用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法

摘要

用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法属于制备氧化铁的领域；所要解决的问题是提供了一种有效利用氧化铝赤泥的方法；本发明采用的技术方案为：第一步制取氧化铝赤泥的二次浸出液，第二步萃取铁，第三步干燥焙烧后制得氧化铁；本发明利用废弃物-氧化铝赤泥制备高纯氧化铁，在利用氧化铝赤泥提取稀土元素过程中，赤泥中的铁、铝在富集稀土元素的过程中也同时得到了富集，将其利回收利用制备成高纯氧化铁，为进一步提取赤泥中的稀土元素除去了铁杂质，提高了经济和社会效益。

说明书

技术领域

本发明用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，属于制备氧化铁的领域。

技术背景

氧化铝赤泥是氧化铝生产过程中的废弃物。根据各地铝土矿的品位铝硅比（A/S）不同，每生产1 t氧化铝就副产1.0～1.4t赤泥不等。目前全世界每年产生赤泥约6000万t。据2010年全年统计，我国氧化铝产量约为2700万吨，如果按每吨氧化铝产生1.2吨赤泥计算，我国每年产生的赤泥约为3240万吨。赤泥为碱性物质,易碱化土地,污染地下水,严重危害人们健康。同时，氧化铝赤泥中含有稀有金属、稀土金属及铝、铁等有价成分。是一种非常有价值的二次资源，在利用氧化铝赤泥提取稀土元素的过程中，赤泥中的铁在富集稀土的同时也得到了富集，将铁回收利用制备成高纯氧化铁产品。因此,充分利用及综合开发赤泥具有重要的经济价值和社会意义。

发明内容

本发明是用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，提供了一种有效利用氧化铝赤泥的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为按照以下步骤进：

第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液

a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为：

盐酸浸出温度为95-105℃；

搅拌浸出时间为70-120min；

盐酸与赤泥的重量份比为5-6:1；

盐酸重量百分比浓度为12-20%；浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；

b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为0.3-5%的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为60-90℃，反应时间为5-24小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；

c.脱硅浸出液蒸发浓缩

将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至105-109℃开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的20-25%为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；

d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度2-10%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；

e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液浓度为240-360g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为2-5:1，反应温度为105-109℃，反应时间60-150分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；

f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为40-100℃；盐酸与二次富集铁重量份比为3-6:1，盐酸浓度为3-6mol/L，反应时间为30-120分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；

g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0.01-0.2，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌2-10分钟，得到氧化二次浸出液；

第二步，萃取铁

a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为：

萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1-1.5:1；

萃取剂原料按照以下重量份配制：

TBP  5-7份、  仲辛醇   20-28份、  磺化煤油   15-25份；

萃取时间：5-20分钟，萃取温度：18-40℃；萃取后得到负载铁有机相和萃余液；

b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为：

反萃取剂：0.5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度：20-70℃，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为2-3:1，反萃取时间：5-15分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；

第三步，制得氧化铁

将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于105-110℃进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为550-700℃，焙烧时间为60-120min，得到高纯氧化铁产品。

第二步萃取铁中萃取级数为3-9级。 

第二步萃取铁中步骤b，所述反萃取液回收后，重复利用。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明利用废弃物-氧化铝赤泥制备高纯氧化铁，在利用氧化铝赤泥提取稀土元素过程中，赤泥中的铁、铝在富集稀土元素的过程中也同时得到了富集，将其利回收利用制备成高纯氧化铁，为进一步提取赤泥中的稀土元素除去了铁杂质，提高了经济和社会效益

本发明中使用的盐酸通过蒸发器蒸发后可循环使用。

具体实施方式

实施例1

1、用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，其特征在于按照以下步骤操作：

第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液

a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为：

盐酸浸出温度为102℃；

搅拌浸出时间为100min；

盐酸与赤泥的重量份比为5:1；

盐酸重量百分比浓度为18%；浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；

b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为4%的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为65℃，反应时间为8小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；

c.脱硅浸出液蒸发浓缩

将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至107℃开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的22%为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；

d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度4%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；

e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液浓度为340g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为3:1，反应温度为106℃，反应时间75分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；

f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为90℃；盐酸与二次富集铁重量份比为4:1，盐酸浓度为6mol/L，反应时间为45分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；

g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0.08，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌8分钟，得到氧化二次浸出液；

第二步，萃取铁

a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为：

萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1.2:1；

萃取剂原料按照以下重量份配制：

TBP  5份、  仲辛醇   27份、  磺化煤油   18份；

萃取时间：18分钟，萃取温度：30℃；萃取级数为5级，萃取后得到负载铁有机相和萃余液；

b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为：

反萃取剂：0.5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度：55℃，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为2:1，反萃取时间：12分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；反萃取液回收后，重复利用；

第三步，制得氧化铁

将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于109℃进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为635℃，焙烧时间为90min，得到高纯氧化铁产品。

