氧化铝制取9氧化铝生产的环境保护与原料综合利用

9.3氧化铝生产环境保护9.4原料与赤泥的综合利用2025/3/239氧化铝生产的环境保护与原料综合利用9.3氧化铝厂的环境保护氧化铝生产的环境保护问题从氧化铝厂本身来看主要危害只有物料粉尘、溶液的跑冒滴漏、噪音、蒸汽及烟气挟带等。由于生产技术的发展，氧化铝厂本身的环境保护问题还是比较容易解决的。但矿石开采后的矿区处置和生产过程的污水和赤泥处置等三大问题，如果处理不好，则对环境的影响非常大。铝土矿的开采主要是露天采矿，矿床的大小、深度、位置和矿石硬度的变化很大，因此，采矿对环境的影响也不一样。有的矿区工作面在60m以下，有的矿体有很大倾斜。铝土矿和剥土量的比往往大到1：15以上。矿区本身和剥离土石堆场往往占据很大面积，使自然生态遭受破坏，容易造成水土流失和风沙化的地貌，破坏水文地质的平衡状态。近年来各铝土矿的主权国对矿区回填、地面平整、表土复原、造地还田和植树再生等方面都提高了要求。2025/3/239.3氧化铝厂的环境保护氧化铝生产需要大量工业用水，同时产生大量含碱和含其他污染物的废水，废水若不加限制地向外排放，将引起大面积水系的污染和土地盐碱化。这些废水若不回收利用，氧化铝生产的新水供应也将造成困难。因此很多氧化铝厂在废水处理、储存和循环利用方面做了很多工作：如赤泥送堆场后，回收附水；冷却用水循环使用；冲洗设备和地面的污水返回工艺系统；加强生产管理，防止跑冒滴漏等。2025/3/239.3氧化铝厂的环境保护氧化铝生产会排出大量含碱赤泥浆。以铝土矿为原料的碱一石灰烧结法厂，每生产lt氧化铝产出的赤泥量多达1.5～1.6t。拜耳法赤泥产出率最少，每吨氧化铝也产出lt左右的赤泥。排出赤泥的同时，有大量含碱附液排出。赤泥浆无论是陆地堆存或是向深海排放都要造成大面积土地盐碱化和水域或海域的污染。因此赤泥的综合利用问题是解决氧化铝生产的污染源的主要问题。2025/3/239.3氧化铝厂的环境保护9.4.1赤泥的综合利用由于矿石的成分和生产氧化铝所用的方法不同，赤泥的化学和矿物组成差别很大，其用途也各不相同。目前国内外提出的综合利用赤泥的途径，归结起来有以下几个方面：(1)回收赤泥中的有用成分(碱、氧化铝、铁及稀有金属)。(2)利用赤泥生产水泥及其他建筑材料，这是大量利用赤泥的主要途径。(3)用作肥料、土壤改良剂、脱硫剂、净水剂、炼钢造渣剂、涂料、絮凝剂及塑料填充剂等。但目前来看，用赤泥生产水泥为较好的解决方法。中国早在1958年就研究成功将烧结法赤泥用来生产硅酸盐水泥，经过几十年的发展，现已建成能处理联合法和烧结法赤泥，且年产数百万吨水泥和多品种水泥(普通硅酸盐水泥，油井水泥，抗硫酸盐水泥等)的氧化铝厂的配套企业。2025/3/239.4原料与赤泥的综合利用19.1氧化铝生产新工艺19.2综合利用及多品种氧化铝2025/3/2319氧化铝生产新技术和综合利用9.4.2从分解母液中回收金属镓9.4.2.1从碳分母液中回收金属镓--铝镓沉淀在生产上为了减少镓回收中处理的溶液量，一般是先将母液蒸发浓缩后再从蒸发母液中回收镓。将蒸发后的母液进行彻底碳酸化分解，其目的是使溶液中的镓尽可能完全沉淀出来，以得到铝镓沉淀。主要的反应如下: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原料与赤泥的综合利用2025/3/23图9-2制取金属镓的简易工艺流程9.4.2.2从碳分母液中回收金属镓--添加石灰回收镓铝镓沉淀中含有大量的氧化铝，加入石灰乳生成不溶性的含水铝酸钙沉淀，使镓转变成可溶性的镓酸钠进入溶液，从而使镓和铝初步分离。主要的反应如下:Na2O·Ga2O3·CO2·l2H2O十Ca(OH)2十aq=2Ga(OH)3十Na2CO3十CaCO3十aqGa(OH)3十NaOH十aq=NaGa(OH)4十aq3Ca(OH)2十2NaAl(OH)4十aq=3CaO·Al2O3·H2O十2NaOH十aq

在脱铝的同时，杂质一氧化硅、铬、磷、砷也被铝酸钙吸附而共同沉淀，消除了其对电解的影响。图9-2制取金属镓的简易工艺流程图2025/3/239.4原料与赤泥的综合利用9.4.3从拜耳法溶液中回收镓的工艺流程拜耳法种分母液中含镓量一般是100~250mg/L，比烧结法高。从种分母液中回收镓的方法很多，汞齐电解法应用较为广泛。汞齐电解法流程如图9-3所示。图9-3汞齐电解法回收镓的工艺流程图2025/3/239.4原料与赤泥的综合利用2025/3/23图9-3汞齐电解法回收镓的工艺流程图强化拜耳法溶出的方法拜耳法生产氧化铝所采用的高温强化溶出工艺主要有以下4种。

(1)方案1:双流法溶出方案循环碱液的15%~20%用于配制原矿浆，称之为矿浆流。剩余的80%~85%的循环碱液，称之为碱液流。碱液流用高压泵送入10级二次汽套管预热器预热至216℃后，再经新蒸汽套管预热器加热至265℃;矿浆流经95℃预脱硅10h后，用隔膜泵送入7级单套管二次汽预热器预热至180℃。两股料流汇合进入8台(φ2·8m)溶出器，在溶出器中喷人适量6·3MPa过热蒸汽，将料浆直接加热到260~265℃，保温溶出约80min。溶出后矿浆经10级自蒸发降温，一次汽用于预热矿浆。2025/3/239.4原料与赤泥的综合利用(2)方案2:管道预热、停留罐溶出方案。铝矿和部分碱液制备成固含量约900g/L的原矿浆。原矿浆经105℃、8h预脱硅后与剩余碱液混合，经隔膜泵送入10级单套管一次汽预热器预热至约207℃，然后进入单套管加热器，用新蒸汽加热至260℃，送至保温溶出器，并在260~265℃下保温溶出约80min。溶出后矿浆经10级自蒸发降温，二次汽用于预热矿浆。2025/3/239.4原料与赤泥的综合利用(3)方案3:单管预热、压煮器溶出方案。铝矿和部分碱液制备成固含量约900g/L的原矿浆。原矿浆经105℃、8h预脱硅后与剩余碱液混合，经隔膜泵送入5级单套管一次汽预热器预热至约155℃，再经5级罐式二次汽预热器预热至约207℃，然后进入罐式加热器和保温溶出器，用新蒸汽加热并在260~265℃下保温溶出约80min。溶出后矿浆经10级自蒸发降温，二次汽用于预热矿浆。2025/3/239.4原料与赤泥的综合利用(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。铝矿和部分碱液制备成固含量约900g/L的原矿浆。原矿浆经105℃预脱硅8h后与剩余碱液混合，用隔膜泵送入10级二次汽套管预热器预热至约218℃，