氧化鋁制取9氧化鋁生產(chǎn)的環(huán)境保護(hù)與原料綜合利用

9.3氧化鋁生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)9.4原料與赤泥的綜合利用2025/3/239氧化鋁生產(chǎn)的環(huán)境保護(hù)與原料綜合利用9.3氧化鋁廠的環(huán)境保護(hù)氧化鋁生產(chǎn)的環(huán)境保護(hù)問題從氧化鋁廠本身來看主要危害只有物料粉塵、溶液的跑冒滴漏、噪音、蒸汽及煙氣挾帶等。由于生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，氧化鋁廠本身的環(huán)境保護(hù)問題還是比較容易解決的。但礦石開采后的礦區(qū)處置和生產(chǎn)過程的污水和赤泥處置等三大問題，如果處理不好，則對(duì)環(huán)境的影響非常大。鋁土礦的開采主要是露天采礦，礦床的大小、深度、位置和礦石硬度的變化很大，因此，采礦對(duì)環(huán)境的影響也不一樣。有的礦區(qū)工作面在60m以下，有的礦體有很大傾斜。鋁土礦和剝土量的比往往大到1：15以上。礦區(qū)本身和剝離土石堆場(chǎng)往往占據(jù)很大面積，使自然生態(tài)遭受破壞，容易造成水土流失和風(fēng)沙化的地貌，破壞水文地質(zhì)的平衡狀態(tài)。近年來各鋁土礦的主權(quán)國(guó)對(duì)礦區(qū)回填、地面平整、表土復(fù)原、造地還田和植樹再生等方面都提高了要求。2025/3/239.3氧化鋁廠的環(huán)境保護(hù)氧化鋁生產(chǎn)需要大量工業(yè)用水，同時(shí)產(chǎn)生大量含堿和含其他污染物的廢水，廢水若不加限制地向外排放，將引起大面積水系的污染和土地鹽堿化。這些廢水若不回收利用，氧化鋁生產(chǎn)的新水供應(yīng)也將造成困難。因此很多氧化鋁廠在廢水處理、儲(chǔ)存和循環(huán)利用方面做了很多工作：如赤泥送堆場(chǎng)后，回收附水；冷卻用水循環(huán)使用；沖洗設(shè)備和地面的污水返回工藝系統(tǒng)；加強(qiáng)生產(chǎn)管理，防止跑冒滴漏等。2025/3/239.3氧化鋁廠的環(huán)境保護(hù)氧化鋁生產(chǎn)會(huì)排出大量含堿赤泥漿。以鋁土礦為原料的堿一石灰燒結(jié)法廠，每生產(chǎn)lt氧化鋁產(chǎn)出的赤泥量多達(dá)1.5～1.6t。拜耳法赤泥產(chǎn)出率最少，每噸氧化鋁也產(chǎn)出lt左右的赤泥。排出赤泥的同時(shí)，有大量含堿附液排出。赤泥漿無論是陸地堆存或是向深海排放都要造成大面積土地鹽堿化和水域或海域的污染。因此赤泥的綜合利用問題是解決氧化鋁生產(chǎn)的污染源的主要問題。2025/3/239.3氧化鋁廠的環(huán)境保護(hù)9.4.1赤泥的綜合利用由于礦石的成分和生產(chǎn)氧化鋁所用的方法不同，赤泥的化學(xué)和礦物組成差別很大，其用途也各不相同。目前國(guó)內(nèi)外提出的綜合利用赤泥的途徑，歸結(jié)起來有以下幾個(gè)方面：(1)回收赤泥中的有用成分(堿、氧化鋁、鐵及稀有金屬)。(2)利用赤泥生產(chǎn)水泥及其他建筑材料，這是大量利用赤泥的主要途徑。(3)用作肥料、土壤改良劑、脫硫劑、凈水劑、煉鋼造渣劑、涂料、絮凝劑及塑料填充劑等。但目前來看，用赤泥生產(chǎn)水泥為較好的解決方法。中國(guó)早在1958年就研究成功將燒結(jié)法赤泥用來生產(chǎn)硅酸鹽水泥，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已建成能處理聯(lián)合法和燒結(jié)法赤泥，且年產(chǎn)數(shù)百萬噸水泥和多品種水泥(普通硅酸鹽水泥，油井水泥，抗硫酸鹽水泥等)的氧化鋁廠的配套企業(yè)。2025/3/239.4原料與赤泥的綜合利用19.1氧化鋁生產(chǎn)新工藝19.2綜合利用及多品種氧化鋁2025/3/2319氧化鋁生產(chǎn)新技術(shù)和綜合利用9.4.2從分解母液中回收金屬鎵9.4.2.1從碳分母液中回收金屬鎵--鋁鎵沉淀在生產(chǎn)上為了減少鎵回收中處理的溶液量，一般是先將母液蒸發(fā)濃縮后再?gòu)恼舭l(fā)母液中回收鎵。將蒸發(fā)后的母液進(jìn)行徹底碳酸化分解，其目的是使溶液中的鎵盡可能完全沉淀出來，以得到鋁鎵沉淀。主要的反應(yīng)如下:2NaOH十CO2=Na2CO3十H2ONa2CO3十CO2十H2O=2NaHCO32NaAlO2十2H2O=2Na2O·Al2O3·2CO2·(2~5)H2O2NaGaO2十2H2O=Ga2O3·H2O十2NaOH2NaGaO2十2NaHCO3十H2O=2Na2O·Ga2O2·2CO2·(2~5)H2O2025/3/239.4原料與赤泥的綜合利用2025/3/23圖9-2制取金屬鎵的簡(jiǎn)易工藝流程9.4.2.2從碳分母液中回收金屬鎵--添加石灰回收鎵鋁鎵沉淀中含有大量的氧化鋁，加入石灰乳生成不溶性的含水鋁酸鈣沉淀，使鎵轉(zhuǎn)變成可溶性的鎵酸鈉進(jìn)入溶液，從而使鎵和鋁初步分離。主要的反應(yīng)如下:Na2O·Ga2O3·CO2·l2H2O十Ca(OH)2十a(chǎn)q=2Ga(OH)3十Na2CO3十CaCO3十a(chǎn)qGa(OH)3十NaOH十a(chǎn)q=NaGa(OH)4十a(chǎn)q3Ca(OH)2十2NaAl(OH)4十a(chǎn)q=3CaO·Al2O3·H2O十2NaOH十a(chǎn)q

