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赤泥中有價金屬提取與綜合利用進展

時間：2022-03-16

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赤泥的物質組成及性質

1.1 化學組成和礦物組成

赤泥中含有各種化合物，它的物質組成有：化學成分和礦物成分，有價金屬和非金屬就構成了它的化學成分，如 Fe2O3、SiO2 等，赤泥中常見化學元素種類比較豐富，如鈣、鋁、鈦等，它的成分中還有很少一部分稀土元素，比如釩、鎵、鉻等，這些元素在赤泥中分布不均勻，處于分散的狀態，以均質形式存在。

赤泥在每個地方的化學成分和礦物成分是不相同的，主要原因有：鋁土礦自身的成分不一樣，氧化鋁的生產工藝不一樣，以及在冶煉氧化鋁時使用的添加劑的成分不一樣，產生的化合物的成分不一樣等等。目前，拜耳法在國內外氧化鋁生產中得到了廣泛的應用，根據鋁土礦含鐵量的不同，拜耳赤泥可分為高鐵赤泥和低鐵赤泥，前者大部分是國外產的，后者大部分是國內產的。拜耳法赤泥中鐵的含量在我國不同地區存在差異，這可能與鋁土礦的來源有關。

1.2 物理性質

由于鐵的含量不同，赤泥會呈現深紅色、褐色和灰白色，赤泥是一種顆粒狀的物質，顆粒的直徑是 0.005mm~0.075mm ；赤泥的孔隙比土壤的大，它的表面積達 64.09m2/g~186.9m2/g，比較大，赤泥還有其他的物理性質，如下：它的密度為2.7g/cm3~2.89g/cm3，它的含水量達 82.3%~105.9%，飽和度為 91.1%~99.6%，熔點為 1200℃ ~1250℃，塑性也比較好，達17.0~30.0，持水量為 79.03%~93.23%。鋁工業生產的工藝是不一樣的，通過這種工藝可以得到不同種類赤泥，如：拜耳赤泥、燒結赤泥、組合赤泥等。不同類型的赤泥各組分含量如表 1所示。

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赤泥的綜合利用

赤泥作為一種工業廢棄物，可以用于環境保護，達到控制污水處理等廢棄物的效果。選擇一個直徑為 0.1mm 的赤泥，將硫酸注入赤泥中，然后對這個反應進行加熱，再將氧氣通入其中，慢慢攪拌，保持水浴溫度不變，反應結束后將硫酸鐵、硫酸鋁溶液過濾出來，準備有酸度聚合的硅酸，將硫酸鐵、硫酸鋁溶液和這種硅酸混合起來，反應生成了聚硅酸鐵鋁絮凝劑，這種絮凝劑可以用來處理污水。研究了拜耳法赤泥對二氧化硫廢氣的吸附性能，研究發現，SO2 的吸附主要采用化學中和反應，就是將赤泥中的堿性化合物和酸性化合物進行反應；還有物理的吸附特性，因為有些化合物具有吸附能力，我們可以利用赤泥中的這些化合物對廢氣進行吸附。

赤泥的粒徑比較小，但它的表面積比較大。它還是一種吸收劑，可以吸收 SO2，它吸收 SO2 的效率比較高，并且工藝比較簡單。所以，要對赤泥處理的技術和目標水平進行綜合考慮，對產學研的過程進行加強，將政府推廣與企業發展需求相結合，將大大提高赤泥利用率。

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赤泥中有價金屬的提取回收

隨著冶金技術的發展，國內外研究人員對赤泥中回收有價金屬很重視，并提出了這方面的很多工藝，主要有拜耳法，這種方法的使用比較廣泛。提取的過程中，不同的工藝提取的方法不一樣，通常有火法和濕法冶金。赤泥中富含各種金屬元素，比如鈧元素，它是一種珍貴稀有元素，地殼中它的含量比較少，其在礦石中的存在形式是均質同構，赤泥中鈧的含量很多，這就富集了鋁土礦中的鈧，因其在赤泥中含量豐富，所以利用赤泥進行鈧的提取有很大的意義和價值。雖然在日常中能夠見到鐵、鋁、鈦等這些金屬，就意味著這些金屬的使用很普遍，赤泥中富含這些金屬，所以將赤泥中的這些金屬進行回收有很重要的現實意義，具有一定的經濟價值。

