赤泥中铝元素的分离与利用

赤泥中铝元素的分离与利用一

赤泥中铝元素的分离与利用

一

赤泥中铝的含量及赋存状态

赤泥是氧化铝生产过程产生的残渣，每生产1t氧化铝要产生1.8吨赤泥。赤泥中含有多种有价元素，包括铁、铝、钛、钪等，是宝贵的二次资源。赤泥含有较高的铝，通常以一水硬铝石、氢氧化铝及钙铝酸钠、硅铝酸钠物相存在，也有部分铝以类质同象的形式存在于水化石榴石。由于铝元素物相赋存状态形式多样，组成复杂，回收难度较大。根据实样分析，我国赤泥中铝含量按氧化铝计在12~23%之间，具有一定的资源化利用价值。

二

赤泥中铝的分离与回收方法

赤泥中铝元素的分离与回收方法有很多种，此根据笔者多年研究的结果，将具有工业可行性的主要工艺路线简述于后：

烧结浸出法分离赤泥中的铝

具体过程为在不对赤泥做脱碱处理下，先将赤泥与还原剂、氧化钙及碱混合，然后控制工艺条件进行焙烧，经焙烧使赤泥中的氧化铁转化为磁性较强的磁铁矿或金属铁，使所含氧化铝和二氧化硅分别转化为易溶于水的铝酸钠和难溶于水的硅酸钙。然后将烧成料用碱性溶液浸出，使所含铝酸钠进入液相，得铝酸钠溶液，将所得溶液脱硅后作为前驱体用于制备相应的铝化合物，所述铝化合物包括阻燃用氢氧化铝、氧化铝、PAC、冰晶石和氟化铝等。将浸出所得滤饼进行研磨，再经磁选、分离收得铁精矿。此法在优化工艺条件下铝浸出率可以达到97%。脱铝后残渣经研磨后送磁选工序，经磁选收得铁精矿。铁收得率≥90%，铁精矿中TFe品位＞60%。

本工艺的优点是在分离赤泥中铝元素的同时完成对所含铁元素的资源化利用。

酸浸沉淀分离法回收赤泥中的铝和铁

将赤泥进行破碎和研磨，然后用酸（硫酸、盐酸或硝酸）浸出，经过滤得浸出液。用碱调整浸出液的pH值使浸出液中的铁、铝共沉淀，经过滤得共沉淀物，所述共沉淀物由氢氧化铝和氢氧化铁组成。

进一步的用氢氧化钠处理前步骤所得共沉淀物使氢氧化铝转化为铝酸钠并进入液相，经过滤收得铝酸钠溶液和氢氧化铁滤饼。

以所得铝酸钠溶液为前驱体，控制工艺条件用于制备PAC、氢氧化铝、氧化铝、冰晶石和氟化铝等。所得氢氧化铁滤饼用于制备氧化铁，如颜料用氧化铁、软磁用铁氧体氧化铁、电池用氧化铁等，也可以用于制备聚合硫酸铁和饲料用及电池用硫酸亚铁。

与第1项所述工艺相同，本工艺的优点是在分离赤泥中铝元素的同时完成对所含铁元素的资源化利用。

碱化焙烧法提取赤泥中的铝

在不对赤泥做脱碱处理的条件下，将赤泥与钠盐按比例混合，然后控制工艺条件进行焙烧，使赤泥中的铝与钠盐反应生成易溶性铝盐—铝酸钠。然后以水为浸出剂对烧成料进行处理，使所生成的铝酸钠溶解并进入液相，再经过滤收得铝酸钠溶液。

以二氧化碳为沉析剂处理铝酸钠溶液，使铝酸钠溶液中的铝酸钠转化为氢氧化铝和碳酸钠，经过滤收得氢氧化铝滤饼和碳酸钠溶液。煅烧氢氧化铝滤饼得冶金级氧化铝，蒸发碳酸钠溶液得碳酸钠，所得碳酸钠循环使用。

本工艺的特点是工艺流程短，操作简单，赤泥中铝利用率高，如果调整焙烧条件和配料方案，还可同步完成对赤泥中铁的磁化焙烧或深度还原焙烧，经研磨、磁选回收铁精矿或海绵铁。

