赤泥的综合利用

赤泥的综合利用

摘要：预计到2015年，我国积累的赤泥总量将达到3.5亿t，而目前我国赤泥的利用仅占总量的4％左右，其余的赤泥只能筑坝堆存。赤泥中含有丰富的铝、铁、钠、钙、硅、钛等有价元素，且具有强碱性和高放射性，大量赤泥的堆放，不仅占用了大量土地，耗费较多的堆场建设和维护管理费用，而且对生态环境和人类的生活也存在潜在的威胁，同时也造成了资源的浪费。

关键词：赤泥；资源；利用

一．赤泥的产生

无论是拜耳法还是烧结法，每生产1吨氧化铝平均产生1-2吨的赤泥。据国家统计局数据显示，2012年我国AI2O3年产量为3769.6万t，比2011年增长10.3%，占全球AI2O3总产量的30%以上。如此蓬勃兴盛的氧化铝产业，势必造成了赤泥排放量的逐年增大。

拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱NaOH溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝土矿，这个过程中，作为主要原料的铝矾土越过高温煅烧环节被直接用来溶解、分离、结晶、焙烧等工序得到氧化铝，溶解后分离出的浆状废渣是拜耳法赤泥。

联合法是拜耳法和烧结法的联合使用，联合法所用的原料是拜耳法排出的赤泥，然后采用烧结法在制取氧化铝，最后排出的赤泥为烧结法赤泥。

烧结法赤泥经历过高温处理，其中含有或多或少的无水矿物。烧结工序中形成的无

水铝酸钠溶解度比较高，因而赤泥中残留的氧化铝比较少。

二．赤泥的结构与组成

因拜耳法赤泥实际上是低品位矾土，而烧结法赤泥还含有一定量的水硬性物和一些无定形铝硅酸盐物质，所以水泥试验中所用的赤泥均为烧结法赤泥。

拜耳法赤泥的矿物组成复杂，主要有赤铁矿（或针铁矿）、水合铝酸钠（方钠石、钙霞石）、水化石榴石、石英、钦酸钙、石灰、石灰石以及少量未溶出的氧化铝水合物等。

烧结法赤泥中最主要的物相是2CaO.SiO2，此外尚有数量不等的钙水化石榴石、水合铝酸钠、赤铁矿、针铁矿、铁酸钙、碳酸钙以及钦酸钙等。

我国氧化铝生产工艺过去主要以烧结法和联合法为主，但近年来投产的氧化铝厂均以拜耳法工艺生产拜耳法赤泥A12O3、Fe2O3含量相对与国外也比较低，而氧化硅、CaO含量较高。主要是因为我国铝土矿以一水硬铝石铝土矿（a-A12O3.H2O）为主，并且高铝、高硅、低铁（少数除外），即A12O3含量高，但SiO2含量也高，因而铝硅比比较低，从而赤泥中A12O3和Fe2O3含量较低，而SiO2含量较高。

三．赤泥的危害

据不完全估计，全世界每年排放赤泥约6000万吨，其利用率仅为15%左右。大量的赤泥仍然被排往堆场堆积。

赤泥堆存分为干式和湿式，湿式堆存就是将赤泥以泥浆状态从工厂用管道输送到堆场，沉降后的上清液泵回氧化铝厂；干式堆存是将赤泥洗涤、过滤后经过快速搅拌添加一

定的增塑剂，使浆液勃度降低到原来的十分之一左右，用活塞泵或隔膜泵送至堆场，堆存进行围坝处理。

赤泥筑坝堆存的危害主要有以下几点：

（1）赤泥所含碱和放射性元素，经长时间风吹日晒，蒸发挥发污染空气，对人体的健康有害；

（2）占用大量土地，并需要大量筑坝基建和维护费用；

（3）赤泥中的许多有价金属成分无法得到合理利用，造成资源的二次浪费；

（4）雨水较多的季节，碱液容易渗漏，流入江河污染水源，同时坝体承受造成极大的冲击力，可能引发围坝整体崩溃，造成山体滑坡、泥石流等灾害。干燥的季节，赤泥堆场尘土飞扬严重恶化空气。

