论文部分内容阅读
二次资源的回收利用对当今世界面临的资源问题具有重要的意义。赤泥是氧化铝生产过程中排出的固体废渣,同时也是一种重要的二次资源,它的大量排放和堆存,在给自然环境带来严重污染的同时也是资源的巨大浪费。赤泥中富含铁、铝、钛以及丰富稀土元素,回收其中的有价金属对于赤泥的综合利用具有重要的意义。本文归纳了赤泥的国内外研究现状,针对盐酸浸出赤泥产生的废渣进行了化学成分、元素赋存状态和粒度分布等研究,提出了硫酸浸出赤泥渣回收二氧化钛的工艺流程。化学分析结果表明,赤泥渣的主要化学成分为二氧化硅(41.04%),氧化铁(14.21%),氧化铝(9.67%),二氧化钛(5.78%),氧化钙(5.67%)等。XRD分析表明,赤泥渣的主要物相为钙钛矿、钛酸铁钙、铁酸钙、氯化铝酸钙、铝酸三钙、二水硅酸铝钙、铝酸钙钠等。粒度分析表明,赤泥渣相对赤泥的粒径明显增大,赤泥渣的比表面积明显减小。硫酸浸出赤泥渣的理论分析说明,影响二氧化钛浸出率的主要因素为:硫酸浓度、浸出温度、浸出时间和液固比。通过正交试验分析得出影响二氧化钛浸出率因素的主次顺序为:硫酸浓度、液固比、浸出温度、浸出时间。硫酸浸出二氧化钛的最佳条件为:浸出温度150℃,硫酸浓度9mol·L-1,浸出时间为2h,液固比为6:1。在该条件下,二氧化钛浸出率的达到了95.2%。硫酸浸出液中除钛盐之外,还有铝、铁的硫酸盐以及少量的硅酸。采用添加晶种-保温的方法脱除浸出液中的正硅酸,以减少对萃取铁的影响。通过三组单因素试验,得出较为理想的脱硅条件:脱硅温度为60℃,添加质量分数为2%的晶种,脱硅时间为6h。在该条件下,浸出液中脱硅率达到了90.2%。硫酸浸出液脱硅后,适量地添加Cl-后,采用磷酸三丁酯(TBP)萃取溶液中的铁。通过试验确定了萃铁的最佳条件:在温度为20℃时,萃取相比O/A(有机相/无机相)为1:1,Cl-的总浓度为4mol/L,有机相中TBP体积分数为50%。在该条件下,铁的萃取率达到了96.8%。以0.01mol/L的盐酸反萃中和后,铁的回收率达到了95.3%。浸出液在萃铁后,采用添加氨水的方法,调节浸出液的酸度和除去浸出液中部分的硫酸铝。通过钛水解试验确定了最佳水解条件:钛液F值为2,水解时间为120min,水解温度为100℃,晶种添加量为溶液质量的1%。在此条件下,钛的水解率达到了92.7%。