本发明公开了一种铝酸钠溶液除硫和铁的方法，包括以下步骤：1)在含S
1.一种铝酸钠溶液除硫和铁的方法，其特征是，包括以下步骤：1)在含S^2-和铁的铝酸钠溶液中，按F/S比即Fe与溶液中S^2-的摩尔比为0.1～2.0加入铁基添加剂，在温度为30～130℃下反应10～600min，其中铁基添加剂包括铁粉、铁盐、铁的氧化物或其氢氧化物，以及含有它们的矿石；含S^2-和铁的铝酸钠溶液的组成为：Na₂O_k浓度为10～250g/L，溶液的苛性比值α_k即溶液中Na₂O_k与Al₂O₃的分子比为1.2～4.0，溶液中S^2-浓度为
0.2～20g/L，溶液中Fe₂O₃浓度为30～200mg/L；2)对反应后的浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液和渣。
2.根据权利要求1所述的一种铝酸钠溶液除硫和铁的方法，其特征是，所述的铁基添加剂为铁粉、四氧化三铁、氧化亚铁、硝酸铁、氢氧化亚铁、氢氧化铁、针铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿、铁酸钠中的一种或者多种的混合物。技术领域
本发明涉及一种铝酸钠溶液除硫和铁方法，属于冶金技术领域。
背景技术
随着我国优质铝土矿资源的日渐枯竭和对铝土矿资源的进一步勘察，高硫铝土矿资源所占比例逐渐增大，目前我国已探明高硫铝土矿储量约5.6亿吨，远景储量高达20亿吨。高硫铝土矿用于拜耳法生产氧化铝时，由于矿石中硫的存在会导致如下严重问题：1)在拜耳法高温溶出过程中，硫与循环母液中的苛性碱反应后进入溶液，导致氧化铝提取过程的碱耗大幅增加；2)进入到溶液中的硫还会与铁形成复杂的配合物，使铁在铝酸钠溶液中的溶解度升高，而在后续铝酸钠溶液的晶种分解过程中，铁则从溶液中析出，影响产品质量；3)在适宜条件下，Na₂SO₄与Na₂CO₃以复盐形式析出，导致母液蒸发器和溶出器加热表面结疤，降低传热效率；4)溶液中S^2-和S₂O₃^2-浓度提高后，还会使钢制设备受到腐蚀。为了消除硫对氧化铝生产的危害，国内外对氧化铝生产过程中排除硫杂质进行了大量研究，除了选矿(CN101767062A和CN101480633A)、矿石预焙烧(CN101289210A和CN101456572A)等矿石预处理除硫方法外，还对从铝酸钠溶液中除硫进行了大量研究，主要包括：1)脱除溶液中的硫酸根离子，包括添加钡盐以硫酸钡的形式脱硫(CNxa01458067)、添加石灰以水合硫铝酸钙形式脱硫，以及种分母液蒸发结晶以碳钠矾形式脱硫(CN101182026A)，但该法只能脱除溶液中的硫酸根，不能脱除对氧化铝生产过程影响大的S^2-；2)脱除溶液中的S^2-和铁，添加沉淀剂使溶液中的S^2-形成难溶硫化物形式脱硫，由于脱硫后溶液中的硫铁配合物被破坏，导致溶液中铁的溶解度降低而析出，沉淀剂包括氧化锌、含锌矿物以及含铜物料，但该法成本高。此外，还有加入氧化剂(如硝酸钠、双氧水、二氧化锰、氧气/臭氧、次氯酸钠等)使溶液中的S^2-转化成硫代硫酸根、亚硫酸根和硫酸根的方法，该法能脱除溶液中的铁，但不能脱除溶液中的硫。因此，高硫铝土矿至今尚无实质性的工业利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种经济的同时脱除铝酸钠溶液中S^2-和铁的方法。为了达到上述目的，本发明方法的技术方案包括以下步骤：1)在含S^2-和铁的铝酸钠溶液中，按F/S比(即Fe与溶液中S^2-的摩尔比)为0.1～2.0加入铁基添加剂，在温度为30～130℃下反应10～600min。其中铁基添加剂包括铁粉、铁盐、铁的氧化物或其氢氧化物，以及含有它们的矿石；含S^2-和铁的铝酸钠溶液的组成为：Na₂O_k浓度为10～250g/L，溶液的苛性比值α_k(即溶液中Na₂O_k与Al₂O₃的分子比)为1.2～4.0，溶液中S^2-浓度为0.2～20g/L，溶液中Fe₂O₃浓度为30～200mg/L。2)对反应后的浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液和渣。优选地，所述铁基添加剂为铁粉、四氧化三铁、氧化亚铁、硝酸铁、氢氧化亚铁、氢氧化铁、针铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿、铁酸钠中的一种或者多种的混合物。本发明具有如下优点：1)铁基添加剂便宜易得，可循环利用；2)除硫效率可高达100％；3)能同时脱除溶液中的硫和铁，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃含量低于30mg/L；4)与现有氧化铝生产过程结合紧密，简单易行。
具体实施方式
实施例1按F/S比为0.1，将氢氧化亚铁与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为20.00g/L，Fe₂O₃浓度为200mg/L；Na₂O_k浓度为250.00g/L，α_k为1.2)置于反应容器中，在温度为130℃下搅拌反应600min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为21.45％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为22mg/L。实施例2按F/S比为2.0，将氢氧化铁与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为0.20g/L，Fe₂O₃浓度为30mg/L；Na₂O_k浓度为10.00g/L，α_k为4.0)置于反应容器中，在温度为30℃下搅拌反应10min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为100％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为7mg/L。