[发明专利]拜耳法赤泥联产超细四氧化三铁、氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种拜耳法赤泥的综合利用方法，属环保和工业废渣的综合利用，具体涉及一种拜耳法赤泥联产超细四氧化三铁、氧化铝的方法。

背景技术

拜耳法赤泥是拜耳法生产氧化铝过程中排出的固体废物，因其外观颜色与赤色泥土相似而得名。赤泥属于强碱废渣，是一种严重的碱性污染源，每生产一吨氧化铝，大约产生0.8-1.5吨赤泥。我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝2378万吨，而产生的赤泥近3000万吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4%，累积堆存量达到2亿吨。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，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。

拜耳法赤泥的矿物组成较为复杂，并随原矿矿物组成和溶出条件不同而异，主要成分有赤铁矿(或针铁矿等)、水合铝硅酸钠(方钠石、钙霞石)、水化石榴石、石英、钛酸钙以及少量未溶出的氧化铝水合物等。由于拜耳法赤泥含铁高，耐腐蚀性差，很难直接用于建材行业上，并且拜耳法赤泥碱度高、产量大，传统的堆存、填海等处理方式将会对周边的水体、大气、土壤造成污染，严重影响了铝工业的可持续发展。因此，拜耳法赤泥的综合回收与利用已成为我国氧化铝工业实现循环经济和可持续发展的重要课题。

目前，拜耳法赤泥的综合利用主要途径有三方面：（1）综合处理用于生产生铁、氧化铝和水泥，赤泥的这种利用在一些国家已达到半工业试验阶段。（2）生产建筑材料和陶瓷材料，在德国和匈牙利等国已有工业实践。（3）代替皂土用于高炉炼铁原料的制团。这三种利用途径基本都是传统领域的应用，副价值低。因此，从资源利用、防治污染、保护土地资源以及经济效益方面综合考虑，解决这一问题的最佳方式是以赤泥为原料生产铝、铁系列高副价值精细化工产品及提取其中的稀有金属元素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拜耳法赤泥联产超细四氧化三铁、氧化铝的方法，本发明以赤泥废渣为原料制备超细四氧化三铁、超细氧化铝，此方法充分利用了赤泥中的铁、铝、硅的主要元素，最大限度地降低赤泥对环境的危害。

为实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

拜耳法赤泥联产超细四氧化三铁、氧化铝的方法，包括以下步骤：

1）浸提：将湿赤泥干燥后，按照赤泥重量与盐酸体积比为1g：3-5mL，将干燥后的赤泥与8-10摩尔/升盐酸加入反应器中搅拌，并加热至80-100℃，保温1-2小时；

2）过滤：趁热过滤，得到含铁离子、铝离子的滤液1和一次残渣；

3）超细Fe₃O₄的制备：

调整滤液1的铁离子浓度为0.25mol/L后，加入与溶液中铁离子浓度摩尔比为1：1-1.5的浓度为0.5mol/L的还原剂Na₂SO₃溶液和溶液质量15-20%表面活性剂聚乙二醇，后用2mol/L的NaOH调节浸出液pH值到11.5-12.5，在70-90℃搅拌反应0.5-1.0小时后过滤，得到Fe₃O₄沉淀和滤液3，Fe₃O₄沉淀经水洗、有机溶剂无水乙醇洗涤后干燥得到纯的Fe₃O₄，同时得到水洗液4和有机溶剂洗涤液5；

4）超细Al₂O₃制备：

向滤液3中加入其质量2-4%的表面活性剂聚乙二醇后，再用2mol/L的盐酸调节其pH值，使其中的铝离子以氢氧化铝形式沉淀，得到氢氧化铝沉淀和沉淀后液6，氢氧化铝沉淀经水洗、有机溶剂无水乙醇洗涤、干燥、煅烧得到Al₂O₃，同时得到水洗液7和有机溶剂洗涤液8。

所述步骤2）的一次残渣用其质量1-3倍体积80-100℃的热水洗涤，得到洗涤液2；调节洗涤液2的酸度后继续返回步骤1）过程浸提。

所述步骤1）的一次残渣的处理，当一次残渣中活性SiO₂的含量大于25%时，通过碱浸SiO₂制备白炭黑，得到的二次残渣当钛含量大于6g/t时，可回收其中的TiO₂。

所述的水洗液4、沉淀后液6和水洗液7调节酸度后继续返回步骤1）过程浸提，当水洗液4、沉淀后液6和水洗液7中的氯化钠富集到20g/L，对水洗液4、沉淀后液6和水洗液7浓缩制备氯化钠，制备氯化钠后的溶液用盐酸调整pH后进入步骤1）过程浸提或者处理部分排放。