赤泥的综合利用
(2)钪的提取
磁选尾矿经酸处理后进行培烧、浸出,可以
从 浸 出 液 中 萃 取 钪 , 钪 以 Sc2O3 的 形 态 产 出,Sc的萃取率为90.6%,进一步制取氧化钪, 可获得Sc2O3 为99.95%的产品。萃取钪的余 液经碱中和生成沉淀提取铝,氧化铝的回收 率为85%,钠则以硫酸钠的形态产出。 赤泥提取有价金属后的酸浸渣,约占赤泥的 2/3,酸浸渣含钙、硅较高,可用于烧制硫铝 酸盐水泥。硫铝酸盐水泥是一种超早强水 泥,适用于快速施工和各种抢修工程。
赤泥的综合利用
赤泥的综合利用是一个十分重要和迫切
需解决的问题。国内外近年来进行了大 量的试验研究。提出了许多综合利用赤 泥的方案, 但除少数应用于生产外, 大 多数仍处于试验阶段。
赤泥的主要应用
一、污水处理
以赤泥为原料,经水洗、酸洗、焙烧
活化等,可制备出性能良好的水处理 剂,它既可吸附废水中Cs、Sr、U、Th 等放射性物质,As3+、Cd2+、Zn2+、Cu2+、 Ni2+ 、pb2+ 等重金属离子,PO43- 、F- 等 非金属有害物质及某些有机污染物, 也可用于废水的脱色、澄清等。
为原料,以煤为还原剂,进行直接还原 炼铁,铁以海绵铁的形态产出,铁的回 收率为87%,海绵铁含Fe为84%,金属化 率为91.5%,可代替废钢作为炼钢的原 料。赤泥经还原焙烧后磁选, 能有效 地回收铁。
虽然从赤泥中提取铁元素对促进节能减排及循环
经济的发展都有一定的意义,并且已经取得了一 定的进展,但是目前仍存在以下两个方面的问题: ①由于赤泥粒级组成泥化部分含量较高,赤泥尾 矿经过分级、细磨后全部进入磁选工序,在选别 过程中,受泥化影响,产品铁精粉的品位较低, 严重影响产品过滤效果。 ②对赤泥中铁的回收,仅限于对含铁量较高的拜 耳法赤泥的处理, 而由于生产Al2O3 时所采用的 铁矿石品位的不同致使拜耳法赤泥的铁含量有一 定的差异,从而限制了从拜耳法赤泥中回收金属 铁工艺的广泛应用。
为祸匈牙利的尾矿库隐患,在中国亦魅影重重,权
威资料显示,全国仍有危、险、病库两千余座,这 些尾矿库普遍存在浸润线过高、调洪库容不够、坝 体裂缝现象严重、坝体安全观测设施不健全等重大 安全与环保隐患。 中国作为世界第4大氧化铝生产国,大量的赤泥不 能充分有效的利用,只能依靠大面积的堆场堆放, 占用了大量土地,也对环境造成了严重的污染。全 世界每年产生的赤泥约8000万吨,我国每年产生的 赤泥为3000万吨以上。 有专家估计,目前我国赤泥的综合利用率仅为4%, 远低于世界平均水平(15%)。赤泥累积堆存量约 2亿吨,而到2015年,累计堆存量将达3.5 亿吨。
如果将赤泥进行一定的处理,则可增大赤泥
在聚合物中的添加量,提高制品性能。另外, 赤泥—聚氯乙烯复合塑料尽管具有阻燃性, 但要达到国家标准,尚需添加一些阻燃剂。 赤泥用于塑料制品并在高温下成型时,仍有 一些水分残留在制品内影响性能,通常应在 120 ℃下干燥3 h 再应用。
五、用作硅肥
赤泥中含有植物生长所必需的Fe、Mg、P、K、
(3)钛的浸出
TiO2 也是赤泥中含量较丰富的资源之一,
有较大的回收价值。从赤泥中回收TiO2 的 方法和回收钪的方法类似,也是先采用酸 浸出赤泥中的A12O3、Fe2O3 等物质,再用硫 酸等将TiO2 从浸出渣中溶出。但该工艺的 成本较高,且只适用于处理含钛较高的赤 泥,致使其大规模的应用受到一定的限制。
