一種從赤泥中回收氧化鋁的方法
【專利摘要】本發明涉及一種從赤泥中回收氧化鋁的方法。所述方法包括以下步驟：將赤泥壓濾再加熱干燥后，然后磨成細粉；將磨細后的赤泥與硫酸銨混合后進行燒結生成固體混合物和氨氣；將燒結后生成的固體混合物倒入水中進行加熱溶出，過濾分離得到含有硫酸鋁銨的溶液；氨氣經除塵脫硫后用水吸收生成氨水；將含有硫酸鋁銨的鹽溶液進行結晶得到粗鋁銨；將固體的硫酸鋁銨溶解于熱水中再冷卻結晶除雜；二次結晶后的精鋁銨溶于水后與氨水反應生成氫氧化鋁和硫酸銨；將氫氧化鋁進行焙燒后得到氧化鋁。本發明從赤泥中提取氧化鋁的方法并將氨氣和硫酸銨循環利用，這樣可以降低成本、減少副產物的產生。
【專利說明】一種從赤泥中回收氧化鋁的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種赤泥回收利用的方法，尤其涉及一種從赤泥中提取氧化鋁的方法。
【背景技術】
[0002]赤泥主要來自于生產氧化鋁的副產物，一個氧化鋁廠每年要排出幾十到數百萬噸的赤泥(干量)，赤泥漿龐大的體積和腐蝕性是赤泥堆放的難題，赤泥堆放造成的環境影響除占用大量土地外，其附液中的堿和硫酸鹽下滲還可能對地下水和土壤產生污染，改變土壤的性質和結構，造成大面積的土壤鹽堿化，使土壤板結。隨著我國鋁土礦資源和土地資源的逐漸短缺，從赤泥中回收氧化鋁的技術符合減量化、資源化的原則。
[0003]目前對赤泥的綜合利用，主要包括兩個方面的工作:一是提取赤泥中的有用組分，回收稀有金屬，缺點是回收成本高，回收率低；二是將赤泥作為大宗材料的原料，整體加以綜合利用，缺點是原料價格較低，難以創造更高的附加值。從資源利用、防治污染和保護土地資源綜合考慮，解決這一問題的最佳方式是先回收赤泥中的氧化鋁，拜耳法工藝中的赤泥含有18%—26%的氧化鋁，再把赤泥整體應用于生產水泥和其它材料，將赤泥徹底消化掉。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有赤泥沒有得到充分利用的現狀，提供一種從赤泥中回收氧化鋁的
方法。
[0005]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:
[0006]步驟1:將赤泥壓濾、干燥后，再磨成細粉；
[0007]步驟2:將磨細后的赤泥與硫酸銨混合后進行燒結生成固體混合物和氨氣；
[0008]步驟3:將燒結后生成的固體混合物倒入水中進行加熱溶出，過濾分離得到含有硫酸鋁銨的溶液；
[0009]步驟4:氨氣經除塵脫硫后用水吸收生成氨水，回收的氨水經濃縮處理后作為氨分工段的原料；
[0010]步驟5:將含有硫酸鋁銨的溶液進行結晶過濾分離得到固體的粗硫酸鋁銨晶體和硫酸銨溶液，對硫酸銨溶液進行蒸發結晶得到硫酸銨晶體，作為燒結的原料循環使用；
[0011]步驟6:將固體的硫酸鋁銨溶解于熱水中再冷卻結晶去除雜質；
[0012]步驟7:將固體的硫酸鋁銨溶解后配制成溶液與氨水反應生成氫氧化鋁和硫酸銨；
[0013]步驟8:將氫氧化鋁進行焙燒后得到氧化鋁。
[0014]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0015]進一步，所述步驟I中干燥溫度為60°C~200°C，細粉顆粒在200目~1000目。
[0016]進一步，所述步驟2中燒結溫度為280°C~600°C，加熱時間0.5小時~6小時，赤泥和硫酸銨的質量比為1:0.5~1:5。
[0017]進一步，所述步驟3中溶出溫度為70°C~140°C，溶出時間為0.2小時~4小時。
[0018]進一步，所述步驟5中硫酸銨為蒸發結晶，將溶出液蒸發至溶液濃度為40%~90%。
