盐酸浸出赤泥回收铝的研究.pdf

1 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y | ．b g r i m m ．o n 2 0 1 2 年7 期 d o l 1 0 ．3 9 6 9 ／Il s s n ．1 0 0 7 - 7 S 4 5 ．2 0 1 2 ．8 7 ．0 0 4 盐酸浸出赤泥回收铝的研究 王克勤，王皓，李生虎 太原理工大学材料科学与工程学院。太原0 3 0 0 2 4 摘要研究了盐酸浸出拜耳法赤泥中铝的过程。考察．i 受出温度、浸出时问、液田比和酸度对铝浸出率的 影响，并进行了赤泥回收铝的工业化试验。结果表明，影响铝浸出率的主次因素依次是浸出温度、液固 比、盐酸浓度和浸出时间。赤泥在8 0 ℃下进行两段浸出。再经蒸发、除钛、除钙、中和及氢氧化钠溶液溶 出，铝浸出率为8 8 ，1 3 ％。回收率为8 0 ．2 6 ％． 关键词拜耳法；赤泥；铝j 盐酸；浸出；回收 中围分类号T F 8 2 1 ；T F l l l ．3 1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 【2 0 1 2 0 7 0 0 1 6 0 3 S t u d yo nA l u m i n u mR e c o v e r yf r o mR e dM u dw i t hH y d r o c h l o r i cA c i d W A N GK e - q i n ，W A N GH a o ，L IS h e n g h u C o l l e g eo fM a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，T a i y u a nU n i v e r f i t yo fT e c h n o l o g y 。T a i y u a n0 3 0 0 2 4 。C h i n a A b s t r a c t T h eh y d r o c h l o r i ca c i dl e a c h i n gp r o c e s so fa l u m i n u mf r o mB a y e rr e dm u dw a ss t u d i e d ．T h ee f f e c t s o ft e m p e r a t u r e ，t i m e ，r a t i oo fI i q u i dt os o l i d L ／S a n dc o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i dO na l u m i n u m l e a c h i n gr a t ew e r ei n v e s t i g a t e d ．T h ei n d u s t r i a le x p e r i m e n to fa l u m i n u mr e c o v e r yf r o mr e dm u dw a sc o n d u c t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tf a c t o r sa f f e c t i n gt h er a t eo fa l u m i n u me x t r a c t i o ni ns e q u e n c ea r et e m p e r a 。 t u r e ，L ／S ，h y d r o c h l o r i ca c i dc o n c e n t r a t i o na n dl e a c h i n gt i m e ．T h el e a c h i n gr a t ea n dr e c o v e r yr a t eo fa l u m i n u mf r o mr e dm u di s8 8 ．1 3 ％a n d8 0 ．2 6 ％r e s p e c t i v e l ya f t e rt w o - s t e pl e a c h e da t8 0 ℃，e v a p o r a t i o n ，d e - t i t a n i u m ，d e - c a l c i u m ，n e u t r a l i z a t i o na n dd i s s o l v i n gw i t hs o d i u mh y d r o x i d es o l u t i o n ． K e yw o r d s B a y e r ；r e dm u d ；a l u m i n i u m ；h y d r o c h l o r i ca c i d ；l e a c h i n g ；r e c o v e r y 拜耳法赤泥中含有稀有金属、稀土金属及铝、铁 等有价成分D - s ] ，是一种非常有价值的二次资源。 