如何回收赤泥中的氧化铝和氧化钠?


来源:中国粉体网   胡一

[导读]  赤泥是拜耳法(目前95%的氧化铝都采用拜耳法生产)生产氧化铝时排出的污染性废渣,一般平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~2.0吨赤泥。一般含氧化铁量大,外观与赤色泥土相似,因而得名。

中国粉体网讯  赤泥是拜耳法(目前95%的氧化铝都采用拜耳法生产)生产氧化铝时排出的污染性废渣,一般平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~2.0吨赤泥。一般含氧化铁量大,外观与赤色泥土相似,因而得名。


拜耳法生产氧化铝


赤泥的化学组成

从表中可以看出,拜耳法赤泥中含有25%以上的氧化铝和10%左右的氧化钠以及其他有价金属,如果不对赤泥进行回收处理,不仅会污染环境,而且是一种资源浪费。


一、赤泥中氧化钠的回收


赤泥中氧化钠的回收方法大致可分为酸法和碱法。酸法就是将酸性气体或盐酸等加入到赤泥浆中,沉淀分离二氧化硅后再回收氧化钠。因赤泥呈强碱性,需要耗用大量酸性物质,因而酸法没有得到广泛应用。相反,碱法得到了各国科研工作者的重视,取得了长足的进步,已成为回收赤泥中氧化钠的主要方法。目前碱法主要包括氧化钙法。


氧化钙法又分为常压法和加压法。


1、常压法


赤泥中的主要成分是铝硅酸钠,其在常压和一定温度下,能够与氢氧化钙反应生成水合铝硅酸钠钙。


由于在CaO-Al2O3-SiO2-Na2O-H2O系中低浓度区的稳定相是水化石榴石和水合硅酸钙,所以水合铝硅酸钠钙在有Ca(OH)2存在时会分解,生成硅饱和度高的水化石榴石。


依据这个原理,在95℃下钠硅渣脱钠率达95%以上,钠硅比N/S可以降到0.1以下,处理后的赤泥完全可以达到外排的要求。回收得到的稀氢氧化钠溶液可以通过介质压滤、芯式精滤以及电渗析等工序,得到80g/LNa2O的氢氧化钠溶液,小于0.5g/LNa2O的工业用水返回原系统使用。


2、加压法


是近几十年来匈牙利和我国科研工作者一直在研究的湿法处理钠硅渣等高硅含铝原料的新工艺,主要有高压水化法和水热法等方法。高压水化法是在280~300℃温度下添加石灰,用高αK(即溶液Na2O/Al2O3的分子比)溶液处理赤泥,溶出后得到αK为12~14的铝酸钠溶液。这种方法能综合回收其中的氧化铝和氧化钠,弃渣中Na2O含量<1%,A/S<0.5,高αK的铝酸钠溶液通过铝酸钠结晶获得低αK的铝酸钠溶液,再经过分解得到氢氧化铝,氧化钠返回系统循环使用。


加压氧化钙法尤其是高压水化法因其能够高效综合回收氧化钠和氧化铝且操作条件温和而备受青睐,虽然该法还没有获得工业应用,但仍不失为一种非常具有前景的技术。


二、赤泥中氧化铝的回收


赤泥中氧化铝的回收,除了上述回收氧化钠的同时可以回收氧化铝外,其他的方法主要有酸溶法、熔融-酸溶-萃取耦合法、生物法等。


1、酸溶法


酸溶法就是将盐酸或者硫酸等酸性物质加入到赤泥浆中使铁、铝、钙等充分溶解,首先分离出不溶性二氧化硅。溶液中含有的二氧化钛通过水解沉淀析出,然后调整溶液的pH值达到11~13,此时铁以氢氧化铁的形式析出。过滤分离后得到铝酸钠溶液,铝酸钠溶液再通过pH值调整析出氢氧化铝,从而实现逐级分离铁、铝,最终达到回收氧化铝等氧化物的目的。


优点:操作条件温和,可以实现二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铁和氢氧化铝的初步分离。


缺点:在整个处理过程中pH值由高到低反复多次,流程复杂,且不能有效分离赤泥中含有的氧化钙。因此,利用该法不能得到较纯的氧化铝,这对于目前传统的加钙拜尔法所得赤泥的处理有一定的局限。


2、熔融-酸溶-萃取耦合法


是将熔融、酸溶和萃取相结合实现氧化铝的回收。该法可以综合提取生铁、二氧化钛和氧化铝。


熔融-酸溶-萃取耦合法流程


优点:该法能够得到纯度较高(含铁95.68%)的生铁,因此是一个很好的处理方法,而且通过萃取提纯,可以得到颜料级二氧化钛。


缺点:赤泥的两段焙烧无疑增加了处理的成本,给处理过程的经济性带来了不利的影响。


3、生物法


由于生物冶金具有经济、有效以及对环境友善的特点,目前已经得到许多国家的重视,并显示了巨大的潜力和广阔的前景。但此法目前处于实验室研究阶段。


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作者:胡一

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