逆流浸取法回收赤泥中的堿

吳素彬，聶登攀，王振杰，劉安榮，薛安

（貴州省冶金化工研究所，貴州 貴陽 550002）

赤泥是氧化鋁生產過程中產生的一種固體廢棄物，生產1t氧化鋁會產生1～2t赤泥[1-2]。隨著鋁工業規模的擴大和鋁礦石品位的降低，赤泥的年排放量逐年增大[3]。國內外在赤泥應用方面做了大量研究工作，也開發了不少的赤泥制品，但赤泥的利用量對于赤泥儲量來說仍是冰山一角，利用率極低，大量赤泥目前尚無確實可行的處理方法，只得通過筑壩堆存或填海等[4-9]方式作應急處理。由于赤泥中含有大量的堿及微量放射性元素，筑壩堆存赤泥時不僅占用了大量土地，還會使土地堿化，并且當堿滲入地下后，易污染地下水源，危害人們的身體健康[10]。

如何降低赤泥中的堿含量現已成為國內外研究熱點，降低赤泥中堿含量的方法主要有酸法、堿法及水洗法等[11-12]。但因酸法或堿法處理赤泥中的堿時會消耗大量的酸或堿，致使成本過高而無法得到廣泛應用；單純用水洗法回收堿時，所回收堿的濃度較低，難以直接利用，無法實現赤泥與堿的綜合利用。本文采用五級逆流浸取法對回收赤泥中的堿進行系統研究，具有堿的回收率高、濃度大、節能免過濾等優點，可實現赤泥與堿的有效分離，為實現赤泥的綜合利用提供一定的參考。

1 實驗

1.1 實驗原料

所用赤泥由中鋁貴州分司氧化鋁廠提供，其成分如表1所示，實驗所用陰離子型聚丙烯酰胺為試劑級，水為去離子水。

表1 赤泥的化學成分

1.2 實驗儀器

混合澄清杯（自行設計、玻璃廠家訂做）5個，單個外形尺寸φ100mm×150mm，混合杯容積200m L，澄清杯容積500m L；六聯磁力加熱攪拌器HJ-6一臺；蠕動泵BT600N一臺。

1.3 實驗方法

由于赤泥是固體，不便于動態浸取計量，實驗前須先將赤泥與水混合攪勻，制成漿料。取 2000g赤泥，加1900g水，100g 1%陰離子型聚丙烯酰胺，攪拌至聚丙烯酰胺分布均勻，作為待浸相，此時待浸相中液固比為1∶1，固含量為650g/L。以去離子水為浸取劑，蠕動泵為計量與動力裝置，按如圖1所示聯接實驗設備，采用五級逆流浸取法進行實驗。

圖中1#～5#分別代表1#～5#混合澄清杯，由于待浸相中存在大量赤泥顆粒懸浮其中，在浸取過程中待浸相需不斷攪拌，通過調節浸取劑進料泵與待浸相進料泵的進料速度即可實現液固比與浸取速度（以浸取劑與待浸相進料速度之和計）等參數的控制。得到的浸出相用0.1mol/L鹽酸進行滴定，算出堿的浸出率與濃度（堿的濃度按Na2O計）。

圖1 設備聯接示意圖

2 實驗結果與討論

2.1 溫度對堿的浸出率與濃度的影響

在液固比為2∶1，浸取速度為25m L/m in條件下，考察溫度對堿的浸出率與濃度的影響，試驗結果見圖2。

從圖2可看出，當溫度小于70℃時，浸出相中堿的浸出率與濃度隨浸取溫度的增加而增大；當溫度大于70℃后，堿的浸出率與濃度隨著浸取溫度的增加變化不大。在溫度小于70℃時，赤泥中堿的活性隨著溫度的升高而變大，易進入浸出相中，使堿的浸出率與與濃度變大；當溫度大于70℃后，堿的活性受溫度的影響不大，使堿的浸出率與濃度不隨浸取溫度的變化而變化?？紤]浸取成本、堿的浸出率及濃度等因素，確定最佳浸取的溫度為70℃，在液固比為2∶1，浸取速度為25m L/m in，此時，堿的浸出率為54.18%，濃度為17.72g/L。

2.2 液固比對堿的浸取率與濃度的影響

圖2 溫度對堿的浸出率及濃度的影響

在溫度為70℃，浸取速度為25m L/min的條件下，考察液固比對堿的浸出率與濃度的影響。試驗結果見圖3。

圖3 液固比對堿的浸出率及濃度的影響

從圖3可看出，當液固比低于3∶1時，浸出相中堿的浸出率隨液固比的增加而增大，而堿的濃度隨液固比的增加變化不大；當液固比高于3∶1時，浸出率隨液固比增加變化不大，濃度隨液固比的增加而減小。在液固比低于3∶1時，堿的分配比隨液固比的增加而增大，導致浸出率隨液固比的增加而升高，而液固比增大導至浸出相的體積增加，雖然浸出率增大，但堿的濃度卻變化不大；當液固比高于3∶1時，堿已經大部分在浸出相中，分配比隨液固比增加已不再變大，即浸出率不變大，但相比增加時，浸出相的體積增大，致使堿的濃度減小?？紤]堿的浸出率及濃度等因素，確定浸取的最佳液固比為3∶1，在溫度為70℃，浸取速度為25m L/m in時，堿的浸出率為74.99%，濃度為17.43g/L。

2.3 浸取速度對堿的浸出率與濃度的影響

在溫度為70℃，液固比為3∶1的條件下，考察浸取速度對堿的浸出率與濃度的影響。試驗結果見圖4。

圖4 浸取速度對堿的浸出率及濃度的影響

從圖4可看出，在浸取速度較慢（小于15m L/min）時，浸取速度對堿的浸出率與濃度影響不大，當浸取速度達到15m L/m in以后，堿的浸出率與濃度隨浸取速度的增大而減小。浸取速度小于15m L/min時，反應能夠充分進行，使浸出相與浸余相中的堿達到平衡，此時浸取速度不會對堿的浸出率與濃度產生很大影響；當浸取速度大于15m L/min時，物料交換過快，反應不能充分進行，使得堿的浸出率與濃度隨著浸取速度的增加而減小?？紤]堿的浸出率與濃度等因素，確定最佳浸取速度為15m L/min，在溫度為70℃、液固比為3∶1時，堿的浸出率為89.18%，濃度為20.38g/L。

3 結 論

（1）當溫度小于 70℃時，浸出相中堿的浸出率與濃度隨著浸取溫度的增加而增大；當溫度大于70℃后，堿的浸出率與濃度隨著浸取溫度的增加變化不大。

（2）液固比低于3∶1時，浸出相中堿的浸出率隨液固比的增加而增大，而堿的濃度隨液固比的增加變化不大；當液固比高于3∶1時，浸出率隨液固比增加變化不大，濃度隨液固比的增加而減小。

（3）浸取速度較慢（小于15m L/m in）時，浸取速度對堿的浸出率與濃度影響不大，當浸取速度達到15m L/m in以后，堿的浸出率與濃度隨浸取速度的增大而減小。

（4）最佳浸取條件為：溫度70℃，液固比3∶1，浸取速度15m L/min，在此條件下赤泥中堿的浸出率達89.18%，浸出相中堿的濃度達到20.38g/L。

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