赤泥中有价金属提取与综合利用进展 - 技术前沿

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赤泥中有价金属提取与综合利用进展

时间：2022-03-16

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赤泥的物质组成及性质

1.1 化学组成和矿物组成

赤泥中含有各种化合物，它的物质组成有：化学成分和矿物成分，有价金属和非金属就构成了它的化学成分，如 Fe2O3、SiO2 等，赤泥中常见化学元素种类比较丰富，如钙、铝、钛等，它的成分中还有很少一部分稀土元素，比如钒、镓、铬等，这些元素在赤泥中分布不均匀，处于分散的状态，以均质形式存在。

赤泥在每个地方的化学成分和矿物成分是不相同的，主要原因有：铝土矿自身的成分不一样，氧化铝的生产工艺不一样，以及在冶炼氧化铝时使用的添加剂的成分不一样，产生的化合物的成分不一样等等。目前，拜耳法在国内外氧化铝生产中得到了广泛的应用，根据铝土矿含铁量的不同，拜耳赤泥可分为高铁赤泥和低铁赤泥，前者大部分是国外产的，后者大部分是国内产的。拜耳法赤泥中铁的含量在我国不同地区存在差异，这可能与铝土矿的来源有关。

1.2 物理性质

由于铁的含量不同，赤泥会呈现深红色、褐色和灰白色，赤泥是一种颗粒状的物质，颗粒的直径是 0.005mm~0.075mm ；赤泥的孔隙比土壤的大，它的表面积达 64.09m2/g~186.9m2/g，比较大，赤泥还有其他的物理性质，如下：它的密度为2.7g/cm3~2.89g/cm3，它的含水量达 82.3%~105.9%，饱和度为 91.1%~99.6%，熔点为 1200℃ ~1250℃，塑性也比较好，达17.0~30.0，持水量为 79.03%~93.23%。铝工业生产的工艺是不一样的，通过这种工艺可以得到不同种类赤泥，如：拜耳赤泥、烧结赤泥、组合赤泥等。不同类型的赤泥各组分含量如表 1所示。

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赤泥的综合利用

赤泥作为一种工业废弃物，可以用于环境保护，达到控制污水处理等废弃物的效果。选择一个直径为 0.1mm 的赤泥，将硫酸注入赤泥中，然后对这个反应进行加热，再将氧气通入其中，慢慢搅拌，保持水浴温度不变，反应结束后将硫酸铁、硫酸铝溶液过滤出来，准备有酸度聚合的硅酸，将硫酸铁、硫酸铝溶液和这种硅酸混合起来，反应生成了聚硅酸铁铝絮凝剂，这种絮凝剂可以用来处理污水。研究了拜耳法赤泥对二氧化硫废气的吸附性能，研究发现，SO2 的吸附主要采用化学中和反应，就是将赤泥中的碱性化合物和酸性化合物进行反应；还有物理的吸附特性，因为有些化合物具有吸附能力，我们可以利用赤泥中的这些化合物对废气进行吸附。

赤泥的粒径比较小，但它的表面积比较大。它还是一种吸收剂，可以吸收 SO2，它吸收 SO2 的效率比较高，并且工艺比较简单。所以，要对赤泥处理的技术和目标水平进行综合考虑，对产学研的过程进行加强，将政府推广与企业发展需求相结合，将大大提高赤泥利用率。

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赤泥中有价金属的提取回收

随着冶金技术的发展，国内外研究人员对赤泥中回收有价金属很重视，并提出了这方面的很多工艺，主要有拜耳法，这种方法的使用比较广泛。提取的过程中，不同的工艺提取的方法不一样，通常有火法和湿法冶金。赤泥中富含各种金属元素，比如钪元素，它是一种珍贵稀有元素，地壳中它的含量比较少，其在矿石中的存在形式是均质同构，赤泥中钪的含量很多，这就富集了铝土矿中的钪，因其在赤泥中含量丰富，所以利用赤泥进行钪的提取有很大的意义和价值。虽然在日常中能够见到铁、铝、钛等这些金属，就意味着这些金属的使用很普遍，赤泥中富含这些金属，所以将赤泥中的这些金属进行回收有很重要的现实意义，具有一定的经济价值。