国内外对赤泥中的有价元素综合回收利用做了大量 工作。周秋生等采用烧结法处理高铁赤泥回收氧化 铝L I ] ，熟料中A l 0 3 回收率可达8 5 ％～9 0 ％。鲁桂 林等采用盐酸浸出赤泥回收氧化铝，二次浸出率可 达8 9 ．0 ％J 。我们在盐酸浸出回收氧化钪及稀土 元素时，氧化铝一起被浸出，进入到盐酸浸出液中， 在回收钪和稀土元素的同时，连同铝一起回收。 1 试验部分 1 ．1 原料与试剂 样品取自山西某拜耳法氧化铝厂，放置时间3 0 天左右，烘干磨细后过0 ．2 5i n n l 筛，化学成分为 ％ A 1 20 32 5 ．4 0 、s i 0 21 8 ．5 4 、c a O2 0 ．1 0 、F e z Q 4 ．3 9 、N a 2 08 ．2 8 、R E O0 ．1 9 5 、T i 0 24 ．4 5 、灼减1 0 ．6 0 。 主要试剂有分析纯盐酸和氢氧化钠，3 0 ％工业 盐酸，4 0 ％工业烧碱，9 6 ％工业硫酸。 1 ．2 盐酸浸出 将1 1 0 ℃下烘干后的赤泥放人圆底三口烧瓶 中，加回流装置，加入盐酸电动搅拌浸出，浸出后抽 滤‘”。试验采用4 因素5 水平正交设计‘引，主要考 察铝的浸出效果。 1 ．3 工业盐酸浸出试验 收稿日期2 0 1 2 0 3 3 0 基金项目国家自然科学基金资助项目 2 1 0 4 3 0 0 9 l 产学研合作项目 2 0 1 1 3 9 作者简介王克勤 1 9 5 6 一 ，男．河北唐山人．讲师． 万方数据 2 0 1 2 年7 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ] ／y s y | ．b g r i m m ．c n 1 7 采用两段盐酸浸出铝。第一段浸出条件为温度 8 0 ℃，盐酸浓度1 - 5m o l ／L ，浸出时间4 0m i n ，液固 比4 。1 ；第二段浸出条件为温度8 0 ℃，盐酸浓度 为6m o l ／L 。浸出时间1 2 0r a i n ，液固比4t1 。浸出 设备采用1 0m 3 的搪瓷反应搅拌釜，蒸汽间接加热。 过滤设备为8 0I T i 2 可洗式箱式压滤机。 1 ．4 浸出液蒸发和净化 1 ．4 ．1 蒸发 为回收浸出液中的游离盐酸，使浸出液处于过 饱和状态，便于钛的水解，需要对浸出液进行蒸 发【9 1 ⋯。蒸发采用6 0m 2 块式石墨蒸发器，蒸汽问 接加热。 1 ．4 ．2 水解钛‘“】 在蒸发后的过饱和浸出液中加入氢氧化钠溶液 中和至酸度0 ．5m o l ／L 。水解温度为沸点，水解时 间2h ，陈化2 4h 后液固分离，得到高钛渣。水解设 备采用1 01 T 1 2 玻璃钢搅拌釜。过滤设备为4 0m 。可 洗式箱式压滤机。 1 ．4 ．3 除钙 采用浓硫酸进行溶液脱钙试验[ 1 “，浓硫酸加入 量为溶液中钙含量的2 ．5 倍。采用1 0m 2 玻璃钢搅 拌釜。过滤设备为4 0r r l 2 可洗式箱式压滤机。 1 ．5 铝溶出 用苛性碱进行溶出[ 1 “。溶出条件为配料分子 比1 - 7 5 ，苛性碱浓度1 4 0g ／L ，溶出温度为沸点 1 1 0 ℃ ，溶出时间6 0r a i n 。 1 ．6 工业试验流程 从赤泥中回收铝的工业试验流程图见图1 。 筋 联 一 卜_ 】 】 卜 } 图1从赤泥中回收铝的工业试验流程图 F i g ．1A l u m i n u mr e c o v e r yf l o w s h e e to f i n d u s l r i a lt e s tf r o mr e dm u d 由表1 可知1 铝浸出率随浸出温度升高而升 高，在6 0 ～7 0 ℃，铝浸出率提高较快，7 0 ～9 0 ℃时， 铝浸出率缓慢升高，当接近沸点1 0 9 ℃浸出时，浸出 率提高较快；2 铝浸出率随浸出时问的延长缓慢升 高，2 4 0r a i n 后浸出率变化不大；3 铝浸出率在液固 比4 ～5 时升高较快，5 ～6 时缓慢升高，6 ～8 时变化 不大；4 铝浸出率随盐酸浓度的升高明显提高。当 酸度在4 ～5m o l ／L 时，铝浸出率提高较快，大于6 m o l ／L 后，铝浸出率缓慢降低。 2 ．2 工业试验 万方数据 1 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m r a ．c n 2 0 1 2 年7 期 2 ．2 ．1 浸出 在工业条件下，采用两段盐酸浸出铝，一段浸出 液成分 g ／L A 1 2 0 30 ．0 1 、C a O3 0 ．2 3 、F e z O l0 ．0 1 、 N a 2 01 2 ．