原-熔分造渣提鐵。因此，在處理高鈦赤泥時(shí)應(yīng)當(dāng)首先將鈦與鐵分離，再進(jìn)一步開(kāi)展提鐵工序。

有報(bào)道提出，將鹽酸浸出渣與鋁粉、cao、caf2、nano3均勻混合，進(jìn)行鋁熱還原處理，可用于生產(chǎn)近似于工業(yè)合金成分的鈦鐵合金。

赤泥中鈦含量較高，如果直接采用火法工藝進(jìn)行處理，得到的爐渣中鈦的含量低，利用價(jià)值不大。同時(shí)，赤泥中鈦的存在增大了鐵等其他元素的回收難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提出一種處理含鈦赤泥的方法，該方法能夠較好的實(shí)現(xiàn)鈦、鐵、鋁的分離，降低了添加劑的用量，并且能耗較低。

本發(fā)明提出了一種處理含鈦赤泥的方法，包括步驟：

含鈦赤泥經(jīng)鹽酸溶液浸出后，得到浸出渣和浸出液；其中

①所述浸出渣的處理過(guò)程為：利用硫酸溶液對(duì)所述浸出渣進(jìn)行進(jìn)一步的浸出處理，并經(jīng)水解、焙燒處理得到二氧化鈦；

②所述浸出液的處理過(guò)程為：對(duì)所述浸出液進(jìn)行蒸發(fā)焙燒處理，得到混合物；向所述混合物中加入還原劑和添加劑，并壓塊成型，得到生球；所述生球經(jīng)還原、熔分處理，得到熔分鐵和富鋁渣。

進(jìn)一步的，所述浸出液蒸發(fā)焙燒過(guò)程得到鹽酸，對(duì)所述鹽酸進(jìn)行回收，用于所述含鈦赤泥的浸出過(guò)程。

優(yōu)選的，所述還原劑選用焦粉或蘭炭；所述添加劑選用石灰石。

進(jìn)一步的，所述含鈦赤泥中鈦含量為8～20wt％，鐵含量為26～32wt％，鋁含量為16～25wt％。

優(yōu)選的，所述鹽酸溶液的濃度為4～8mol/l；控制所述含鈦赤泥的浸出時(shí)間為60～180min，浸出溫度為60～110℃。

優(yōu)選的，所述浸出液蒸發(fā)焙燒過(guò)程中，控制蒸發(fā)焙燒的溫度為200～300℃，得到的所述混合物的含水量為20～25wt％。

進(jìn)一步的，所述生球的組成為：100重量份的混合物、5～10重量份的添加劑、20～30重量份的還原劑。優(yōu)選的，所述生球的組成為：100重量份的混合物、6～8重量份的添加劑、25～30重量份的還原劑。

進(jìn)一步的，所述還原過(guò)程中，控制還原溫度為1150～1300℃，還原時(shí)間為20～40min。優(yōu)選的，控制所述還原溫度為1150～1200℃，還原時(shí)間為25～35min。

優(yōu)選的，所述熔分過(guò)程中，控制熔分溫度為1400～1550℃，熔分時(shí)間為30～60min；優(yōu)選的，控制所述熔分溫度為1500℃，熔分時(shí)間為60min。

進(jìn)一步的，所述熔分鐵中鐵品位≥97.5％；所述富鋁渣中鋁含量為38～45wt％。

本發(fā)明在處理含鈦赤泥時(shí)，首先采用鹽酸溶液處理含鈦赤泥，使得其中不溶于鹽酸溶液的鈦富集在浸出渣中，而溶于鹽酸溶液的鋁和鐵富集在浸出液中，初步實(shí)現(xiàn)鈦與鋁、鐵的有效分離。該鹽酸浸出步驟，為后序處理過(guò)程中提取鐵創(chuàng)造了良好的條件，由于富集鈦后的浸出渣比較粘稠，不利于后序還原、熔分后熔分鐵和富鋁渣的分離。因此，鹽酸浸出過(guò)程將鈦分離出去后，使得后序鐵、鋁的提取過(guò)程更加容易，并且，可以顯著降低熔分過(guò)程的溫度和時(shí)間，減少添加劑的用量，降低能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)鈦、鐵、鋁的有效分離提取，并且提高了富鋁渣提鋁的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了含鈦赤泥的綜合回收利用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中處理含鈦赤泥的方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

