高效回收赤泥中铁的研究

成分
Ｓｉ０２ Ａ１２０３ Ｆｅ２０３ Ｃａ０＂ｒｉ０２ Ｎａ２０ Ｓｃ２０３其他
含量（％）９．２ ２２．６２ ３１．８４ ８．５８ ７．９１ ２．１６ Ｏ．０１０４ １７．６８
图ｌ实验装置示意图
３．２实验结果与分析 ３．２．１ 赤泥与氯化铵配比影响 ’ 在焙烧温度为４００℃，焙烧时间为１２０ｒａｉｎ，配比 为１：０．１５，ｌ：０．４，１：０．６５，１：０．９，ｌ：１．１５，ｌ：１．４的 条件下进行焙烧试验，结果如图２。
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｉｒｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ＷａＳ ｅｘｐｌｏｒｅｄ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｏｆ ｉｒｏｎ ｒｅａｃｈｅｄ ８０％．
将赤泥与氯化铵在质量配比为１：０．６５的条件 下混合均匀，在焙烧温度为４００。Ｃ，焙烧时间分别为 ＯＯｍｉｎ、９０ｒａｉｎ、１２０ｍｉｎ、１５０ｒａｉｎ、１８０ｒａｉｎ，的条件下进 行焙烧，探究对赤泥中铁的回收率的影响。从图４ 中可以看出，随着焙烧时间的延长，反应更加充分， 铁的回收率提高，但是焙烧时间过长，会降低生产 率，增加成本。因此，试验的最佳焙烧时间为
行熔炼产生生铁。利用此工艺经小型试验、半工业
试验，可制得含Ｆｅ为９３％一９４％、Ｃ为４．Ｏ％一
４．５％的生铁，按磁性部分铁含量计算，铁回收率达
到了９５％。该工艺的主要问题是耗能大、铁的磁选
效率低。 国内有文献［１１［２】【４】Ⅲ采用焦碳作还原剂的情
况下，焙烧工艺的最佳参数是：赤泥：焦碳为８０：１５、 还原焙烧温度为１１５０℃、焙烧时间１．５ｈ、磁选的磁 感应强度为９００Ｔ。能富集得到含铁５６．５％的铁精
、、、
’从试验优化工艺参数的角度出发确定最佳焙烧
时间、焙烧温度、掺碳量以及最佳磁选工艺参数。金
属化率来看，焦炭的活性优于煤粉的活性。
、’
美国矿务局［２１曾研究了将赤泥煤、石灰石及碳 酸钠混合、磨碎，然后在８００℃一１０００。Ｃ温度下进行 还原烧结。烧结块经破碎后用水溶出：过滤。滤渣
用高强度磁选机分选，磁选部分在１４８０。Ｃ条件下进
‘
１２０ｍｉｎ。
万方数据
２０１１年４月 第３６卷第２期
孙静等：高效回收赤泥中铁的研究
·２９·
焙烧时间（ｍｉｎ）
图４焙烧时间对铁的回收率的影响 ３．２．４实验数据分析
根据上述正交实验，设计正交实验进行研究，实 验结果如表２所示。
表２正交实验结果
实验条件
实验号水平组合赤泥与氯化焙烧温度焙烧时间铁的回
铵配比
ＳＵＮ Ｊｉｎｇ，ＷＡＮＧ肠一ｗｅｉ，聊Ｃｈｅｎｇ—ｙａｈ
（Ｔｈｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｉｎ Ｇｕｉ Ｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＧｕｉＹａｎｇ ５５０００３，Ｃｈｉｎａ）
