[发明专利]赤泥提取钛渣工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种赤泥提取钛渣工艺，为碱法生产氧化铝流程中废弃物的处理办法，属于轻金属冶金技术领域。

背景技术

赤泥，是用铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆状而得名。随着铝工业的不断发展，目前全世界每年产生约6000万吨赤泥，我国的赤泥排放量每年为450万吨以上。世界各国大多数氧化铝厂是将赤泥堆积或倾入深海，赤泥的存放不仅占用大量土地和农田、耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的剩余碱液向地下渗透，造成地下水污染。此外，堆场的赤泥形成的粉尘到处飞扬，破环生态环境，造成严重污染。在土地资源日趋紧张、环境保护日趋重要的当今社会，赤泥的综合治理己成为人们所关注的焦点之一。

赤泥依氧化铝生产方法的不同，可分为烧结法、拜耳法和联合法赤泥三种，拜耳法生产处理的是一水软铝石型和三水铝石型铝土矿，采用强碱NaOH溶出高铝和高铁铝土矿，产生的赤泥中氧化铝和氧化铁、碱含量高。烧结法和联合法处理的是难溶的高硅、低铁、一水硬铝石型、高岭石型铝土矿，产生的赤泥CaO含量高，碱和铁含量较低。我国主要是以一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝的烧结法、联合法赤泥，其主要成分为硅酸二钙及其水合物：国外则以拜耳法为主，拜耳法赤泥的主要成分为赤铁矿、铝硅酸钠水合物、钙霞石等。

在赤泥丰量金属的回收方面，印度Bharat铝业公司利用本公司的拜耳法赤泥回收TiO2，其具体的工艺过程是：将一定量的赤泥于两倍的自来水混合搅拌，借助絮凝剂进行沉降，之后将洗涤过的赤泥与HCl缓慢反应，自至泥浆中和，在90℃-95℃时调整pH值为4。再用絮凝剂沉降，干燥沉降的赤泥，继续在加热的条件下用浓HCl处理，经反应泥浆变为灰色，洗涤使泥浆与溶液分离，此时泥浆内为以SiO₂和TiO₂为主，再对热的泥浆采用H2SO4法提取氧化钛，这样热的浓硫酸使得二氧化钛转化为它的硫酸盐，之后将所得含有硫酸钛的硫酸溶液进行水解，得到白色的偏钛酸沉淀。使用此法可以容易的回收TiO₂，并且回收过程中所用的酸全部再循环，其后得到的废渣亦可用于海绵铁的生产。这个方法的缺点是：

(1)泥中大量的铁、铝、钠、钙、镁、钾等元素全部要参加反应，全部溶解，酸液量大，酸浓度高，，酸实现全部再循环的流程更长，处理工艺复杂，污染严重。

(2)铁元素还是要放到最后的酸溶液里提取，再进行海绵铁的生产。

(3)赤泥中所富有的钪、锆、钍、镓等贵重金属也会随着浓酸溶液的处理而得不到有效富集和回收，是很不经济的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种赤泥提取钛渣工艺，变废为宝，降低生产成本，保护环境。

本发明所述的赤泥提取钛渣工艺，步骤如下：

(1)在预处理的赤泥中加入还原剂配料；

(2)将配料加入到熔炼炉中熔炼除铁；

(3)对熔融渣进行水淬，溶出部分硅、铝和钠元素；

(4)对水淬渣进行粉碎处理；

(5)将水淬渣加入到酸性调整液中，溶出剩余的钠、钙、镁、铝和铁元素，将溶出渣进行烘干为钛渣。

本发明中：

赤泥中全铁质量含量大于10％，TiO₂质量含量大于10％，充分洗涤后烘干破碎，粒度控制d50＝20-100μm。优选为全铁质量含量大于18％，TiO₂质量含量大于18％，洗涤后烘干破碎粒度d50＝20-100μm。

还原剂为碳粉，如石墨、焦炭等，加入量为理论配碳量的1.1-1.2倍。70-80％质量碳粉为细碳粉，d50＝20-200μm，优选为40-140μm，20-30％质量碳粉为碳粒，粒度为1-3mm。

赤泥与细碳粉质量的70％混合后，挤压成块状备用，一般块状或球状等。

熔炼炉为底部重新开一个出渣嘴的三电极炼钢电弧炉，也可为三电极的矿热炉改造而成，采用埋弧熔炼的方式熔炼。

控制的条件为：先炉底加入10-15％细碳粉量，然后加入赤泥配碳料与颗粒碳粒的混合料，开启电弧炉，控制的极心圆功率密度：1200-1800A/m²，二次电流与二次电压的比应大于260，保持冶炼状态到赤泥料熔化完毕，然后再加入剩余的细碳粉进行深度熔炼造渣。

水淬溶液为氧化铝流程中的碳酸化分解铝酸钠溶液所得到的碳分母液，可在出渣口进行水淬，水淬液进行过滤，滤液返回氧化铝厂利用。

水淬渣进行烘干后粉碎，粉碎磨细，控制d50＝10-300μm，优选为100-150μm。