本文就着重对从赤泥中回收钛进行了研究。在我国，赤泥中金属类型比较多，其中钛约占 4%~12%。利用火法冶金法和湿法冶金法这两种方法能够将赤泥中的钛进行回收，前者的主要原理是：利用烧结法将赤泥中的铁、铝、硅等金属除去，在炉渣中富集钛，然后滤出炉渣中的钛。除火法外，湿法还可用于钛的回收。此外，还利用有机酸回收钛。

有研究者把赤泥、白云石和焦炭混在一起后，在 1100℃下进行造粒，然后在 1550℃下将其进行熔炼，因为铁的密度高、表面张力大，所以就从含钛矿渣中分离出了熔融生铁，然后当温度降到90℃时，利用 30%H2SO4来将炉渣进行浸出，将浸出液进行稀释，在稀释的液体中加入 SO2气体进行反应，这样就会通过反应进行三价铁的还原，再利用 5%的 D2EHPA进行萃取，在萃取后的溶液中利用 10%的 Na2CO3得到的溶液进行反萃，水解煅烧后矿渣中钛回收率会提高到 84.7%，利用硫酸将赤泥中的钛进行浸出，是提取钛的最正确的方法，这种方法对金红石型和锐钛矿型对适用，可能因为在赤泥中注入硫酸，硫酸会与赤泥中的化合物发生化学反应，反应生成了 TiOSO4，这种化合物能够溶解在水里。

又有其他研究者把赤泥、煤、石灰、碳酸钠混合在一起，然后进行研磨，在将研磨的粉末在 800℃ ~1000℃下进行烧结，会生成烧结产物，然后将得到的这些化合物在 65℃水中浸泡 1h，最后就会得到溶解渣，把这些溶解渣用硫酸进行浸出，这样会使得提高钛的回收率，使其达到 73%~79%。动力学数据表明，用盐酸进行浸出后，TiO2 的回收率可达到 36%，焙烧后提高到76%。盐酸对钙、铁、钠的浸出作用最大，游离形式的 Al2O3的浸出率为 10%~12%，矿渣中富集不溶于稀盐酸的钛，氧化铝和二氧化硅可以用焙烧碳酸钠的方法除去，这样就会得到了纯度较高的二氧化钛。

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结束语

当今对赤泥的开发和利用还不成熟，它的开发和利用是目前世界面临的一个难题。目前对赤泥的处理主要是将赤泥作为一种整体原料进行利用，将其有用的成分分离出来。赤泥是一种有价值的矿物原料，被广泛的应用在工业生产中，也达到了一定的效果。但是有些比较贵重的金属，因其处理的成本高、产品价值高，如果进行此类金属品的提取，就会导致经济效益不好，这类金属很少用在工业生产中，所以对这类金属的提取还处于研究的阶段。

目前进行有价值金属的提取主要靠火法冶金和湿法冶金这两种方法，其中，火法冶金学是由外国学者提出，早在几年前，已经有相对成熟的技术，这种方法有优势也有不足，优势是能够将铁、铝、钛、钪等金属进行分步回收，缺点是这种方法对能源的消耗大，进行化学反应的过程多而杂，还会产生二次污染，例如废气的产生就属于二次污染，利用这种方法进行有价金属的提取不环保，对生态环境不利。

采用湿法冶金的方法提出有价金属的过程是：先进行预处理，将处理后的化合物进行酸浸，再将所得的化合物用溶剂萃取，然后进行化合物的沉淀，最后进行煅烧，这个过程比较简单，并且在这个过程中产生的污染物比较少，既节能又环保。综合考虑赤泥的综合利用，形成处理工艺链将是一个良好的发展趋势。

转自：冶金渣与尾矿

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