，， ．，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｄｒｙ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｃｙｃｌｅ ｉｒｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｒｅｄ ｍｕｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｄ ｍｕｄ；ａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｄｒ）ｒ ｍｅｔｈｏｄ；ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ；Ｆｅ
万方数据
矿；其一次回收率达到６３．３％，剩下的铁在酸浸后
基金项目：贵州大学大学生创新性实验计划项目：编号：贵大创字（２００９）０６３号。 收稿日期：２０１０—１２—２２
作者简介：孙静（１９８９一），女，冶金工程专业，本科生。Ｆａｎａｉｌ：８ｊ８９９６＠１２６．伽
万方数据
·２８·
贵 懈 化‘工
ＧｕｉｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌｌｎｄｕｓｔｒｙ
（℃）（ｒａｉｎ）收率（％）
由以上分析可知，影响因素主次为：焙烧温度＞ 赤泥与氯化铵配比＞焙烧时间。最佳工艺条件组合 为Ａ：Ｂ：Ｃ：，由回归计算可得，回归方程为：
ｙ＝｛（一６１３７６９７．９２＋１４２８１．２８×Ｂ＋ １８６３３５４．８６×Ｌｎ（Ｃ）一１２．３５×Ｂ２—１８２８０１．２４× （Ｌｎ（Ｃ））２—１０２６．９６×Ｂ×Ｌｎ（Ｃ））／（１＋４４．５８×Ｂ ＋６５３７．３５×Ｌｎ（Ｃ）一Ｏ．０９×Ｂ２—１４５５．９５×（Ｌｎ （Ｃ））２＋１．７２×Ｂ×Ｌｎ（Ｃ））｝＋Ａ
关键词：赤泥；氯化铵干法；回收率；铁
’ 。’’
中图分类号：Ｘ７５８
Biblioteka Baidu
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８—９４１１（２０ｎ）０２－００２７—０３
１引言
赤泥是氧化铝生产中排放的固体废弃物，每生 产Ｉｔ氧化铝就副产１．０—１．６ｔ…赤泥。据不完全估 计每年全世界铝工业产出的赤泥６０Ｍｔ，我国氧化铝 厂每年排出的赤泥量达６Ｍｔ。由于没有有效的处理 方式，其利用率仅为１５％左右呤】现在只能是大量的 堆放，从而造成了环境的污染，资源的大量浪费，加 大了铝业的生产成本。
图２配比对铁回收率的影响
从图２中可以看出，随着赤泥与氯化铵配比的 提高，铁的回收率先是明显升高后又逐步降低，这是 因为随着氯化铵用量的增加，赤泥中的氧化铁充分 反应，从赤泥的多元素分析，当氯化铵量过多时，会 生成较多种类且夹杂在一起的复杂氯化物，影响反 应得进行，降低铁的回收率，所以赤泥与氯化铵较合 适的配比应为１：０．６５。’ ３．２．２焙烧温度的影响
本文采用氯化铵干法，通过控制赤泥和氯化铵的 配比和探究最佳焙烧时间和温度以高效回收铁，取得 了良好的实验效果，潜在价值高，具有广阔的前景。 。
３ 实验
３．１实验过程及装置 赤泥化学成分含量分析表如表１所示。本文通
过试验对氯化铵干法除铁做了初步的探索。将赤泥 和氯化铵按一定的比例混合均匀后放人管式电炉内
出效率很低，既不经济也很费时。从赤泥的结构成 分来看，造成这种现象的原因主要是赤泥中的磁性
铁部分已经进入矿物钙铁榴石Ｃａ３№（ＳｉＯ．），晶格
中，加上这些矿物颗粒细小，充分分布在赤泥中，因
此很难单独使用物理方法除去赤泥中的铁。－
２．２直接还原法 ：赤泥中的铁元素是以氧化物的形式存在的，其
中以Ｆｅ崆Ｏ，的含量最多。直接还原法的原理是将赤
［２］李亮星，黄茜琳，罗俊等．从赤泥中回收铁的试验研究 ［Ｊ］．上海有色金属，２００９（３）：１９－２１．