鈦不溶于酸，而鋁和鐵的氧化物等能夠被酸溶解而進(jìn)入酸溶液中?；诖朔N性質(zhì)，可以將含鈦赤泥首先用鹽酸浸出進(jìn)行處理，將鈦與鐵分離后再進(jìn)行鈦與鐵的分別回收。

如圖1所示，本發(fā)明中處理含鈦赤泥的方法，包括如下步驟：

含鈦赤泥經(jīng)鹽酸溶液浸出后，得到浸出渣和浸出液。由于含鈦赤泥中含有的鈦不溶于鹽酸，而鋁和鐵等能夠被鹽酸溶解，因此，鈦會(huì)富集在浸出渣中，而鋁和鐵會(huì)溶于浸出液中，從而實(shí)現(xiàn)鈦和鐵、鋁的分離。其中，浸出渣和浸出液的處理過(guò)程分別為：

浸出渣的處理過(guò)程為：利用硫酸溶液對(duì)浸出渣進(jìn)行進(jìn)一步的浸出處理，然后經(jīng)水解、焙燒處理得到二氧化鈦產(chǎn)品。

浸出液的處理過(guò)程為：對(duì)浸出液進(jìn)行蒸發(fā)焙燒處理，得到fe2o3、al2o3等的混合物。向混合物中加入還原劑和添加劑，并壓塊成型，得到生球。生球烘干后，經(jīng)還原、熔分處理，得到熔分鐵和富鋁渣。富鋁渣中，實(shí)現(xiàn)了鋁的有效富集，可進(jìn)行進(jìn)一步的提鋁處理。

浸出液蒸發(fā)焙燒處理過(guò)程中，會(huì)蒸發(fā)得到鹽酸。在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，對(duì)蒸發(fā)得到的鹽酸進(jìn)行回收，用于含鈦赤泥的浸出過(guò)程。

本發(fā)明的含鈦赤泥中，鈦含量為8～20wt％(wt％為質(zhì)量百分比)，鐵含量為26～32wt％，鋁含量為16～25wt％。含鈦赤泥的鹽酸浸出過(guò)程中，所使用鹽酸的濃度為4～8mol/l。含鈦赤泥的鹽酸浸出時(shí)間為60～180min，浸出溫度為60～110℃。

在浸出液的處理過(guò)程中，控制蒸發(fā)焙燒處理過(guò)程的溫度為200～300℃，在該溫度下，浸出液中的鋁、鐵經(jīng)焙燒后生成fe2o3、al2o3等的混合物，并且，所得到混合物的含水量為20～25wt％。

該步驟中，還原劑為具有還原作用的煤粉，本發(fā)明優(yōu)選焦粉或蘭炭。本發(fā)明中，添加劑選用石灰石。添加劑能夠起到助熔作用，有助于后序生球還原過(guò)程中鐵氧化物的還原，以及熔分過(guò)程中渣鐵的有效分離。

本發(fā)明中，生球的組成為：100重量份的混合物、5～10重量份的添加劑、20～30重量份的還原劑。作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，生球的組成為：100重量份的混合物、6～8重量份的添加劑、25～30重量份的還原劑。

生球還原過(guò)程中，控制還原溫度為1150～1300℃，還原時(shí)間為20～40min。作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，控制還原溫度為1150～1200℃，還原時(shí)間為25～35min。熔分過(guò)程中，控制熔分溫度為1400～1550℃，熔分時(shí)間為30～60min。作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，控制熔分溫度為1500℃，熔分時(shí)間為60min。

生球經(jīng)還原、熔分處理后，得到的熔分鐵中，鐵品位≥97.5％，鐵的回收率也在97.5％以上。得到的富鋁渣中，鋁含量為38～45wt％，鐵含量較低，在2wt％以下，并可進(jìn)一步提取富鋁渣中的鋁金屬。