[0019]進一步，所述步驟6中的硫酸鋁銨通過水在常壓或者在表壓為0.lkgf/cm2~5kgf/cm2下溶解溫度為85°C~125°C，冷卻結晶溫度為(TC~40°C。
[0020]9.進一步，所述步驟7中精鋁銨溶液的濃度為0.lmol/L~lmol/L，氨水的濃度為1%~25%。精鋁銨溶液與氨水在溫度為30°C~60°C下反應0.5小時~3小時。其中所述NH3和NH4Al (SO4) 2的摩爾之比為3:1~4:1。
[0021]10.進一步，所述步驟8中焙燒溫度為600°C~1400°C。
[0022]本發明的有益效果是:本發明從赤泥中回收氧化鋁的方法制備硫酸鋁銨并聯產氨氣，這樣就使得燒結分解產生的氨氣在除塵脫硫后純度較高，便于后續氨分工段利用；溶出過后的粗鋁銨溶液經離心分離、過濾的硫酸銨溶液再經過蒸發結晶，達到回收硫酸銨的目的，再回到前端作為燒結的原料；將硫酸鋁銨溶解配置成溶液再與氨水進行反應，這樣得到的氫氧化鋁的粒徑范圍容易控制，能從325目的網孔漏過的顆粒的數量占所有顆粒數量小于2.5%，最后經過焙燒后得到的氧化鋁也容易達到冶金級的粒度要求；反應結束后得到的殘渣量小，并且殘渣主要成分為二氧化硅，可利用其生產水泥、燒磚或鋪路等；方法簡單、副產物少且易于實現工業化應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發明從赤泥中回收氧化鋁的方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0025]圖1為本發明從赤泥中回收氧化鋁的方法的流程示意圖。如圖1所示，所述方法包括以下步驟:
[0026]步驟1:將赤泥壓濾再加熱干燥后，然后磨成細粉。
[0027]所述赤泥壓濾一般用板框壓濾機，使含水率降到40%以下，再用空心槳葉干燥機干燥，再將其磨細至200目~1000目，以便增大和硫酸銨接觸的比表面積。
[0028]步驟2:將磨細后的赤泥與硫酸銨混合后進行燒結生成固體混合物和氨氣。
[0029]所述赤泥和硫酸銨混合的質量比為1:0.5~1: 5，經混料機充分混合3~5分鐘，混合后由皮帶機或螺旋輸`送機送到環形燒結爐，燒結溫度為280°C~600°C，燒結時間0.5小時~6小時后即可出料。
[0030]步驟3:將燒結后生成的固體混合物倒入水中進行加熱溶出，過濾分離得到含有硫Ife招按的溶液。
[0031]將燒結后生成的固體物通過水70°C~140°C進行溶出，溶出后的固體殘渣通過過濾分離，接著再洗滌后得到硫酸鋁銨的溶液。優選的，將燒結后生成的固體物用水在700C _140°C的溫度下溶出，可以獲得較高的氧化鋁溶出率，其溶出率可達到> 90%，所述氧化鋁溶出率是指溶解到溶液中的鋁占粉煤灰中百分含量，氧化鋁溶出率越高說明粉煤灰的利用效果越好。
[0032]步驟4:氨氣經除塵脫硫后用水吸收生成氨水，回收的氨水經濃縮處理后作為氨分工段的原料。
[0033]利用高溫時氨氣更容易逸出的特點，將氨氣與二氧化硫等其它雜質分離，經濃縮處理的氨水濃度可達12%~18%。
[0034]步驟5:將含有硫酸鋁銨的溶液進行結晶過濾分離得到固體的粗硫酸鋁銨晶體和硫酸銨溶液，對硫酸銨溶液進行蒸發結晶得到硫酸銨晶體，作為燒結的原料循環使用。
[0035]硫酸銨的溶解度隨溫度的變化較小，因此通過蒸發結晶得到硫酸銨晶體，將硫酸銨溶液蒸發至溶液濃度為40%~90%。
[0036]步驟6:將固體的硫酸鋁銨溶解于熱水中再冷卻結晶去除雜質得到精鋁銨。
[0037]由于在采用硫酸銨法進行燒結反應時，赤泥中氧化鐵等含鐵物質也會發生反應而生成可溶性的鐵鹽，因而溶出液中會含有部分的鐵離子，過多的鐵離子存在會影響氧化鋁的純度和品質，因此需要去除硫酸鋁銨的溶液中的鐵離子雜質，主要通過降溫結晶得到固體的硫酸鋁銨，如果有必要，還可以對得到的固體硫酸鋁銨重新溶解，再進行重結晶除雜，從而得到高純硫酸鋁銨。