四．赤泥的堆放状态

目前，赤泥堆存分为干式和湿式。无论湿法还是干法在我国内都比较常见，二者都易使大量废碱液渗透到附近农田，造成土壤碱化、沼泽化，污染地表地下水源。

五．赤泥的应用

赤泥的利用大体上划分为三个方面：

一是不脱碱赤泥的直接利用；

二是高碱赤泥中碱的无害化处理再利用；

三是钠离子的脱除后对赤泥进行利用。

（1）不脱碱赤泥的应用

包括赤泥提取氧化铁，提取制备氧化钪，提取硅（可以制备出钠沸石分子筛、白炭黑硅胶等产品出来），赤泥路基填料，赤泥pvc填料，赤泥建材填料。

（2）高碱赤泥的无害化应用，赤泥制备水泥，赤泥制备陶瓷。

（3）赤泥的脱碱脱钠工艺 在赤泥的脱碱方面，国内的主要工艺有石灰水热法、酸浸出法、三废中和法、膜脱钠法、选择性絮凝脱钠技术、悬浮碳化法等；国外的技术有盐浸出法、细菌浸出法等。

随着高品位的铝土矿越来越少，赤泥的排量将越来越大。赤泥堆存所引起的经济和环境问题，已经阻碍到氧化铝工业的发展。

因此迫切要求氧化铝工业实现无害排放或零排放，并对现存的赤泥进行综合处理，实现资源的二次资源利用，以解决日益严峻的环境问题。

以赤泥为原料生产水泥，原料和燃料消耗低，基建投资少，产品成本较低，具有一定的经济和环境效益，但含碱偏高限制了赤泥配量。

因此仍然有大量的赤泥没有得到应用，特别是含铁和铝高的拜耳法赤泥，既要考虑到铁铝的回收，还应考虑到其中稀有金属等有价成分的综合回收。

拜耳法赤泥中常含有较高Fe2O3和一定的A12O3，因此拜耳法赤泥主要用来回收有价金属。

（1）回收铁研究

赤泥中的铁主要以Fe2O3的形式存在，根据其与A12O3、TiO2等化合物性质差别，许多研究者期望可通过还原或磁选的方式回收赤泥中的铁。

同时，还研究将赤泥与磁选后的铁精矿一起烧结，添加1-2%脱水的赤泥可以使烧结机生产能力提高5%，烧结料的粉料减少3%-5%。

同时在炼铁高炉中添加适量的赤泥可使焦比降低6.9%，高炉生产能力提高1.6%，但赤泥的添加量有限，不能解决赤泥大量堆存的问题。

●溶出渣在磁场强度为1420GS下，磁选得到全铁品位为64.08%的铁精矿，铁的回收率为82.35%。

●磁选精矿中主要物相为单质铁和四氧化三铁。还可采用选矿、浸出、萃取和水解的技术，研究回收赤泥中的钛和钪。

选用高梯度磁选机进行选矿，它优点是磁场强度高，且在磁选的过程中有高频率的脉冲水流冲刷磁铁上的精矿，把磁性弱的物质从磁铁上冲刷下来与精矿分离，从而提高精矿的铁含量。

从近几年的研究成果看来，从赤泥中回收稀有金属工艺在技术上是可行的.要实现工业化，关键在于能否找到一种经济、节能和环保的工艺。

拜耳法生产氧化铝技术存在两个问题：一是处理低铝硅比铝土矿生产氧化铝，其氧化铝收率低，经济效益低；二是产生大量含碱量较高的赤泥，无法直接利用。

拜耳法的溶出渣（赤泥）中平衡固相是水合硅铝酸盐，其生产过程中氧化铝的损失以及苛性碱的消耗均随矿物中氧化硅含量的升高而加大，其中氧化铝的损失量与氧化硅含量的理论比例关系为1/1，而实际生产多大于1/1的比例关系。

如采用铝硅比为3的铝土矿生产氧化铝，则氧化铝的理论最大收率仅为66%，同时苛性碱消耗高达90kg/t以上。

总结语

因此，低品位铝土矿资源品位与生产工艺要求间的矛盾已成为制约我国氧化铝工业以及铝循环经济发展中的主要瓶颈所在之一。在赤泥的应用我们还大有可为。

参考文献：

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