(2)生产赤泥粉煤灰免烧砖
烧结法赤泥和热电厂粉煤灰混合,赤泥具有潜在
的水化特性,粉煤灰含有活性硅铝成分,两者相 互作用,在添加剂作用下,水化作用增强,固结 产生类似水泥水化相和胶质凝结物,得到高强硬 化体。 赤泥和粉煤灰都是质轻材料,生产时只需将赤泥、 粉煤灰、胶结剂、添加剂等按比例混合,进行轮 碾、压制和养护,可制出符合国家标准的免蒸免 烧砖。赤泥粉煤灰免烧砖的性能达到MU15级优等 品免烧砖的标准要求。然而由于产品质量、投资 和效益等原因,目前还未正式投入工业化生产。
我国中铝山东分公司早在建厂初期就对赤泥
综合利用进行了研究,在60年代初建成了综 合利用赤泥的大型水泥厂。并且利用烧结法 赤泥生产普通硅酸盐水泥,水泥生料中赤泥 配比年平均为20%~38.5%,水泥的赤泥利用量 200kg/t-水泥~420kg/t- 水泥,产出赤泥的 综合利用率30%~ 55%。该厂生产的水泥与一 般水泥厂产品相比,产品成本降低15%,除抗 压强度偏低外,其他性能皆等于或优于一般 水泥,特别是抗折强度、早期抗压强度和抗 硫酸盐侵蚀系数方面5~ 11.50(原土为12以上),极高的pH值决 定了赤泥对生物和金属、硅质材料的强 烈腐蚀性。高碱度的污水渗入地下或进 入地表水,使水体pH值升高,以致超出 国家规定的相应标准,同时由于pH值的 高低常常影响水中化合物的毒性,因此 还会造成更为严重的水污染。
匈牙利“红泥流”事件
由于赤泥含碱量高, 赤泥配比受水泥含碱
指标制约,为更加有效地利用赤泥生产水 泥, 某公司已完成国家“八五”科技攻关 项目“常压氧化钙脱碱与低碱赤泥生产高 标号水泥的研究”和“低浓度碱液膜法分 离回收碱技术”, 使以烧结法、联合法赤 泥为原料生产水泥的技术向前迈进了一大 步, 提高了赤泥配比, 使赤泥配料提高到 45%。为氧化铝生产赤泥废液零排放创造了 条件。
Mn、Cu、Zn、B 等微量元素,因此是良好的碱 性复合肥料。近年, 国内一些研究单位对硅肥进 行了深人研究, 研制出了独特的硅肥添加剂, 河 南省已批准成立了省硅肥工程中心。河南省科学 院近年开展的大面积试用硅肥表明, 硅肥可以改 善植物的细胞组织, 改善作物果实的品质, 可增 产8%~15% 。硅肥是继氮、磷、钾肥之后的第4大 元素肥料。大力发展硅肥, 是赤泥综合利用的又 一可行途径。 但目前对这一技术很少使用,其原因是长期使用, 容易引起渗漏,造成地下水污染。
三、生产新型建筑材料
赤泥用作新型建筑材料是综合利用氧
化铝工业废渣的又一有效途径, 它既 可以大量消化赤泥、节约土地, 又可 以改善环境。
(1)生产赤泥粉煤灰烧结砖
以赤泥、粉煤灰和煤矸石为原料,通过原
料自身的发热量与烧成热量相平衡,实现 全内燃生产烧结砖,实现了制砖不用土, 烧砖不用煤。这种工艺利用煤矸石烧结后 所得的偏高岭土成分与赤泥中的游离碱作 用,防止了碱的析出,增大了砖的强度, 既节约了煤炭资源和土地资源,又大量利 用赤泥、粉煤灰、煤矸石等工业废渣。但 国内利用赤泥制成烧结砖没能产业化。
另外,用氧化铝厂赤泥制备的高效混凝
剂聚硅酸铁铝是一类新型无机高分子混 凝剂,它同时具有电中和以及吸附架桥 作用。由于具有混凝效果好、原料来源 广、价格便宜和处理后水中的残留物少 等优点, 成为国内外无机高分子混凝剂 研究的热点。
