赤泥中有價(jià)金屬與稀土金屬的回收

1、赤泥中有價(jià)金屬與稀土金屬的回收1前言。赤泥是鋁土礦生產(chǎn)Al2O3過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，因其富含F(xiàn)e2O3（20%50%）呈紅褐色，故稱(chēng)之為赤泥1.在A(yíng)l2O3生產(chǎn)過(guò)程中，由于礦石品位和生產(chǎn)工藝的不同，赤泥的產(chǎn)生量變化較大，平均每生產(chǎn)1tAl2O3,大約產(chǎn)生1.01.8t赤泥2.目前，全球每年赤泥產(chǎn)生量超過(guò)7 000萬(wàn)t,其中中國(guó)赤泥產(chǎn)生量就超過(guò)3 000萬(wàn)t3.赤泥是一種堿性污染物，礦物組成及化學(xué)成分較復(fù)雜，若不加以處理，會(huì)污染地下水體和土壤；裸露堆放的赤泥，因其粒度極細(xì)，會(huì)隨風(fēng)飛揚(yáng)，污染空氣，故必須采取有效措施處理該類(lèi)廢棄物。赤泥綜合利用主要包括三個(gè)方面：一是制備建筑材料，如免燒磚、蒸壓磚

2、、陶粒等；二是制備吸附材料，用于廢水處理4;三是提取Fe、Al、Ti、Sc等有價(jià)金屬。據(jù)地質(zhì)科學(xué)研究者評(píng)估，鋁土礦中其他金屬的潛在價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)生產(chǎn)Al2O3的價(jià)值。赤泥中TiO2含量一般在4%12%之間，通常以銳鈦礦、鈣鈦礦等形式存在。Sc是一種重要的稀土元素，很少以富集礦形式存在，一般認(rèn)為礦石中Sc的含量在0.002%0.005%即為重要Sc資源。鋁土礦中Sc的含量一般超過(guò)0.004%,而赤泥經(jīng)提Al后Sc含量可富集至0.01%以上5.因此，從赤泥中提取Fe、Al、Ti、Sc等有價(jià)金屬具有重大經(jīng)濟(jì)效益。2赤泥的特性。根據(jù)Al2O3生產(chǎn)工藝，赤泥主要分為三種：拜耳法赤泥、燒結(jié)法赤泥和聯(lián)合法赤泥

3、2.赤泥中主要化學(xué)成分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、TiO2、NaO和MgO,以及少量的Sc2O3、V2O5和稀土元素等，而主要的礦物組成包括赤鐵礦（α-Fe2O3）、針鐵礦（α-FeOOH）、水化石榴石Ca3AlFe（SiO4）（OH）8、含水鋁硅酸鈉（Na2O·Al2O3·1.68SiO2·1.73H2O）、鈣鈦礦（CaTiO3）等6.不同Al2O3生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的赤泥中各成分的含量存在一定差異。拜耳法產(chǎn)生的赤泥含Al2O3、Fe2O3比燒結(jié)法或聯(lián)合法高；燒結(jié)法或聯(lián)合法產(chǎn)生的赤泥含SiO2、CaO比拜耳法高。拜耳

4、法生產(chǎn)氧化鋁工藝具有回收率高和成本低等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。拜耳法赤泥具有膠結(jié)的孔架結(jié)構(gòu)，主要由凝聚體、集粒體和團(tuán)聚體三級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，三者之間存在凝聚體孔隙、集粒體孔隙、團(tuán)聚體孔隙，使得赤泥的比表面積較大。此外拜耳法赤泥一般具有粒度小、塑性好、含水量高、壓縮性高、pH值高等特性7.燒結(jié)法赤泥具有高鈣低鋁的特點(diǎn)，其物相主要呈現(xiàn)三類(lèi)形態(tài)：薄片狀或者大塊狀聚集體，片狀、柱狀和顆粒狀等規(guī)則形態(tài)，毛發(fā)狀、細(xì)絲狀聚集體。比表面積一般在0.26m2/g左右，表面積平均粒徑為16.486μm8.3赤泥中有價(jià)金屬的回收。赤泥中主要有價(jià)金屬包括Fe、Al、Ti、Sc、V和La等稀土元素9,10,除鐵外的