4 8 、R E O0 ．0 1 、T i 0 20 ．0 2 ；二段浸出液成 分 g ／L A 1 2 0 35 5 ．9 6 、S i 0 20 ．0 2 、C a 01 8 ．1 0 、 F e 2 0 31 0 ．6 4 、N a 2 05 ．5 9 、R E O0 ．1 1 、T i 0 26 ．9 3 。 可以看出在低酸度下的一次浸出液中铝的浓度 很低，铝、硅、铁，钛基本上不被浸出，而钙和钠的浸 出率较高，在二段高酸度下，溶液中铝的浓度达到 5 5 ．9 6g ／L ，浸出率为8 8 ．1 3 ％。 2 ．2 ．2 蒸发 蒸发到初始体积的6 0 ％、5 0 ％、4 0 ％后的浸出 液成分见表2 。 表2 蒸发后的浸出液成分 T a b l e2S o l u t i o nc o m p o s i t i o na f t e re v a p o r a t i o n ／ g L ．1 体积／％A 1 2 0 3S i 0 2C a OF e z 0 3N a 2 0R E T i O z 0 ，0 33 0 ．1 61 7 ．7 39 ．3 10 ．1 8i 1 ．5 5 0 ．0 2 3 6 ．2 02 1 ．2 8 1 1 ．1 8 0 ．2 2 1 3 ．8 6 0 ．0 14 4 ．3 52 6 ．6 01 2 ．2 80 ．2 71 2 ．2 5 当浸出液蒸发劭初始体积的6 0 ％时，溶液处于 未饱和状态，而蒸发到初始体积的4 0 ％后溶液中开 始有固体物质析出，容易堵塞石墨蒸发器的孔。所 以采用5 0 ％就可以了，蒸发出的盐酸酸度为2 ．6 5 m o l ／L ，调整酸度后，可作为一次浸出配料使用。 2 ．2 ．3 水解钛 水解钛后溶液成分 g ／L A 1 2 0 31 0 9 ．6 8 、S i 0 2 0 ．0 1 、C a O3 5 ．1 1 、F e 2 0 32 1 ．0 7 、N a 2 01 0 ．6 2 、R E O 0 ．2 6 、T i 0 20 ．8 4 。 2 ．2 ．4 除钙 除钙后溶液成分 g ／L A l 。O 。1 0 4 ．2 0 、S i O z 0 ．0 1 ，C a O2 ．8 1 、F e 2 0 32 0 ．8 6 、N a 2 01 0 ．2 0 、R E 0 0 ．2 6 、T i 0 20 ．8 2 。 2 ．2 ．5 中和 除钙后溶液用1 0 ％氢氧化钠溶液中和到p H 1 0 ．5 后过滤，滤渣在1 1 0 ℃烘干，成分为 ％ A 1 2 0 32 5 ．3 6 、S i O z0 ．0 1 、C a O1 ．6 8 、F e 2 0 38 ．8 4 、 N a 2 01 4 ．5 9 、R E O0 ．1 8 、T i 0 20 ．3 2 ，灼减4 7 ．8 6 。 其中铝以A l 0 H 。的形式存在。 2 ．2 ．6 洗涤、溶出 中和渣用热水洗涤并干燥后用1 4 0g ／L 氢氧化 钠溶液在沸点下溶出6 0m i n ，配料分子比[ N a o ] ／ [ A I 0 。] 1 ．7 5 ，用箱式压滤机进行固液分离，得到 的铝酸钠溶液成分为 g ／L A 1 2 0 39 5 ．6 8 、S i 0 2 o ．0 0 2 、F e O 。0 ．0 8 、N a 2 01 0 1 ．7 9 。氧化铝的溶出率 为9 7 ．8 2 ％。精液铝硅比4 78 4 0 。该铝酸钠溶液可 以并人生产氧化铝的流程，也可以分解后用于生产 氢氧化铝和化学品氧化铝。 3结论 1 用盐酸浸出赤泥中的铝，影响铝浸出率的主 次因素依次是浸出温度、浸出时间、盐酸浓度和液固 比。 2 在工业条件下，赤泥两段浸出后，铝浸出率达 到8 8 ．1 3 ％，经蒸发后的浸出液氧化铝浓度为 1 1 1 ．9 2g ／L 。 3 蒸发后的浸出液经水解钛、除钙净化后中和。 富铝中和渣中氧化铝含量为2 5 ．3 6 蟛。 4 富铝中和渣用1 4 0g ／L 氢氧化钠溶液溶出， 氧化铝的溶出率为9 7 ．8 2 ％，总回收率为8 0 ．2 6 ％。 参考文献 [ 1 ] 曹利军，李军旗，徐本军．赤泥盐酸浸出富集钛的试验 研究口] ．中国稀土学报，2 0 0 8 ，2 6 8 8 1 9 8 2 1 ． [ 2 ] 张江娟，邓俊国，徐廷华，赤泥酸浸的试验研究口] ．轻 金属，2 0 0 5 2 1 3 1 5 ． [ 3 ] 姜平国，王鸿振．从赤泥中浸出钛的研究[ J ] 。中国有色 冶金，2 0 0 8 ，3 7 4 5 2 5 4 ． [ 4 3 周秋生．范旷生，李小斌．采用烧结法处理高铁赤泥回 收氧化铝口] ．中南大学学报自然科学版，2 0 0 8 ，3 9 1 9 2 - 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