在浸出渣的處理過(guò)程中，利用硫酸溶液對(duì)浸出渣進(jìn)行進(jìn)一步的浸出處理，得到硫酸浸出液和富鈦渣。富鈦渣經(jīng)水解、焙燒處理得到二氧化鈦產(chǎn)品。

其中，硫酸溶液的質(zhì)量濃度為55～98％，浸出渣在硫酸溶液中，于140～220℃的溫度下熟化1～4h，然后，經(jīng)冷卻后加入硫酸體積2～3倍的溫水，并攪拌至固體浸出渣溶解，得到的浸出液和富鈦渣的重量比為1.4～1.9：1。

實(shí)施例1

將鈦含量8.25wt％，鐵含量30.52wt％，鋁含量24.24wt％的含鈦赤泥經(jīng)鹽酸溶液浸出，鹽酸溶液濃度為4mol/l，浸出時(shí)間為60min，浸出溫度為60℃，得到浸出渣和浸出液。

浸出液經(jīng)蒸發(fā)焙燒處理后得到al2o3、fe2o3等的混合物，并回收蒸發(fā)得到的鹽酸，用于含鈦赤泥的浸出處理過(guò)程進(jìn)行循環(huán)利用。取100重量份的混合物，配加6重量份的添加劑與25重量份的還原劑，混合均勻后壓塊成型，得到生球。生球烘干后進(jìn)行還原、熔分處理，控制還原溫度為1150℃，還原時(shí)間為25min，熔分溫度為1450℃，熔分時(shí)間為40min，得到熔分鐵和富鋁渣。經(jīng)化驗(yàn)測(cè)試，熔分鐵中鐵品位為98.26％，回收率為98.66％，富鋁渣中鐵含量為1.98wt％，鋁含量為43.2wt％。富鋁渣可以進(jìn)行進(jìn)一步的提鋁處理。

浸出渣用硫酸溶液浸出，其中的tio2生成鈦氧硫酸鹽。鈦氧硫酸鹽經(jīng)水解、焙燒處理，獲得純度為95.80％的tio2，可用作顏料或生產(chǎn)ticl4。

實(shí)施例2

將鈦含量15.26wt％，鐵含量28.28wt％，鋁含量20.85wt％的含鈦赤泥經(jīng)鹽酸溶液浸出，鹽酸溶液濃度為5mol/l，浸出時(shí)間為60min，浸出溫度為70℃，得到浸出渣和浸出液。

浸出液經(jīng)蒸發(fā)焙燒處理后得到al2o3、fe2o3等的混合物，并回收蒸發(fā)得到的鹽酸，用于含鈦赤泥的浸出處理過(guò)程進(jìn)行循環(huán)利用。取100重量份的混合物，配加6重量份的添加劑與25重量份的還原劑，混合均勻后壓塊成型，得到生球。生球烘干后進(jìn)行還原、熔分處理，控制還原溫度為1180℃，還原時(shí)間為30min，熔分溫度為1500℃，熔分時(shí)間為50min，得到熔分鐵和富鋁渣。經(jīng)化驗(yàn)測(cè)試，熔分鐵中鐵品位為98.72％，回收率為98.89％，富鋁渣中鐵含量為1.74wt％，鋁含量為40.89wt％。富鋁渣可以進(jìn)行進(jìn)一步的提鋁處理。

浸出渣用硫酸溶液浸出，其中的tio2生成鈦氧硫酸鹽。鈦氧硫酸鹽經(jīng)水解、焙燒處理，獲得純度為96.32％的tio2，可用作顏料或生產(chǎn)ticl4。

實(shí)施例3

將鈦含量18.06wt％，鐵含量27.86wt％，鋁含量18.15wt％的含鈦赤泥經(jīng)鹽酸溶液浸出，鹽酸溶液濃度為6mol/l，浸出時(shí)間為90min，浸出溫度為70℃，得到浸出渣和浸出液。

