[發明專利]一種從赤泥中同步提取鋁、鈦、鐵和鈉的方法

有效

• 申請號: 201911410526.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113122720B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 劉宏輝;雷炳宏;張笛;董玉明;慶朋輝;徐紅彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B1/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種從赤泥中同步提取鋁、鈦、鐵和鈉的方法，所述方法包括以下步驟：(1)將赤泥與硫酸銨和水混合，得到混合物料；(2)將所述混合物料依次進行第一段焙燒和第二段焙燒，得到焙燒料；(3)將所述焙燒料與浸出溶劑混合，得到浸出渣，以及含有鋁、鈦、鐵和鈉元素的浸出液。所述方法將赤泥、硫酸銨混合后進行兩段焙燒，使赤泥中的鋁硅酸鹽、銳鈦礦、鈣鈦礦、赤鐵礦等礦物完全分解，再通過浸出實現赤泥中鋁、鐵、鈦及鈉的同步提取；所述方法低能耗、無污染、工藝簡單、過程易于控制，經濟效益好。

技術領域

本發明屬于固廢綜合利用技術領域，涉及一種從赤泥中同步提取鋁、鈦、鐵和鈉的方法。

背景技術

赤泥是氧化鋁生產過程中產生的固體廢棄物，因含有大量的氧化鐵而呈紅色，故稱為赤泥。因礦石品位、生產工藝和技術水平的差異，每生產1噸氧化鋁要排放1.0～1.5噸赤泥。據統計，全球累計堆存的赤泥量超過40億噸，每年新產生的赤泥量達1.2億噸。我國為氧化鋁工業大國，每年排放的赤泥量為7000～9000萬噸。由于技術條件的限制，赤泥的主要處置方式為筑壩堆存。然而，堆存處置不僅占用大量的土地資源，同時會造成水、大氣及土壤的污染，對人類和動植物的生存造成負面影響，導致局部生態環境惡化。因此，對赤泥進行無害化處置，最大限度的減弱赤泥的危害，實現赤泥的多渠道大宗消納已迫在眉睫。

赤泥的主要成分為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、CaO、TiO₂、Na₂O和K₂O，并含有少量的稀散、稀土元素，為實現赤泥的資源化利用，國內外學者進行了長期深入的研究，主要包括從赤泥中提取有價金屬、利用赤泥生產建筑材料、利用赤泥制備催化材料、水處理吸附材料、廢氣吸附材料等。其中，從赤泥中回收有價金屬如鐵、鋁、鈉、鈦、鎵、鈧及其他稀土元素有利于赤泥的資源化利用，具有較好的社會效益和經濟效益。

目前，從赤泥中綜合回收有價金屬的方法主要有以下幾類：(1)直接磁選法，利用赤泥中礦物的可選性差別，通過磁選法將其分離，得到適用于生產的精礦產品，例如Li等(Li Y,Wang J,Wang X,Wang B,Luan Z.Physica C:Superconductivity,2011,471(3-4):91-96)通過高梯度濕法磁選可將磁性礦物中鐵的含量提高到45.46％；(2)還原焙燒-磁選法，CN103290206A公開了將赤泥配燒結劑和還原劑燒成鋁酸鈉和磁性鐵，用磁選法將鐵和鋁分離后，再將非磁性部分鋁酸鈉溶出提取氧化鋁，或者先將熟料溶出，溶出氧化鋁后，再從溶出渣中磁選回收鐵(還原燒結高鐵含鋁物料綜合提取鋁和鐵[D].中南大學，2009)。(3)熔渣法，將赤泥、添加劑、煤質還原劑按一定比例混合均勻加入熔煉設備中進行還原、熔煉或燒結，從而得到適于提取氧化鋁的鋁酸鈣爐渣，并從中得到生鐵或硅鐵合金，CN102816880A。(4)酸法，赤泥在酸中進行浸出反應，使鋁溶于酸中，經過除去鈦渣、鈣渣后得到含鋁的鹽溶液，最后分離獲得鋁，例如文獻(王克勤,王浩,李生虎.有色金屬(冶煉部分),2012,7:16～18)所述技術，該方法能夠獲得較高的鋁提取率。(5)堿法，CN102757060公開了一種水熱鈣化回收赤泥中堿，碳化回收鈣化渣中鋁的技術，最終尾渣可作為生產水泥的原料。

上述幾種從赤泥中回收有價金屬的方法在實驗室研究均取得了不錯的實驗結果，但是存在各自不同的問題。如熔渣法和還原焙燒法存在反應溫度高和還原劑消耗量大問題，而且后續選出的鐵產品無法滿足煉鋼要求。酸法存在酸耗高、設備投資大、步驟復雜、酸介質難以循環利用等問題，導致其很難單獨應用在工業生產中。堿法工藝無法回收赤泥中的鈦和鐵。

綜述所述，上述幾種方法均存在各自的缺點，如能耗高、工藝復雜、提取率低及經濟性差等問題。而且，現有工藝僅提取了赤泥中部分有價金屬，及經濟性較差。因此亟待開發一種能耗低、成本低、綜合利用率高的提取方法，以實現赤泥的資源化、無害化、減量化處置。

發明內容