[发明专利]一种适用于拜耳法的赤泥无害化综合回收利用工艺

说明书

技术领域

本发明涉及硅酸盐技术领域，具体说是涉及一种用于对氧化铝生产过程中产生的赤泥废弃物进行全方位处理的适用于拜耳法的赤泥无害化综合回收利用工艺。

背景技术

目前，赤泥使用铝土矿在生产氧化铝的过程中产生的主要废弃物，由于含铁比较高，其残渣外观往往像红色的泥土，故名“赤泥”。一般情况下，每生产l吨氧化铝将产生0.8—1.5吨赤泥。我国是世界上氧化铝最大的生产国，也是最大的赤泥排放国。目前累积堆存量已达到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。

现阶段氧化铝厂多采用赤泥库(坝)将赤泥湿法存放或将赤泥脱水干化处理。但是湿法筑坝堆存不仅占用土地，而且容易造成安全隐患。赤泥由于带有大量的强碱性废水而具有高碱性，PH值高达12—13.5，大量强碱性废水不论外排注入河湖或渗透地表地下，都将严重危害自然环境，造成土壤碱化、沼泽化、污染地表地下水源，干法堆存也会造成土壤污染和占用大量土地。而赤泥中含有多种有价值的成分，赤泥大量堆积，不仅污染环境，而且造成了有用矿物资源的浪费。因此，尽快实现赤泥的无害化利用回收便成了迫切需要解决的问题。

目前，世界上生产氧化铝的方法主要有三种：拜耳法、烧结法和联合法。拜耳法适用于处理高铝、高铁的一水软铝型和三水铝石型铝土矿，其中Al₂O₃往往大于65%，Fe₂O₃至少大于10%，Al₂O₃/SiO₂应大于7，该法适用NaOH选择性溶解矿石的Al₂O₃，并从溶液中沉淀出Al(OH)₃，再煅烧得到氧化铝。其所排放的赤泥中氧化铝、氧化铁和碱含量最高，Ph值可达13.2，具有强碱性。烧结法和联合法适合于处理高铝、高硅、低铁的一水硬铝石型、高岭石和霞石型铝土矿，产生的赤泥中CaO、Si0₂含量高，氧化铝和氧化铁含量低，其中Fe₂O₃含量低于10%，Al₂O₃/SiO₂约为3～5。

近年来，为了解决赤泥的综合回收利用问题，国内外的研究学者提出了多种解决方案，归结起来主要有两大类，一类观点是将赤泥中有用矿物，如铁矿物进行富集利用，一类观点是将赤泥用于水泥混凝土、粉煤灰砖、充填材料等建材原料。

针对含铁量高的拜耳法赤泥，业内主流观点倾向于采用技术手段富集赤泥中的铁矿，因此，从赤泥中回收利用铁一直是氧化铝生产企业综合利用拜耳法赤泥的主攻方向。国内中南大学、东北大学等相关单位做过大量的实验室研究。赤泥物相实验测试结果表明,铁是主要赤铁矿和针铁矿,前者占到90%以上，同时各矿物多以Fe、Al、Si等胶结体形式存在，晶粒微细，结晶极不完整（详见姜平国,王鸿振.从赤泥中回收铁工艺的研究进展[J]. 四川有色金属,2005（2）：23-25.）。从热力学和动力学上的角度来看，赤泥中铁的还原,是完全可行的。黄柱成等人从热力学和动力学上对广西三水铝土矿拜尔法赤泥还原焙烧机理进行分析和探讨（详见黄柱成,孙宗毅,左文亮.含铁赤泥还原分选机理探讨[J]. 中南矿冶学院学报,1992(4):23-29），研究表明在50～1250℃左右对赤泥进行还原焙烧,完成晶体结构重整,可以使细粒分布的铁铝矿物分离。

从赤泥中富集铁，主要有两种工艺，赤泥加还原剂（炭基材料或还原气体）直接还原—磁选提纯工艺，或者赤泥还原炼铁———炉渣浸出工艺。后者由于能耗过多，在国内无论研究还是现场应用都比较少，国内基于前者的研究较多。如周军、梁杰等人干燥后的拜耳赤泥放入磨矿皿磨至-325目占70%左右，按一定比例与还原煤粉(200目)混匀并制成球团，然后高温还原焙烧，继而采用磁选机进行磁选。通过测定精矿、尾矿中Fe₂0₃含量等确定的最佳实验条件，并测得尾矿的Fe₂0₃的品位为24.35%（详见周军，梁杰.拜耳法赤泥高温焙烧后磁选提取铁精粉工艺探索[J].毕节学院学报，2009,（4）：88-91）。这种方式尽管充分考虑了赤泥中氧化铁回收，但是由于赤泥中的大量的Al₂O₃、CaO、Si0₂等没有充分利用，容易形成二次污染，因此难以实现赤泥的综合回收利用。