浸出液經(jīng)蒸發(fā)焙燒處理后得到al2o3、fe2o3等的混合物，并回收蒸發(fā)得到的鹽酸，用于含鈦赤泥的浸出處理過(guò)程進(jìn)行循環(huán)利用。取100重量份的混合物，配加6重量份的添加劑與25重量份的還原劑，混合均勻后壓塊成型，得到生球。生球烘干后進(jìn)行還原、熔分處理，控制還原溫度為1200℃，還原時(shí)間為30min，熔分溫度為1500℃，熔分時(shí)間為50min，得到熔分鐵和富鋁渣。經(jīng)化驗(yàn)測(cè)試，熔分鐵中鐵品位為98.95％，回收率為99.03％，富鋁渣中鐵含量為1.56wt％，鋁含量為38.86wt％。富鋁渣可以進(jìn)行進(jìn)一步的提鋁處理。

浸出渣用硫酸溶液浸出，其中的tio2生成鈦氧硫酸鹽。鈦氧硫酸鹽經(jīng)水解、焙燒處理，獲得純度為96.98％的tio2，可用作顏料或生產(chǎn)ticl4。

實(shí)施例4

將鈦含量18.23wt％，鐵含量28.03wt％，鋁含量17.89wt％的含鈦赤泥經(jīng)鹽酸溶液浸出，鹽酸溶液濃度為4mol/l，浸出時(shí)間為100min，浸出溫度為80℃，得到浸出渣和浸出液。

浸出液經(jīng)蒸發(fā)焙燒處理后得到al2o3、fe2o3等的混合物，并回收蒸發(fā)得到的鹽酸，用于含鈦赤泥的浸出處理過(guò)程進(jìn)行循環(huán)利用。取100重量份的混合物，配加8重量份的添加劑與28重量份的還原劑，混合均勻后壓塊成型，得到生球。生球烘干后進(jìn)行還原、熔分處理，控制還原溫度為1200℃，還原時(shí)間為30min，熔分溫度為1500℃，熔分時(shí)間為50min，得到熔分鐵和富鋁渣。經(jīng)化驗(yàn)測(cè)試，熔分鐵中鐵品位為98.42％，回收率為98.89％，富鋁渣中鐵含量為1.63wt％，鋁含量為38.26wt％。富鋁渣可以進(jìn)行進(jìn)一步的提鋁處理。

浸出渣用硫酸溶液浸出，其中的tio2生成鈦氧硫酸鹽。鈦氧硫酸鹽經(jīng)水解、焙燒處理，獲得純度為95.36％的tio2，可用作顏料或生產(chǎn)ticl4。

實(shí)施例5

將鈦含量17.23wt％，鐵含量28.09wt％，鋁含量17.23wt％的含鈦赤泥經(jīng)鹽酸溶液浸出，鹽酸溶液濃度為8mol/l，浸出時(shí)間為180min，浸出溫度為110℃，得到浸出渣和浸出液。

浸出液經(jīng)蒸發(fā)焙燒處理后得到al2o3、fe2o3等的混合物，并回收蒸發(fā)得到的鹽酸，用于含鈦赤泥的浸出處理過(guò)程進(jìn)行循環(huán)利用。取100重量份的混合物，配加7重量份的添加劑與30重量份的還原劑，混合均勻后壓塊成型，得到生球。生球烘干后進(jìn)行還原、熔分處理，控制還原溫度為1200℃，還原時(shí)間為35min，熔分溫度為1500℃，熔分時(shí)間為60min，得到熔分鐵和富鋁渣。經(jīng)化驗(yàn)測(cè)試，熔分鐵中鐵品位為98.98％，回收率為99.02％，富鋁渣中鐵含量為1.27wt％，鋁含量為40.06wt％。富鋁渣可以進(jìn)行進(jìn)一步的提鋁處理。

浸出渣用硫酸溶液浸出，其中的tio2生成鈦氧硫酸鹽。鈦氧硫酸鹽經(jīng)水解、焙燒處理，獲得純度為96.28％的tio2，可用作顏料或生產(chǎn)ticl4。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。