[0038]降溫結晶的主要原理就是利用硫酸鋁銨在不同溫度下的溶解度的不同，硫酸鋁銨的溶解度隨著溫度的升高而逐漸升高。采用降溫結晶的方法可以使得溶出液達到過飽和從而使得硫酸鋁銨晶體析出，溫度在0°c~20°C，結晶時間在2小時~5小時之間。
[0039]步驟7:將固體的精鋁銨溶解后配制成溶液與氨水反應生成氫氧化鋁和硫酸銨。
[0040]所述硫酸鋁銨溶液的濃度為0.lmol/L~lmol/L，氨水的濃度為3%~25%。由于氫氧化鋁在生成過程中會夾雜雜質`硫酸銨，因此需要將生成的氫氧化鋁和硫酸銨進行洗滌過濾，以便除去其中的雜質，進入液相后的硫酸銨經蒸發后，還可以循環使用。所述與固體硫酸鋁銨反應的氨氣可以使用燒結時生成的氨氣。
[0041]步驟8:將氫氧化鋁進行焙燒后得到氧化鋁。
[0042]所述焙燒溫度在600°C~1400°C之間，焙燒時間在Ih~18h。
[0043]本發明從赤泥中回收氧化鋁的方法在對赤泥進行上述操作，提取氧化鋁后殘渣的主要成分是二氧化硅，可以用于生產水泥、磚，也可以用作其它建筑材料。
[0044]本發明所采用的從赤泥中回收氧化鋁的方法，主要是基于以下化學原理:
[0045]硫酸銨的分解反應:(NH4)2S04=NH4HS04+NH3
[0046]燒結反應:4NH4HS04+A1203=2NH4A1(SO4) 2+2NHs+3H20
[0047]3 (NH4) 2S04+A1203=A12 (SO4) 3+6NH3+3H20
[0048]分解反應:NH4Al(SO4) 2 〃 12H20+3NH3=A1 (OH) 3+2 (NH4) 2S04+9H20
[0049]Al2 (SO4) 3+6NH3+6H20=2Al (OH) s+3 (NH4) 2S04
[0050]下面分三個實施例對本發明的從赤泥中回收氧化鋁的方法作進一步詳細的描述。
[0051]實施例1
[0052]將含有氧化鋁18%的赤泥干燥后磨細到200目，按赤泥和硫酸銨的質量比為1:0.5稱量磨細后的混合料進行燒結，燒結溫度為280°C，燒結時間為0.5小時。將燒結熟料用水在常壓下于75°C溶出，所得到粗鋁銨溶液中氧化鋁的溶出率為75%，將硫酸鋁銨溶液降溫至10°C結晶，粗鋁銨溶液經重結晶去除鐵、鈦等雜質得到精鋁銨晶體，再將所得到的精鋁銨晶體溶解配制成0.lmol/L的硫酸鋁銨溶液，再通入氨水使其分解，NH3與硫酸鋁銨的摩爾比為3.2:1，反應溫度30°C,反應0.5h后，經洗漆過濾后得到氫氧化招固體,在600°C焙燒Ih后，得到氧化鋁產品，所得到氧化鋁產品雜質的化學成分為=Fe2O3:0.02%, SiO2:0.02%。
[0053]實施例2
[0054]將含有氧化鋁22%的赤泥干燥后磨細到600目，按赤泥和硫酸銨的質量比為1:3稱量磨細后的混合料進行燒結，燒結溫度為420°C，燒結時間為2.5小時。將燒結熟料用水在常壓下于98°C溶出，所得到粗鋁銨溶液中氧化鋁的溶出率為85%，將硫酸鋁銨溶液降溫至10°C結晶，粗鋁銨溶液經重結晶去除鐵、鈦等雜質得到精鋁銨晶體，再將所得到的精鋁銨晶體溶解配制成0.22mol/L的硫酸鋁銨溶液，再通入氨水使其分解，NH3與硫酸鋁銨的摩爾比為4 反應溫度55°C,反應2h后，經洗漆過濾后得到氫氧化招固體,在1100°C焙燒8h后，得到氧化鋁產品，所得到氧化鋁產品雜質的化學成分為=Fe2O3:0.03%, SiO2:0.02%。
[0055]實施例3