实施例2

用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，按照以下步骤操作：

第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液

a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为：

盐酸浸出温度为100℃；

搅拌浸出时间为100min；

盐酸与赤泥的重量份比为5.5:1；

盐酸重量百分比浓度为16%；浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；

b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为2%的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为75℃，反应时间为17小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；

c.脱硅浸出液蒸发浓缩

将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至108℃开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的23%为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；

d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度8%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；

e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液浓度为280g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为4:1，反应温度为107℃，反应时间140分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；

f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为75℃；盐酸与二次富集铁重量份比为5:1，盐酸浓度为5mol/L，反应时间为80分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；

g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0.12，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌5分钟，得到氧化二次浸出液；

第二步，萃取铁

a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为：

萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1.4:1；

萃取剂原料按照以下重量份配制：

TBP   6份、  仲辛醇   25份、  磺化煤油   20份；

萃取时间：12分钟，萃取温度：25℃；萃取级数为7级，萃取后得到负载铁有机相和萃余液；

b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为：

反萃取剂：0.5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度：60℃，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为2.5:1，反萃取时间：10分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；反萃取液回收后，重复利用；

第三步，制得氧化铁

将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于106℃进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为680℃，焙烧时间为75min，得到高纯氧化铁产品。

实施例3

用氧化铝赤泥制备高纯氧化铁的方法，按照以下步骤操作：

第一步，制取氧化铝赤泥的二次浸出液

a.将氧化铝赤泥放入反应釜用盐酸溶液浸出氧化铝赤泥，浸出的条件为：

盐酸浸出温度为97℃；

搅拌浸出时间为110min；

盐酸与赤泥的重量份比为6:1；

盐酸重量百分比浓度为14%；浸出后的浸出浆液用压滤机，液固分离，得到浸出液和浸出渣；

b.将所述浸出液放入反应釜中，加入占所述浸出液重量百分比为1%的硅酸凝胶作为晶种进行脱硅反应，反应温度为85℃，反应时间为22小时，缓慢机械搅拌；脱硅后的脱硅浆液用压滤机进行液固分离，得到脱硅浸出液和硅酸凝胶固体，硅酸凝胶固体部分返回作为脱硅反应的晶种；

c.脱硅浸出液蒸发浓缩

将所述脱硅浸出液放入石墨蒸发器，通入蒸汽加热至106℃开始蒸发，蒸发至石墨蒸发器底部留有初始体积的24%为止，得到浓缩脱硅浆液；蒸出的蒸汽为盐酸蒸汽，经石墨冷凝器冷凝返回利用；

d.将所述浓缩脱硅浆液放入搅拌反应釜，加入重量百分比浓度6%的氢氧化钠溶液中和，中和至pH=9-13为止，得到中和浆液；将所述中和浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到一次富集铁；

e.将所述一次富集铁放入溶出器中用氢氧化钠溶液进行溶出反应，氢氧化钠溶液浓度为245g/L，氢氧化钠溶液与所述一次富集铁重量份比为5:1，反应温度为108℃，反应时间90分钟，得到溶出浆液；将所述溶出浆液用箱式压滤机进行液固分离、洗涤，得到铝酸钠溶液和二次富集铁；

f.将所述二次富集铁放入反应釜中进行二次盐酸浸出，反应温度为55℃；盐酸与二次富集铁重量份比为3:1，盐酸浓度为4mol/L，反应时间为110分钟，反应后的二次浸出浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到二次浸出液和二次浸出渣；

g.在所述二次浸出液中加入双氧水，所述二次浸出液与双氧水体积比为10:0.18，双氧水重量百分比浓度为30%，搅拌3分钟，得到氧化二次浸出液；

第二步，萃取铁

a、将所述氧化二次浸出液在混合澄清槽中萃取铁，萃取条件为：

萃取剂与所述氧化二次浸出液体积比为1.3:1；

萃取剂原料按照以下重量份配制：

TBP  7份、  仲辛醇   22份、  磺化煤油   24份；

萃取时间：8分钟，萃取温度：16℃；萃取级数为3级，萃取后得到负载铁有机相和萃余液；

b、将所述负载铁有机相放入有机玻璃反萃取装置中进行反萃取铁，反萃取条件为：

反萃取剂：0.5mol/l的氢氧化钠溶液，反萃取温度：65℃，反萃取剂与所述负载铁有机相体积比为3:1，反萃取时间：8分钟，得到的反萃取浆液用箱式压滤机进行固液分离，得到氢氧化铁固体和反萃取液；反萃取液回收后，重复利用；

第三步，制得氧化铁

将所述氢氧化铁固体在电烘箱中于107℃进行干燥至恒重，然后将氢氧化铁固体在箱式电炉中焙烧，焙烧温度为570℃，焙烧时间为110min，得到高纯氧化铁产品。