利用赤泥中的铝生产三聚磷酸铝

三聚磷酸铝是一种无机化合物，外观呈白色晶体粉末状固体，无臭无味，可替代红丹、锌铬黄等有毒原料，具有很好的发展前景。

将赤泥与石灰石混合均匀后控制工艺条件进行煅烧，将烧成料研磨后用盐酸浸出得氯化铝溶液。通过pH值调整及碱化处理使氯化铝溶液转化为偏铝酸钠溶液，再调整偏铝酸钠溶液的pH值得氢氧化铝凝胶，将凝胶过滤、洗涤、烘干得氢氧化铝干胶。

将氢氧化铝干胶与水和磷酸混合，控制工艺条件进行缩合反应得白色固体产物，将所得产物冷却并进行水化处理，将水化产物洗涤、过滤、干燥、粉碎得到三聚磷酸铝。三聚磷酸铝附加值相对较高，目前售价9000~12000元/t。

直接碱熔法分离赤泥中的铝

将赤泥在不做脱碱处理的条件下与水混合，打制成浆，加氢氧化钠控制工艺条件进行浸出，使所含铝转化为铝酸钠进入液相，经过滤收得铝酸钠溶液，将铝酸钠溶液净化脱硅后收得纯净的铝酸钠溶液，以所得铝酸钠溶液为前驱物，采用不同的工艺路线、控制不同的工艺条件生产铝化合物产品，所述铝化合物产品包括阻燃用氢氧化铝、氧化铝、PAC、冰晶石和氟化铝等。将浸出所得滤饼进行还原焙烧，再经研磨、磁选、分离收得铁精矿。如进行深度还原可收得直接还原铁。

由赤泥生产PAC

将赤泥脱碱处理后用盐酸浸出，过滤得氯化铝溶液，将氯化铝溶液做碱化处理得液体聚合氯化铝，将所得液体聚合氯化铝送喷雾干燥工序，经干燥制得固体聚合氯化铝（PAC）。

将浸出、过滤所得滤饼干燥、混合配料、还原焙烧、研磨、磁选收得铁精矿或直接还原铁，最终所得残余物用做水泥生产原料。

全湿法处理赤泥回收铝、铁、钛

将赤泥做脱碱处理收得氢氧化钠（液体），然后用硫酸浸出赤泥使所含铝、铁、钛等转化为相应的硫酸盐而进入液相，反应结束经过滤得硫酸盐溶液。采用水解沉淀法工艺处理所得溶液使所含硫酸氧钛转化为偏钛酸沉淀，经过滤得偏钛酸，煅烧偏钛酸得钛白粉。采用选择性沉淀工艺分离除钛后溶液中的铝得铝沉淀物，以所得铝沉淀物为前驱体，采用不同的工艺方法，控制不同的工艺条件处理前驱体可制得不同的铝化合物，所述铝化合物包括阻燃用氢氧化铝、氧化铝、PAC、冰晶石和氟化铝等。

进一步处理沉铝后溶液使所含铁转化为铁沉淀物，再经过收得铁沉淀物，以所得铁沉淀物为前驱体，采用不同的工艺方法，控制不同的工艺条件可制得不同的铁化合物，所述铁化合物包括颜料用氧化铁（铁红、铁黄、铁黑、铁棕等）、电池用氧化铁、软磁用铁氧体用氧化铁、铁氧体用氧化铁、聚合硫酸铁、饲料用硫酸亚铁、电池用硫酸亚铁等。生产过程工艺废水循环使用，无排放，少量酸浸废渣不含有害元素，为一般工业废物，可用作水泥生产原料等。

三

结语

综上所述，赤泥中含有一定量的铝元素，采用合适的工艺方法将其分离，可以用来生产多种铝化合物，同时在铝元素的分离过程，能同步实现对铁元素的分选利用。文中所述技术成熟可靠，具有较高应用价值。对赤泥中铝、铁元素的利用可以创造较高的经济效益和十分显著的社会效益。