[0056]將含有氧化鋁25%的赤泥干燥后磨細到1000目，按赤泥和硫酸銨的質量比為1:5稱量磨細后的混合料進行燒結，燒結溫度為580°C，燒結時間為6小時。將燒結熟料用水在5kgf/cm2下于140°C溶出，所得到粗鋁銨溶液中氧化鋁的溶出率為90%，將硫酸鋁銨溶液降溫至5°C結晶，粗鋁銨溶液經重結晶去除鐵、鈦等雜質得到精鋁銨晶體，再將所得到的粗鋁銨晶體溶解配制成0.5mol/L的硫酸鋁銨溶液，再通入氨水使其分解，NH3與硫酸鋁銨的摩爾比為4..I，反應溫度60°C,反應3h后,經洗漆過濾后得到氫氧化招固體,在1350°C焙燒18h后，得到氧化鋁產品，所得到氧化鋁產品雜質的化學成分為=Fe2O3:0.01%, SiO2:0.01%。
[0057]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1:將赤泥壓濾、干燥后，然后磨成細粉； 步驟2:將磨細后的赤泥與硫酸銨混合后進行燒結生成固體混合物和氨氣； 步驟3:將燒結后生成的固體混合物倒入水中進行加熱溶出，過濾分離得到含有硫酸鋁銨的溶液； 步驟4:氨氣經除塵脫硫后用水吸收生成氨水，回收的氨水作為氨分工段的原料； 步驟5:將含有硫酸鋁銨的溶液進行結晶過濾分離得到固體的粗鋁銨和硫酸銨溶液，對硫酸銨溶液進行蒸發結晶得到硫酸銨晶體，作為燒結的原料循環使用； 步驟6:將粗鋁銨溶解于熱水中再冷卻結晶去除雜質得到精鋁銨； 步驟7:將精鋁銨溶解后配制成溶液與氨水反應生成氫氧化鋁和硫酸銨； 步驟8:將氫氧化鋁進行焙燒后得到氧化鋁。
2.根據權利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟I中加熱干燥溫度為60°C~200°C，赤泥細粉顆粒在200目~1000目。
3.根據權利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟2中燒結溫度為280°C~600°C，加熱時間0.5小時~6小時，赤泥和硫酸銨的質量比為1:0.5~1:5。
4.根據權利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟3中溶出溫度為70°C~140°C，溶出時間為0.2小時~4小時。
5.根據權利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟5中硫酸銨為蒸發結晶，，將溶出液蒸發至溶液濃度為40%~90%。
6.根據權利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟6中的硫酸鋁銨通過水在常壓或者在表壓為0.1kgf/cm2~5kgf/cm2下溶解，溫度為85°C~125°C，冷卻結晶溫度為0°C~40°C。
7.根據權利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟7中精鋁銨溶液的濃度為0.lmol/L~lmol/L，氨水的濃度為1%~25%。精鋁銨溶液與氨水在溫度為30°C~60°C下反應0.5小時~3小時。其中所述NH3和NH4Al (SO4)2的摩爾之比為3:I~4:1 o
8.根據權利要求1所述的從赤泥中回收氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟8中焙燒溫度為600°C~1400°C。
【文檔編號】C01F7/02GK103626213SQ201310672025
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】張開元, 王洪, 高延強, 趙宏彬 申請人:北京世紀地和控股有限公司