有文献报道了以赤泥为原料,在常压通
氧条件下,用H2SO4浸取,与聚硅酸混合制 备聚硅酸铁铝(PSAF)混凝剂的方法。并 将该混凝剂用于制革废水处理,效果良 好,与聚合硫酸铁混凝剂相比较,COD Cr 和色度去除率提高约20%和28%,悬浮物 SS去除率提高约10%,是一种值得重视的、 处理效果较好的无机高分子混凝剂。
(4)路基材料
2005年中铝山东分公司修建了一条长4 km
的赤泥路基示范性路段,其以烧结法赤泥、 粉煤灰、石灰等为主要原料,赤泥作为路 基材料基本配方,该路段达到了石灰稳定 土一级和高速路的强度要求。这是国内第 一项在实际公路中应用的烧结法赤泥路面 基层工程,共消耗烧结法赤泥2万余t,是 近年来赤泥使用量最大的工程,一直正常 使用到现在。
六、综合回收有价金属
赤泥中富含铁、铝、钙、硅,并含有钛、
钪、铌、钽、锆、钍和铀等稀有金属。 从赤泥中经济有效地提取有价金属,并 且不产生二次污染,具有重要的现实意 义。
美国的氧化铝厂针对拜耳赤泥氧化铁含量高
的特性,很早就提出利用赤泥生产铁的方法, 并申请了专利。 俄罗斯研究出了一种树脂在赤泥矿浆中回收 富集钪、铀、钍的吸入溶解工艺。 印度提出自赤泥中回收TiO2以减少污染和保 护陆地及矿物资源的方法。 匈牙利学者提出的氯化焙烧处理赤泥熔渣工 艺,可获得TiO2高含量的炉渣,Al2O3和V2O5 也在炉渣中得到富集。 我国针对赤泥提取有价元素也做了大量的研 究工作。
赤泥的综合利用
赤泥概述
赤泥,亦称红泥,从铝土矿中提炼氧化铝后排
出的工业固体废物。一般含氧化铁量大,外 观与赤色泥土相似,因而得名。但有的因含 氧化铁较少而呈棕色,甚至灰白色。采用拜 尔法炼铝,所产生的赤泥称拜尔法赤泥;用烧 结法或用烧结法和拜尔法联合炼铝,所产生 的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。 一般平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~ 2.0吨赤泥。
其 中 含 有 Al2O3 、 Na2O 、 SiO2 、 CaO 、
Fe2O3 、TiO2 等,赤泥附液中含有Al2O3 、 Na2Oc 、 Na2Ok 、 SiO2 、 CO2 、 NaCl 、 H2O 等,pH值较高(大于12.5),是具有腐蚀性 的废物。
赤泥的影响
每 t 赤 泥 中 含 有 3~4m3 的 含 碱 废 液
四、赤泥作塑料填料
赤泥作塑料填料的研究已进行多年 ,
近年来随着塑料加工及表面处理剂的 不断改进, 赤泥在塑料行业的应用取 得了新的进展。
赤泥对PVC(聚氯乙烯)具有显著的热稳
定作用, 它与PVC 常用稳定剂并用时 具有协调效应, 使填充后的PVC 的制 品具有优良的抗老化性能, 可延长制 品的寿命, 比普通的PVC制品寿命长2 倍~ 3倍。普通PVC 在露天使用8年后, 强度完全失去, 而赤泥聚氯乙烯塑料 仍然保持着良好的力学性能, 未见任 何老化现象。且赤泥聚氯乙烯复合塑 料具有阻燃性, 可用于生产建筑型材。
但是,由于赤泥物性组成复杂,在对废
水有害物质的吸附过程中,势必会对水 的浊度和毒性有一定的影响,因此赤泥 在净化废水之前,还需进行必要的改性、 活化处理。