本文就著重對從赤泥中回收鈦進行了研究。在我國，赤泥中金屬類型比較多，其中鈦約占 4%~12%。利用火法冶金法和濕法冶金法這兩種方法能夠將赤泥中的鈦進行回收，前者的主要原理是：利用燒結法將赤泥中的鐵、鋁、硅等金屬除去，在爐渣中富集鈦，然后濾出爐渣中的鈦。除火法外，濕法還可用于鈦的回收。此外，還利用有機酸回收鈦。

有研究者把赤泥、白云石和焦炭混在一起后，在 1100℃下進行造粒，然后在 1550℃下將其進行熔煉，因為鐵的密度高、表面張力大，所以就從含鈦礦渣中分離出了熔融生鐵，然后當溫度降到90℃時，利用 30%H2SO4來將爐渣進行浸出，將浸出液進行稀釋，在稀釋的液體中加入 SO2氣體進行反應，這樣就會通過反應進行三價鐵的還原，再利用 5%的 D2EHPA進行萃取，在萃取后的溶液中利用 10%的 Na2CO3得到的溶液進行反萃，水解煅燒后礦渣中鈦回收率會提高到 84.7%，利用硫酸將赤泥中的鈦進行浸出，是提取鈦的最正確的方法，這種方法對金紅石型和銳鈦礦型對適用，可能因為在赤泥中注入硫酸，硫酸會與赤泥中的化合物發生化學反應，反應生成了 TiOSO4，這種化合物能夠溶解在水里。

又有其他研究者把赤泥、煤、石灰、碳酸鈉混合在一起，然后進行研磨，在將研磨的粉末在 800℃ ~1000℃下進行燒結，會生成燒結產物，然后將得到的這些化合物在 65℃水中浸泡 1h，最后就會得到溶解渣，把這些溶解渣用硫酸進行浸出，這樣會使得提高鈦的回收率，使其達到 73%~79%。動力學數據表明，用鹽酸進行浸出后，TiO2 的回收率可達到 36%，焙燒后提高到76%。鹽酸對鈣、鐵、鈉的浸出作用最大，游離形式的 Al2O3的浸出率為 10%~12%，礦渣中富集不溶于稀鹽酸的鈦，氧化鋁和二氧化硅可以用焙燒碳酸鈉的方法除去，這樣就會得到了純度較高的二氧化鈦。

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結束語

當今對赤泥的開發和利用還不成熟，它的開發和利用是目前世界面臨的一個難題。目前對赤泥的處理主要是將赤泥作為一種整體原料進行利用，將其有用的成分分離出來。赤泥是一種有價值的礦物原料，被廣泛的應用在工業生產中，也達到了一定的效果。但是有些比較貴重的金屬，因其處理的成本高、產品價值高，如果進行此類金屬品的提取，就會導致經濟效益不好，這類金屬很少用在工業生產中，所以對這類金屬的提取還處于研究的階段。

目前進行有價值金屬的提取主要靠火法冶金和濕法冶金這兩種方法，其中，火法冶金學是由外國學者提出，早在幾年前，已經有相對成熟的技術，這種方法有優勢也有不足，優勢是能夠將鐵、鋁、鈦、鈧等金屬進行分步回收，缺點是這種方法對能源的消耗大，進行化學反應的過程多而雜，還會產生二次污染，例如廢氣的產生就屬于二次污染，利用這種方法進行有價金屬的提取不環保，對生態環境不利。

采用濕法冶金的方法提出有價金屬的過程是：先進行預處理，將處理后的化合物進行酸浸，再將所得的化合物用溶劑萃取，然后進行化合物的沉淀，最后進行煅燒，這個過程比較簡單，并且在這個過程中產生的污染物比較少，既節能又環保。綜合考慮赤泥的綜合利用，形成處理工藝鏈將是一個良好的發展趨勢。

轉自：冶金渣與尾礦

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