5、有價(jià)金屬一般采用化學(xué)選礦或濕法冶金技術(shù)提取回收11-15.3.1 Fe的回收?；厥粘嗄嘀蠪e通常采用還原焙燒使Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3O4,然后磁選出Fe3O4;或?qū)⒊嗄嘀苯佑秒姞t熔煉出生Fe;或先將赤泥還原成海綿Fe,后用電爐熔煉出鋼16.贛州有色冶金研究所16于1999年開(kāi)展了赤泥直接選Fe的半工業(yè)化試驗(yàn)研究。該工藝采用濕式-立環(huán)-脈動(dòng)-高梯度強(qiáng)磁選設(shè)備進(jìn)行一粗一精的強(qiáng)磁選。開(kāi)路循環(huán)獲得品位為54.16%的鐵精礦，F(xiàn)e回收率為30.30%;閉路循環(huán)獲得品位為54%58%的鐵精礦，F(xiàn)e回收率為16%36%.何平波等17采用選擇性疏水絮凝磁選工藝回收拜耳法赤泥中鐵礦物。結(jié)果表明，通過(guò)加入六偏磷酸

6、鈉可增大含鐵礦物與脈石組分的分離度，加入表面活性劑油酸、煤油可使含鐵礦物間的相互吸引增大，將處理后的赤泥分別進(jìn)行磁感應(yīng)強(qiáng)度1.65T的粗磁選，粗選精礦再進(jìn)行磁感應(yīng)強(qiáng)度0.8T的精磁選，最終得到品位為50.62%的鐵精礦，F(xiàn)e回收率為45.97%.高建陽(yáng)18研究了還原焙燒處理拜耳法赤泥的方法。研究表明赤泥中按比例配入堿粉、石灰和還原劑等，混合后在高溫狀態(tài)下進(jìn)行還原焙燒，在提取Fe獲得優(yōu)質(zhì)海綿Fe的同時(shí)，還可以溶出Al2O3和Na2O.赤泥中Fe2O3含量為35.5%,采用高溫還原焙燒-溶出-磁選新工藝，通過(guò)配入還原助劑、復(fù)合助劑，控制碳比等進(jìn)行多組分配料，F(xiàn)e回收率為94.42%,可得到品位為9

7、3.7%的海綿Fe,同時(shí)Al2O3和Na2O的溶出率分別達(dá)75%和80%.梅賢恭等19對(duì)某高鐵赤泥在煤基還原過(guò)程中鐵晶粒的反應(yīng)行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，添加催化劑可促進(jìn)鐵晶粒的長(zhǎng)大，進(jìn)而促進(jìn)Fe的分離，且催化劑的作用大于溫度效應(yīng)。黃柱 成 等20研 究 了 添 加3%Na2CO3和3%CaF2直接還原處理高鐵赤泥。結(jié)果表明，在1 115下還原3h,可得到品位為89.57%和回收率為91.15%的海綿Fe.周凱21就低溫拜耳法赤泥磁選提Fe進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，粗細(xì)分選-中礦磨選工藝效率和金屬回收率均較高，最大限度地減少了過(guò)磨和金屬流失，分別獲得品位為59.42%、回收率為22.82%的細(xì)粒鐵精

8、礦和品位為55.30%、回收率為70.04%的粗粒鐵精礦。3.2 Al的回收。赤泥中Al2O3含量隨所采用生產(chǎn)工藝的不同而有所差異，一般為15%25%.提取赤泥中Al2O3的主要方法有堿-石灰燒結(jié)法、亞熔鹽法等。堿-石灰燒結(jié)法22是一種常用的提Al方法，在赤泥中添加適量的石灰和純堿，于1 0001 050 下焙燒3040min,控制熟料中Na2O·Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%12%,鈣鐵摩爾比為1.01.2,所得熟料在80下溶出15min,Al2O3回收率可達(dá)85%90%.李軍旗等23進(jìn)行了燒結(jié)法處理高鈣高鋁拜耳法赤泥回收Al2O3的研究?？疾炝蒜}比、堿比、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間對(duì)Al2O3溶出率的影響。結(jié)果表明，在燒結(jié)溫度1 030 、燒結(jié)時(shí)間40min、鈣比2.4、堿比1.96的條件下，