在脫鋁的同時(shí)，雜質(zhì)一氧化硅、鉻、磷、砷也被鋁酸鈣吸附而共同沉淀，消除了其對(duì)電解的影響。圖9-2制取金屬鎵的簡(jiǎn)易工藝流程圖2025/3/239.4原料與赤泥的綜合利用9.4.3從拜耳法溶液中回收鎵的工藝流程拜耳法種分母液中含鎵量一般是100~250mg/L，比燒結(jié)法高。從種分母液中回收鎵的方法很多，汞齊電解法應(yīng)用較為廣泛。汞齊電解法流程如圖9-3所示。圖9-3汞齊電解法回收鎵的工藝流程圖2025/3/239.4原料與赤泥的綜合利用2025/3/23圖9-3汞齊電解法回收鎵的工藝流程圖強(qiáng)化拜耳法溶出的方法拜耳法生產(chǎn)氧化鋁所采用的高溫強(qiáng)化溶出工藝主要有以下4種。

(1)方案1:雙流法溶出方案循環(huán)堿液的15%~20%用于配制原礦漿，稱之為礦漿流。剩余的80%~85%的循環(huán)堿液，稱之為堿液流。堿液流用高壓泵送入10級(jí)二次汽套管預(yù)熱器預(yù)熱至216℃后，再經(jīng)新蒸汽套管預(yù)熱器加熱至265℃;礦漿流經(jīng)95℃預(yù)脫硅10h后，用隔膜泵送入7級(jí)單套管二次汽預(yù)熱器預(yù)熱至180℃。兩股料流匯合進(jìn)入8臺(tái)(φ2·8m)溶出器，在溶出器中噴人適量6·3MPa過熱蒸汽，將料漿直接加熱到260~265℃，保溫溶出約80min。溶出后礦漿經(jīng)10級(jí)自蒸發(fā)降溫，一次汽用于預(yù)熱礦漿。2025/3/239.4原料與赤泥的綜合利用(2)方案2:管道預(yù)熱、停留罐溶出方案。鋁礦和部分堿液制備成固含量約900g/L的原礦漿。原礦漿經(jīng)105℃、8h預(yù)脫硅后與剩余堿液混合，經(jīng)隔膜泵送入10級(jí)單套管一次汽預(yù)熱器預(yù)熱至約207℃，然后進(jìn)入單套管加熱器，用新蒸汽加熱至260℃，送至保溫溶出器，并在260~265℃下保溫溶出約80min。溶出后礦漿經(jīng)10級(jí)自蒸發(fā)降溫，二次汽用于預(yù)熱礦漿。2025/3/239.4原料與赤泥的綜合利用(3)方案3:單管預(yù)熱、壓煮器溶出方案。鋁礦和部分堿液制備成固含量約900g/L的原礦漿。原礦漿經(jīng)105℃、8h預(yù)脫硅后與剩余堿液混合，經(jīng)隔膜泵送入5級(jí)單套管一次汽預(yù)熱器預(yù)熱至約155℃，再經(jīng)5級(jí)罐式二次汽預(yù)熱器預(yù)熱至約207℃，然后進(jìn)入罐式加熱器和保溫溶出器，用新蒸汽加熱并在260~265℃下保溫溶出約80min。溶出后礦漿經(jīng)10級(jí)自蒸發(fā)降溫，二次汽用于預(yù)熱礦漿。2025/3/239.4原料與赤泥的綜合利用(4)方案4:管道化溶出方案。管道化溶出方案基本上采用原西德管道化溶出流程。鋁礦和部分堿液制備成固含量約900g/L的原礦漿。原礦漿經(jīng)105℃預(yù)脫硅8h后與剩余堿液混合，用隔膜泵送入10級(jí)二次汽套管預(yù)熱器預(yù)熱至約218℃，