有色金属废渣提炼

三、赤泥中有价金属的综合回收
赤泥
干燥
焦碳 还原熔炼
Na2CO3
盐浸
过滤
滤渣
生铁
滤液，返回铝生产系 统
图7-1 赤泥还原炼铁-炉渣浸出工艺
水泥生产原料
赤泥
焦碳、石灰石
干燥
烧结造块
灼烧 TiO2
Ti（OH）4
水解
蒸发干燥
石灰石
硫酸
还原熔炼
炉渣
酸浸
过滤
滤渣
生铁
碳酸钠
滤液
无机相
反萃
有机相
萃取
萃取剂
富锆稀有金属 有机相
无机相
图7-2 综合回收赤泥中有价元素工艺流程
赤泥、石灰石、碳酸钠与煤
磨细 还原焙烧 粉碎 水浸 过滤 滤液
水解 钛氧硫酸盐溶液 硫酸浸出 非磁性部分 强磁选 滤渣
煅烧
TiO2
生铁
还原熔炼
磁性部分
图7-3 赤泥的焙烧还原-磁选-浸出工艺流程
HCl气体
盐酸浸出 赤泥
过滤
富Al、Fe浸液 蒸发焙烧
Fe 2O3、Al2O3混合物
煤磨
煤 石膏
烧成窑
水泥磨
烘干机 水泥库
矿渣 普通硅酸盐水泥
图7-7 利用烧结法赤泥生产普通硅酸盐水泥工艺流程
赤泥浆经过滤、脱水后，以赤泥（20～40%）、砂岩、石灰石、铁 粉四组分配成生料，共同磨制成生料浆，调整到符合技术指标后，用流 入法在蒸发机中除去大部分水分后，再进入（或直接喷入）回转窑在温 度1400～1450℃烧成水泥熟料。熟料与高炉水渣、石膏共同在水泥磨中 混合碾磨到一定细度即得到水泥产品。
盐酸浸出
浸渣 过滤
浸液
离子交换吸附
化学法分离提取各种金属
含Fe、Al、Ca、Si、Ti、Na溶液
低浓度盐酸解吸
含Sc无机相
反萃
含Sc有机相 萃取
含Sc、Y溶液
高浓度盐酸解吸
Sc2O3产品
含Y无机相
含Y产品
图7-6 赤泥中稀有、稀土元素的提取工艺流程
四、赤泥生产水泥
赤泥浆、砂岩、铁粉、石灰
原料磨
料浆库
一、赤泥的组成
表7-1 赤泥的化学组成，％
名称
Al2O3
SiO2
CaO
Fe2O3
赤泥（碱石灰烧结法） 5～7
赤泥（联合法）
5.4～7.5
赤泥（拜尔法）
13～25
19～22 20～
20.5 5～10
44～48 44～47 15～31
8～12 6.1～7.5 21～37
Na2O
2～2.5 2.8～3 0.6～3.7
二、赤泥的性质
赤泥浆呈红色，具有触变性。其固液比一般为1：3～4，所含液 相称为附液，具有较高的碱性，pH值为10～12，颗粒直径为0.08～ 0.25mm，其中-200目占94%，最高98%。因此，赤泥属于强碱性高分 散的废渣。
粉状赤泥比重为2.3～2.7，容重为0.73～1.0g/cm3，熔点为1200～ 1250℃，比表面积0.5 m2 /g左右。
7有色金属冶炼渣的资源化
火法冶炼中形成的熔渣
Fra Baidu bibliotek
有色金属冶金渣
湿法冶炼中排出的残渣 冶炼过程中排出的烟尘
湿法收尘所得污泥
我国有色金属冶炼渣数量最多的是赤泥，其次是铜渣， 另外还有铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉、锡、钨、钼、钒等废渣。
7.1赤泥的资源化
铝土矿
炼铝 赤泥
氧化铝
每生产1 t氧化铝，约排出1～2t赤泥。
TiO2
2～ 2.5 6～ 7.7
K2O 0.5～0.73
