一种赤泥柠檬酸脱碱工艺 |
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| 申请号 | CN201510629907.9 | 申请日 | 2015-09-29 | 公开(公告)号 | CN105170307A | 公开(公告)日 | 2015-12-23 |
| 申请人 | 河南理工大学; | 发明人 | 朱晓波; 李望; 管学茂; 张乾; 陆银平; 张玉德; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种赤泥 柠檬酸 脱 碱 工艺。该工艺将赤泥进行柠檬酸三级错流脱碱作业，采用柠檬酸对拜 耳 法赤泥进行脱碱处理。柠檬酸是有机三元酸，在柠檬酸用量较低和低温条件下，有效脱除赤泥中的钠和 钾 ，脱碱渣的pH值为6.5~7.5，脱碱渣可筑坝堆存处理。赤泥脱碱渣中残留的柠檬酸，可 生物 降解 ，对碱性 土壤 有修复作用，可作为碱性土壤的改良剂。对于其它元素如 钙 ，柠檬酸会与其生成柠檬酸钙沉淀，使钙固存于赤泥脱碱渣中，作为制备 建筑材料 的原料。 钛 、钪和稀土等元素较难溶出，使这些元素在赤泥脱碱渣中品位提高，可作为提取有价稀贵金属的原料。本发明中柠檬酸能循环利用，降低药剂消耗，得到脱碱液的pH值为6.5~7.5，无重 金属离子 ，可排放和利用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种赤泥柠檬酸脱碱工艺，其特征在于：所述脱碱工艺是将赤泥进行柠檬酸三级错流脱碱作业，具体步骤如下： |
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| 说明书全文 | 一种赤泥柠檬酸脱碱工艺技术领域[0001] 本发明涉及赤泥综合处理技术领域，具体涉及一种赤泥柠檬酸脱碱工艺。 背景技术[0002] 拜耳法赤泥是拜耳法炼铝过程产生的尾渣，是一种强碱性固体污染物，其堆存过程会造成地下水体和土壤污染。另外，赤泥中的高碱含量是制约赤泥提取有价稀贵金属、制备建筑材料和环境吸附材料的关键因素，因此必须采取有效的措施处理该类固体废弃物。目前赤泥脱碱工艺主要包括以下几种方法：水浸工艺(张国立，李绍纯，张馨元等·《拜耳法赤泥水洗脱碱工艺的研究》·青岛理工大学学报，2012，33(4): 59-62)存在脱碱率低、脱碱液碱性高无法外排、液固比高、水洗次数多、脱碱后赤泥不能作为制备建筑材料和环境吸附材料的原材料。二氧化碳浸出工艺(王志，韩敏芳，张以河等·《拜耳法赤泥的湿法碳化脱碱工艺研究 》·硅酸盐通报，2013，32 (9): 1851-1855)存在脱碱率低、浸出设备性能要+ 求高和处理后赤泥活性低等缺陷。盐酸浸出工艺(钟晨，夏举佩·《拜耳法赤泥中Na的浸出实验研究》·硅酸盐通报，2013，32(9): 2012-2015)存在脱碱过程中酸耗量大，脱碱液酸性高和处理后赤泥呈强酸性造成二次污染等缺陷。石灰浸出工艺（李少康，梁春来，李光柱等·《一种拜耳法赤泥常压脱碱方法 》，发明专利，2004）存在脱碱率低，药剂消耗大和能耗高等缺陷。 发明内容[0003] 本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种赤泥柠檬酸脱碱工艺，该工艺具有脱碱率高，药剂消耗低，能耗低，脱碱液无污染可排放利用，脱碱后赤泥既能够筑坝堆存、也可作为回收有价稀贵金属、制备环境吸附材料和制备建筑材料的原料。 [0004] 本发明的目的可通过下述技术措施来实现：本发明的赤泥柠檬酸脱碱工艺是将赤泥进行柠檬酸三级错流脱碱作业，具体步骤如下： a、第一批赤泥进行一次搅拌浸出和一次水洗 将第一批赤泥和添加量为赤泥质量百分比为6%~15%的柠檬酸在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为30~60℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度 100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得酸性浸出渣和酸性浸出液，酸性浸出液即为第一批赤泥的一级脱碱液，酸性浸出渣经水洗后得到第一批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比5%~8%的柠檬酸后即为第一批赤泥的二级脱碱液； b、第二批赤泥进行二次搅拌浸出和一次水洗 将第二批赤泥和第一批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为30~60℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和一次酸性浸出液，一次酸性浸出液即为第二批赤泥的一级脱碱液；一次酸性浸出渣与第一批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第二批赤泥的二级脱碱液；二次酸性浸出渣经水洗后得到第二批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比2%~5%的柠檬酸后即为第二批赤泥的三级脱碱液； c、第三批赤泥进行三次搅拌浸出和一次水洗 将第三批赤泥和第二批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为30~60℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和中性合格溶液；一次酸性浸出渣与第二批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到一次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，一次酸性浸出液即为第三批赤泥的一级脱碱液；二次酸性浸出渣与第二批赤泥的三级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和三次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第三批赤泥的二级脱碱液；三次酸性浸出渣经水洗后得到第三批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比2%~5%的柠檬酸后即为第三批赤泥的三级脱碱液。 [0005] d、第四批赤泥进行三次搅拌浸出和一次水洗将第四批赤泥和第三批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为30~60℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和中性合格溶液；一次酸性浸出渣与第三批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到一次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，一次酸性浸出液即为第四批赤泥的一级脱碱液；二次酸性浸出渣与第三批赤泥的三级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和三次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第四批赤泥的二级脱碱液；三次酸性浸出渣经水洗后得到第四批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比2%~5%的柠檬酸后即为第四批赤泥的三级脱碱液； e、之后每一批赤泥均按照第四批赤泥的浸出工艺，经过上一批赤泥的三种脱碱液进行三级搅拌浸出和一次水洗作业，分别获得此批赤泥的中性合格溶液、脱碱渣、一级脱碱液、二级脱碱液和三级脱碱液；此批赤泥的一级脱碱液、二级脱碱液和三级脱碱液作为下批赤泥的脱碱药剂备用。 [0006] 本发明所述赤泥是拜耳法赤泥，其中的碱含量为6~16%。 [0007] 本发明所述中性合格溶液是一种赤泥脱碱后pH值为6.5~7.5，不含重金属离子的溶液。 [0008] 本发明所述脱碱渣是pH值为6.5~7.5，碱含量低于0.4%，可以筑坝堆存、回收有价稀贵金属、制备环境吸附材料和建筑材料的原料。 [0009] 更具体说：拜耳法赤泥中的碱主要是以结合碱如方钠石和钠硅渣等物质存在，水洗作业很难将其脱除，本发明采用柠檬酸对拜耳法赤泥进行脱碱处理，柠檬酸是有机三元酸，酸度与无机酸相当，在柠檬酸用量较低和低温条件下，就可以有效地脱除赤泥中的钠和钾，脱碱渣的pH值为6.5~7.5，故此脱碱渣可以筑坝堆存处理。赤泥脱碱渣中残留的柠檬酸，可以生物降解，对碱性土壤有修复作用，因此也可以作为碱性土壤的改良剂。对于其他元素如钙，柠檬酸会与其生成柠檬酸钙沉淀，使得钙固存于赤泥脱碱渣中，故此也可以作为制备建筑材料的原料。钛、钪和稀土等元素则较难溶出，从而使得这些元素在赤泥脱碱渣中品位提高，故此也可以作为提取有价稀贵金属的原料。采用三级错流脱碱工艺，可以有效地利用脱碱液中残余柠檬酸，降低药剂消耗，赤泥经三级错流脱碱后的脱碱液的pH值为6.5~7.5，除钠、钾外不含其他重金属杂质离子的合格溶液，可以外排和利用，不会产生二次污染。 [0010] 本发明的有益效果如下：由于本发明采用柠檬酸对赤泥进行脱碱，可使赤泥脱碱率达到95%以上，脱碱后赤泥中的柠檬酸可以生物降解，堆放不会对土壤造成影响；脱碱后赤泥可作为回收有价稀贵金属、制备环境吸附材料和制备建筑材料的原材料。采用三级错流脱碱工艺，可以降低柠檬酸用量，最终脱碱液呈中性，无污染，可以直接排放和利用。 [0012] 图1为本发明的工艺流程图。 具体实施方式[0013] 本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：为避免重复叙述，现将本发明具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下：所述赤泥是拜耳法赤泥，其中的碱含量为6~16%。；脱碱工艺为柠檬酸三级错流脱碱。具体实施例中不再赘述。 [0014] 实施例1第一批赤泥进行一次搅拌浸出和一次水洗： 将第一批赤泥和添加量为赤泥质量百分比为12%~15%的柠檬酸在液固质量比为 3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为30~40℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度 100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得酸性浸出渣和酸性浸出液，酸性浸出液即为第一批赤泥的一级脱碱液，酸性浸出渣经水洗后得到第一批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比7%~8%的柠檬酸后即为第一批赤泥的二级脱碱液。 [0015] 第二批赤泥进行二次搅拌浸出和一次水洗：将第二批赤泥和第一批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为30~40℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和一次酸性浸出液，一次酸性浸出液即为第二批赤泥的一级脱碱液；一次酸性浸出渣与第一批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第二批赤泥的二级脱碱液；二次酸性浸出渣经水洗后得到第二批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比4%~5%的柠檬酸后即为第二批赤泥的三级脱碱液。 [0016] 第三批赤泥进行三次搅拌浸出和一次水洗：将第三批赤泥和第二批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为30~40℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和中性合格溶液；一次酸性浸出渣与第二批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到一次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，一次酸性浸出液即为第三批赤泥的一级脱碱液；二次酸性浸出渣与第二批赤泥的三级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和三次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第三批赤泥的二级脱碱液；三次酸性浸出渣经水洗后得到第三批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比4%~5%的柠檬酸后即为第三批赤泥的三级脱碱液。 [0017] 第四批赤泥进行三次搅拌浸出和一次水洗：将第四批赤泥和第三批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为30~40℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和中性合格溶液；一次酸性浸出渣与第三批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到一次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，一次酸性浸出液即为第四批赤泥的一级脱碱液；二次酸性浸出渣与第三批赤泥的三级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和三次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第四批赤泥的二级脱碱液；三次酸性浸出渣经水洗后得到第四批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比4%~5%的柠檬酸后即为第四批赤泥的三级脱碱液。 [0018] 之后每一批赤泥均按照第四批赤泥浸出工艺，经过上一批赤泥的三种脱碱液进行三级搅拌浸出和一次水洗作业，分别获得此批赤泥的中性合格溶液、脱碱渣、一级脱碱液、二级脱碱液和三级脱碱液；此批赤泥的一级脱碱液、二级脱碱液和三级脱碱液作为下批赤泥的脱碱溶剂备用。此过程赤泥的脱碱率在97%以上，脱碱后的中性合格溶液pH值为6.5~6.8，脱碱渣的碱含量低于0.2%和pH值为6.5~6.8。 [0019] 实施例2第一批赤泥进行一次搅拌浸出和一次水洗： 将第一批赤泥和添加量为赤泥质量百分比为9%~12%的柠檬酸在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为40~50℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度 100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得酸性浸出渣和酸性浸出液，酸性浸出液即为第一批赤泥的一级脱碱液，酸性浸出渣经水洗后得到第一批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比6%~7%的柠檬酸后即为第一批赤泥的二级脱碱液。 [0020] 第二批赤泥进行二次搅拌浸出和一次水洗：将第二批赤泥和第一批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为40~50℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和一次酸性浸出液，一次酸性浸出液即为第二批赤泥的一级脱碱液；一次酸性浸出渣与第一批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第二批赤泥的二级脱碱液；二次酸性浸出渣经水洗后得到第二批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比3%~4%的柠檬酸后即为第二批赤泥的三级脱碱液。 [0021] 第三批赤泥进行三次搅拌浸出和一次水洗：将第三批赤泥和第二批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为40~50℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和中性合格溶液；一次酸性浸出渣与第二批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到一次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，一次酸性浸出液即为第三批赤泥的一级脱碱液；二次酸性浸出渣与第二批赤泥的三级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和三次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第三批赤泥的二级脱碱液；三次酸性浸出渣经水洗后得到第三批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比3%~4%的柠檬酸后即为第三批赤泥的三级脱碱液。 [0022] 第四批赤泥进行三次搅拌浸出和一次水洗：将第四批赤泥和第三批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为40~50℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和中性合格溶液；一次酸性浸出渣与第三批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到一次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，一次酸性浸出液即为第四批赤泥的一级脱碱液；二次酸性浸出渣与第三批赤泥的三级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和三次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第四批赤泥的二级脱碱液；三次酸性浸出渣经水洗后得到第四批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比3%~4%的柠檬酸后即为第四批赤泥的三级脱碱液。 [0023] 之后每一批赤泥均按照第四批赤泥浸出工艺，经过上一批赤泥的三种脱碱液进行三级搅拌浸出和一次水洗作业，分别获得此批赤泥的中性合格溶液、脱碱渣、一级脱碱液、二级脱碱液和三级脱碱液；此批赤泥的一级脱碱液、二级脱碱液和三级脱碱液作为下批赤泥的脱碱溶剂备用。此过程赤泥的脱碱率在96%以上，脱碱后的中性合格溶液pH值为6.8~7.2，脱碱渣的碱含量低于0.3%和pH值为6.8~7.2。 [0024] 实施例3第一批赤泥进行一次搅拌浸出和一次水洗： 将第一批赤泥和添加量为赤泥质量百分比为6%~9%的柠檬酸在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为50~60℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度 100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得酸性浸出渣和酸性浸出液，酸性浸出液即为第一批赤泥的一级脱碱液，酸性浸出渣经水洗后得到第一批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比5%~6%的柠檬酸后即为第一批赤泥的二级脱碱液。 [0025] 第二批赤泥进行二次搅拌浸出和一次水洗：将第二批赤泥和第一批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为50~60℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和一次酸性浸出液，一次酸性浸出液即为第二批赤泥的一级脱碱液；一次酸性浸出渣与第一批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第二批赤泥的二级脱碱液；二次酸性浸出渣经水洗后得到第二批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比2%~3%的柠檬酸后即为第二批赤泥的三级脱碱液。 [0026] 第三批赤泥进行三次搅拌浸出和一次水洗：将第三批赤泥和第二批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为50~60℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和中性合格溶液；一次酸性浸出渣与第二批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到一次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，一次酸性浸出液即为第三批赤泥的一级脱碱液；二次酸性浸出渣与第二批赤泥的三级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和三次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第三批赤泥的二级脱碱液；三次酸性浸出渣经水洗后得到第三批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比2%~3%的柠檬酸后即为第三批赤泥的三级脱碱液。 [0027] 第四批赤泥进行三次搅拌浸出和一次水洗：将第四批赤泥和第三批赤泥的一级脱碱液混匀，在液固质量比为3~5:1的条件下搅拌浸出，浸出工艺是温度为50~60℃、搅拌时间为90~120min和搅拌强度100~150r/min，搅拌结束后矿浆进行压滤获得一次酸性浸出渣和中性合格溶液；一次酸性浸出渣与第三批赤泥的二级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到一次酸性浸出液和二次酸性浸出渣，一次酸性浸出液即为第四批赤泥的一级脱碱液；二次酸性浸出渣与第三批赤泥的三级脱碱液按上述工艺条件进行搅拌浸出得到二次酸性浸出液和三次酸性浸出渣，二次酸性浸出液即为第四批赤泥的二级脱碱溶液；三次酸性浸出渣经水洗后得到第四批赤泥的脱碱渣和水洗液，之后在水洗液中添加水洗液质量百分比2%~3%的柠檬酸后即为第四批赤泥的三级脱碱液。 [0028] 之后每一批赤泥均按照第四批赤泥浸出工艺，经过上一批赤泥的三种脱碱液进行三级搅拌浸出和一次水洗作业，分别获得此批赤泥的中性合格溶液、脱碱渣、一级脱碱液、二级脱碱液和三级脱碱液；此批赤泥的一级脱碱液、二级脱碱液和三级脱碱液作为下批赤泥的脱碱溶剂备用。此过程赤泥的脱碱率在95%以上，脱碱后的中性合格溶液pH值为7.2~7.5，脱碱渣的碱含量低于0.4%和pH值为7.2~7.5。 |
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