实施例3按F/S比为1.5，将铁粉与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为1.00g/L，Fe₂O₃浓度为78mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为4.0)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应300min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为38.14％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为28mg/L。实施例4按F/S比为1.5，将四氧化三铁与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为3.00g/L，Fe₂O₃浓度为98mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为53.78％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为26mg/L。实施例5按F/S比为1.0，将氧化亚铁与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为10.00g/L，Fe₂O₃浓度为138mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为96.83％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为12mg/L。实施例6按F/S比为1.0，将硝酸铁与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为5.00g/L，Fe₂O₃浓度为103mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为90℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为83.94％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为21mg/L。实施例7按F/S比为1.0，将针铁矿与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为15.00g/L，Fe₂O₃浓度为173mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S_2-的脱除率为86.24％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为19mg/L。实施例8按F/S比为2.0，将磁铁矿与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为3.00g/L，Fe₂O₃浓度为92mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为67.52％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为22mg/L。实施例9按F/S比为2.0，将褐铁矿与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为5.00g/L，Fe₂O₃浓度为112mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为49.71％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为29mg/L。实施例10按F/S比为1.5，将菱铁矿与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为10.00g/L，Fe₂O₃浓度为132mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为90.38％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为17mg/L。实施例11按F/S比为1.0，将铁酸钠与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为5.00g/L，Fe₂O₃浓度为89mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为80.59％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为25mg/L。实施例12按F/S比为1.0，将铁粉和硝酸铁的混合物(铁粉与硝酸铁的摩尔比为1∶1)与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为5.00g/L，Fe₂O₃浓度为117mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为98.42％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为13mg/L。实施例13按F/S比为1.5，将铁粉和铁酸钠的混合物(铁粉与铁酸钠的摩尔比为1∶1)与含S^2-和铁的铝酸钠溶液(S^2-浓度为10.00g/L，Fe₂O₃浓度为124mg/L；Na₂O_k浓度为167.45g/L，α_k为1.4)置于反应容器中，在温度为100℃下搅拌反应60min。对反应所得浆液进行固液分离，得到除硫、铁后的铝酸钠溶液。铝酸钠溶液中S^2-的脱除率为100.00％，除硫、铁后的铝酸钠溶液中Fe₂O₃浓度为9mg/L。