第10卷第3期 2010年6月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
亚熔盐法处理铝土矿工艺的赤泥常压脱碱
陈利斌，，张亦飞‘，张懿
(1，中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室，湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京100190:
2.中国科学院研究生院，北京100049)
Vol.10 No.3 June 2010
摘要：研究了在低温常压下亚熔盐法处理铝土矿所得赤泥的脱碱过程，考察了反应温度、CaO添加量、初始溶液 Na;O浓度及反应时间等因素对反应过程的影响.结果表明，随CaO用量增加、反应温度提高和反应时间延长，终赤泥中Na;O含量降低，初始碱浓度过高或过低都不利于Na;O溶出.在95C、NaOH溶液/干赤泥质量比6、CaO/原赤泥质量比0.22、初始溶液Naz0浓度60g/L、反应时间10h的条件下，终赤泥中Na20含量可降至1.41%，钠/硅质量
比为0.07.反应后生成了硅酸钙相，赤泥由棒状晶体转变成了绒球状的薄片聚集体关键调：亚熔盐；赤泥；常压；脱碱；氧化钠
中图分类号：TQ09 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)03-0470-06
左右铝/硅质量比(Al,O/SiO2)小于7，属中低品位矿，不适合用传统的拜耳法生产[19]，选矿拜耳法是对传统方
溶出铝土矿得到的泥渣由于常含有大量氧化铁，呈红色，习惯上称作赤泥"目前，工业上生产氧化铝的工艺主要有拜耳法、烧结法和联合法，由于矿石组成和处理工艺的不同，生产1t氧化铝产生0.6~1.5t赤泥[2-4] 截止2006年底，国内赤泥累积堆存量已超过亿吨，并且还在不断增长
现有氧化铝工业排放的赤泥碱性大，属有害废渣，目前生产厂家大都采用筑坝堆放处理，易造成地下水和周围环境污染，破坏生态系统[6,7]，赤泥中含铁、铝、钛等有价金属及航等微量稀有金属，直接排放也造成巨大的浪费，鉴于此，国内外对如何有效综合利用赤泥开展了广泛的研究.如从赤泥中回收铁、钛、89等金属元素，将处理过的赤泥作为原料之一生产陶瓷[10]、水泥和砖[11,12]等新型建筑材料，及利用赤泥处理废水[1314]和废气[15]等.但多数情况下需先降低赤泥的碱含量，才能更好地将其应用于实际生产中Cengeloglu等[16]采用不同的阳离子交换膜，通过唐纳透析过程，富集提取赤泥水落液中的钠、钛等金属，其中钠的回收率最高为31.90% 王琪等[)用悬浮碳化法使处理后赤泥中的碱含量低于 1%，但反应过程需不断通入CO2气体，工业上不易实现.焦淑红等[18用常压石灰法处理拜耳法赤泥，能使终赤泥的钠硅质量比(Na,O/SiO2)降至0.2以下，虽然CaO 用量较大，且处理的仅是山西铝产的赤泥，但为赤泥脱碱提供了很好的研究方向，
我国铝土矿95%以上都是一水硬铝石型，且80%
法的改良，用以处理低品位铝土矿，但其原矿耗量较大，氧化铝回收率不足80%[20]，且对矿种要求高.中国科学院过程工程研究所多年来致力于亚熔盐介质强化落出低品位一水硬铝石型铝土矿的研究，并开发了相应的新工艺，通过NaOH亚熔盐，在低温低压条件下可使氧化铝的总溶出率达到95%以上[21-23]，溶出后赤泥中Na20 含量13%左右，用7%NaOH溶液加入CaO，在170℃ 和0.9MPa压力下可使Na2O含量降至0.90%，钠硅比降到0.04，符合排放要求，并可作为建筑材料利用(2)，但现有过程压力较高，若能在常压下回收其中的NazO，必能有效降低设备投资费用，减少生产过程的能耗，对亚熔盐法氧化铝生产新工艺的工业应用与推广有重要意义.本工作在前期工作的基础上，研究了常压下反应温度、反应时间、初始碱浓度及CaO添加量等因素对
亚熔盐法处理铝土矿所得赤泥脱钠效果的影响 2实验
2.1原料和实验设备
实验用赤泥为亚熔盐法处理铝土矿工艺所得赤泥，即将铝土矿和一定浓度的NaOH溶液放入高压反应釜，按文献[21]的方法溶出，再按文献[24]的方法回收溶出赤泥中的氧化铝，溶出液过滤，滤饼经洗涤烘干后所得赤泥。实验前将赤泥稍加研磨但不筛分，粒度分布如图 1所示，平均粒径dso=4.20μm，其主要化学成分和物相组成见表1和图2.从图2可见，处理前赤泥的主要物
收稿日期：201003-16，修图日期：201004-30
基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项目(编号：2007CB613501)：国家“十一五”科技支撑基金资助项目(编号：2006BAC02A05)：中国
科学院知识创新工程重要方向基金资助项口(编号：KGCX2-YW-321-2)
作者简介：陈利斌(1984-)，男，浙江省德清县人，硕士研究生，化学工艺专业；张亦飞，通讯联系人，E-mail:yfzhang@home.ipe.ac.cn 万方数据