矿物组成 ：主要包括硅酸二钙，约占50～60%，还有Fe2O3、石英、 霞石、钠硅石、含水铝酸三钙、方解石、钙钛矿和部分附着碱等。如山东
铝厂所排赤泥的各主要矿物组分的含量是β-硅酸二钙（β-2CaO·SiO2）50～ 60%、钙铝榴石（3CaO·A12O3·xSiO2·yH2O）5～10%、氧化铁 （Fe2O3·xH2O）4～7%、方解石（CaCO3）2～10%、钠硅渣 （Na2O·A12O3·1.7xSiO2·2H2O）5～10%、钙钛矿（CaO·TiO2）2～5%。
铜反射 31～
炉渣
36
2.0 0.004 0.033
30～ 10～
0.012 0.273 1.25
35
15
7
38～ 6～7
41
铜渣中的主要矿物包括硅酸铁、硅酸钙和少量硫化物和金属元素等。 水淬铜渣几乎全部都是玻璃相，只有极少数结晶相（石英、长石）出现。
空气
铜渣、还原剂、氯化剂
融化
高温氯化挥发
烟尘
回收In、Pb、 Sb
硫酸
铜渣
氧化焙烧
硫酸浸出
浸液
浓缩
浸渣
锌粉
ZnSO4·7H2O产品
富Ti浸渣
硫酸浸出
钛氧硫酸盐溶液 水解
煅烧
TiO2
图7-4 赤泥直接浸出工艺流程
赤泥
氢氟酸HF
氯化钠NaCl
盐酸浸出 过滤
富Al、Fe浸液 沉淀硅酸
生成冰晶石 蒸发结晶
富Ti浸渣
生产TiO2
硅酸
图7-5 赤泥直接浸出生产冰晶石工艺流程
冰晶石
Na3AlF6
赤泥 干燥
NaKCO3、Na2B4O7
混合
焙烧
7.2铜渣的资源化
铜渣主要来自于火法炼铜过程，其他铜渣则是炼锌、炼铅过程的副 产物。铜渣中含有铜、锌等重金属和Au、Ag等贵金属。因此，铜渣的 利用价值很大。
一、铜渣组成
渣的名称
Fe
表7-2 铜冶炼渣的组成，%
Cu
Pb
Zn
Cd
As
S
SiO2 CaO
铜鼓风 25～ 0.21 0.52
炉渣
30
0.40
用水泥熟料、赤泥、石膏按50：42：8的配比生产的赤泥硅酸盐水泥， 与矿渣硅酸盐水泥一样成为水泥工业的一种重要产品，广泛地用于工农 业建筑工程中。
五、生产高效混凝剂聚硅酸铁铝
通氧
赤泥浆 筛选
硫酸浸出
过滤
聚硅酸 滤液 混合
聚硅酸铁铝混凝剂
图7-10 赤泥制备出聚硅酸铁铝混凝剂工艺流程
赤泥筛选，得到粒度0.1mm的赤泥细粒，与35%硫酸搅拌浸出。 浸出过程升温至90℃并通入氧气，并在90℃恒温2h，冷却、过滤， 得到Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3混合液。将硅酸钠稀释到一定浓度，并加入 一定浓度的硫酸将稀释液pH调到1～2，并放置一定时间，使聚硅酸 分子量达到30～40万道尔顿，再加入赤泥酸浸混合液，陈化2h，即 得到聚硅酸铁铝混凝剂。其分子量为43.5万道尔顿，密度为 1.273g/cm3。
图7-12 铜渣氯化挥发提铟工艺流程
含铟品位0.6～0.95%，具有很大的回收价值。铜渣中的Pb、Sb、 In易被氯化，SiO2不易被氯化。
当焙烧温度大于900℃时，Pb、Sb、In氯化挥发成为蒸气而与SiO2 等杂质分离。所用氯化剂为氯化钙。常用的还原剂为焦炭粉。吹入空 气可使铜渣内的金属氧化，促进反应进行。通过捕集烟尘，得到含Pb、 Sb、In的富集物，再通过化学方法分离提取In和Pb、Sb金属。铟的挥 发率90%以上，残渣含铟低于0.1%，铟的挥发较彻底。