一种拜耳法赤泥的资源化再利用方法与流程

本发明属于环境保护中危险固体废弃物的资源化再利用技术领域，具体涉及一种拜耳法赤泥的资源化再利用方法。

背景技术：

众所周知，稀土类矿物与其它普通金属矿物相比，不仅其埋藏量非常少，而且也很难从原矿进行分离，因此上述稀土类金属为难得的矿物，其价格大部分非常高。相反，由于各种电子设备等非常需要稀土类金属，因此对于稀土类金属的需要与日俱增。拜耳法赤泥中稀土金属的含量相对较高，并且赤泥大量堆存不仅占用土地、浪费资源，而且带来环境污染和安全隐忠。拜耳法赤泥的综合利用是解决其环境污染和安全隐患的根本之策，是我国工业可持续发展的必由之路。多年来世界各国学者对拜耳法赤泥的综合利用进行了大量的科学研究，始终收效甚微。

柠檬酸是一种较强的有机酸，有三个氢离子可以电离，加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应，其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常来鉴定和分离柠檬酸。柠檬酸容易和钠结合，生成柠檬酸钠，柠檬酸钠不仅具有无毒性、调节性能及良好的稳定性，而且具有极强的金属离子络合能力。柠檬酸钠不仅对Ca、Mg等金属离子具有较好的络合能力，对其它金属离子，也存在很好的络合能力。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种拜耳法赤泥的资源化再利用方法，该方法具有经济高效和便于回收稀有金属和常量金属的特点，同时也减轻了固体废弃物铝土矿副产物赤泥大量堆积所造成的危害。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种拜耳法赤泥的资源化再利用方法，其特征在于具体步骤为：将拜耳法赤泥烘干后过筛，筛分出400-800目赤泥样品与氢氧化钠按质量比为1:0.5-1混合均匀后于800℃恒温焙烧4h，取出样品粉碎并与水混合均匀，其中1g样品对应水的体积为20-30mL，再于100℃的水浴中加热搅拌1-2h，过滤，滤液加入氢氟酸调节pH为10.5，搅拌混合均匀后置于精化釜中于100℃焙烘6-48h得到沸石，滤饼经多次水洗后烘干，将烘干后的样品与柠檬酸和醋酸的混合酸加入到微波消解萃取仪中萃取20-40min完成稀土元素的萃取分离，其中1g烘干后的样品对应柠檬酸和醋酸的混合酸的体积为20-30mL，柠檬酸和醋酸的混合酸中柠檬酸和醋酸的总摩尔浓度为1mol/L，柠檬酸与醋酸的摩尔比为1:4-4:1。

进一步优选，1g烘干后的样品对应柠檬酸和醋酸的混合酸的体积为25mL，柠檬酸和醋酸的混合酸中柠檬酸与醋酸的摩尔比为2:3，萃取时间为30min，稀土元素Sc、Y及重稀土Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的总萃取百分比76.31%。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、铝土矿副产物传统方法多为大量堆积，填埋，造成污染，本发明可有效的利用各阶段产物，其过程中加热搅拌上清液可用适量的氢氟酸调节pH制沸石；

2、杂多酸是由不同的含氧酸缩合而制得的缩合含氧酸的总称，是强度均匀的质子酸，并有氧化还原的能力，通过改变分子组成，可调节酸强度和氧化还原性能，水分存在时形成的拟液相，也能影响其酸性和氧化还原性能，与盐酸等无机酸萃取方法相比，柠檬酸与醋酸的混合酸在微波条件下反应时间更短且显示出更好的萃取效果；

3、经萃取处理从拜耳法赤泥样品中萃取的稀土含量明显增加，提高矿产资源的利用率，保护环境的同时也有利于拜耳法赤泥的资源化利用。

附图说明

图1是本发明实施例1中400-800目赤泥样品的SEM图；

图2是本发明实施例1中400-800目赤泥样品与氢氧化钠按质量比为1:0.5焙烧样品的SEM图；

图3是本发明实施例3中滤饼经多次水洗后烘干样品的SEM图；

图4是本发明实施例2制得的沸石的XRD图谱。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

在本实施例中，将拜耳法赤泥烘干后过筛，筛分出400-800目赤泥样品与氢氧化钠按不同的质量配比混合均匀后于800℃恒温焙烧4h，消解测得稀土金属总含量。

表1为400-800目赤泥样品与氢氧化钠的混合焙烧实验，表格中不同比例值下消解得到的稀土总含量中，质量配比为1:0.5和1:1的处理方法得到的样品含量较高，同时满足节约资源的理念。

表1 400-800目赤泥样品与氢氧化钠的混合焙烧实验

实施例2

将拜耳法赤泥烘干后过筛，筛分出400-800目赤泥样品与氢氧化钠按质量比为1:0.5混合均匀后于800℃恒温焙烧4h，取出1g样品粉碎并与20mL水混合均匀，再于100℃的水浴中加热搅拌1h，过滤，滤液加入氢氟酸调节pH为10.5，搅拌混合均匀后置于精化釜中于100℃分别焙烘6h、12h、24h和48h，最终得到沸石。

实施例3

将过滤后的滤饼经多次水洗后烘干，分别称取1.25g烘干后的样品加入25mL柠檬酸和醋酸的混合酸液（柠檬酸的摩尔浓度分别为0mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/、0.8mol/L和1mol/L，对应的醋酸的摩尔浓度分别为1mol/L、0.8mol/L、0.6mol/L、0.5mol/L、0.4mol/L、0.2mol/L和0mol/L）摇匀，放入微波消解萃取仪中，在相同压力下，相同时间，不同混合酸液配比对样品进行微波萃取，再按照相同压力，相同混合酸液配比，不同时间对样品进行微波萃取。在微波消解萃取仪中萃取30min，不同混合酸液配比的情况下，Sc、Y及重稀土Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的总萃取百分比分别为18.16%、49.38%、76.31%、74.26%、71.06%、74.19%、66.04%。

在柠檬酸与醋酸摩尔浓度分别为0.4mol/L和0.6mol/L的混合酸液配比中，在微波消解萃取仪中萃取10min、20min、30min和40min的情况下Sc、Y及重稀土Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的总萃取百分比分别为20.56%、49.24%、76.31%、64.44%。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。