［３］徐晓虹，丁培，吴建锋，张亚涛．赤泥除铁初探［Ｊ］．佛 山陶瓷，２００７（１２）：２４—２６．
［４］廖春发，姜平国，焦芸芬．从赤泥中回收铁的工艺研究 ［Ｊ］．中国矿业，２００７（２）：９３—９５．
２赤泥除铁的几种主要方法
２．１ 高梯度湿法磁选法除铁
。
采用高梯度磁选法的研究【３】，在５‘钢毛为介质 的情况下，７０目赤泥非磁性部分的产率仅为２％，８０ 目赤泥非磁性部分产率为ＩＩ．７１％，８０目赤泥的非
磁性部分产率为１４．１６％。整体来看，随着赤泥且
数的增大，非磁性赤泥产出率增大。但在这个实验
条件下，非磁性赤泥的最大产率也只是１４．１６％，产
以上除铁方法，有很多限制性的因素，目前无法 广泛应用到工业化生产。高梯度湿法磁选法，无法 单独使用除铁；直接还原法操作简单，但对设备的要 求比较高，通常都是在高温焙烧下进行，能耗比较 高；酸侵提铁法工序非常复杂。氯化铵干法除铁较 之其它方法流程更简便，既克服了高梯度磁选法除 铁操作复杂的缺点，并且对设备的要求也较低，温度 控制在４００℃，不需要高温，能耗低，并且焙烧产物 易于回收和分离，铁的回收率高。
将赤泥与氯化铵在质量配比为１：０．６５的条件 下混合均匀，在焙烧时间为１２０ｒａｉｎ，焙烧温度分别 为３０００Ｃ、４００℃、５００＇Ｅ、６００。Ｃ、７００。Ｃ的条件下进行 焙烧，探究温度对赤泥中铁的回收率的影响。从图 ３中可以看出，当温度超过４０００Ｃ以后，铁的回收率 逐渐降低，这是由于随着温度的升高，氯化铵分解为 ＮＨ，和ＨＣＩ均是气体而逸出，使反应不彻底。因此， 最佳焙烧温度应控制在４００℃左右。． ３．２．３焙烧时间的影响
２０１１年４月 第３６卷第２期
贵州化工
ＧｕｉｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
。２７·
高效回收赤泥中铁的研究
孙静，王家伟，吴成艳，
（贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳５５０００３）
摘要：采用氯化铵干法对赤泥进行了除铁的实验，探究了不同的工艺条件对铁回收率的影响，在最佳工艺条
件下：赤泥与氯化铵配比ｌ：０．６５，焙烧温度４００℃，焙烧时间１２０ｒａｉｎ，铁的回收率达到了８０％。
赤泥中除含有大量的铝、铁等多种有价元素外 还含有钪等稀土元素，中国铝业广西分公司的赤泥 中含有Ｆｅ、ｍ、Ｔｉ、Ｃａ等金属元素，其中铁在赤泥中 的含量为３０％左右，因此对赤泥中的铁进行回收和 利用具有重要的经济价值。本文以该企业拜耳法赤 泥为原料，探究了氯化铵干法除铁的工艺技术，着重 考察工艺条件对铁的回收率的影响，为后续研究奠 定基础。
２０１１年４月 第３６卷第２期
回收。 直接还原法的工艺相似于炼铁的工艺流程，仅
限于处理赤泥收益小，耗费比较大，耗能高，对设备 的要求比较高，不利于进一步工业生产。 ２．３酸浸除铁法
此法借鉴于湿法冶金工艺，用酸将金属氧化物 溶出，经过浸出、液固分离、金属提取等工序将铁提 取出来。国内有文献【３】用盐酸浸出赤泥中的Ｆｅ、 Ａｌ，实验中取２０９赤泥，加入５００ｒａＬ浓度为０．７ｍｏｌ／ Ｌ的稀盐酸。反应完全后，静置一段时间使固液分， 离，液体呈胶体状，黄褐色，有絮状物生成。调节ｐＨ 值，分别将铁和铝溶出。达到提铁的目的。此法操 作简单，耗能少，也可用于提取赤泥里面的一些稀有 金属，近来也有报道用此法从赤泥中提取钪【６ｊ。在 浸出过程中，赤泥中的Ｆｅ、ｍ、Ｔｉ、Ｃａ等金属元素都 会进入到酸液当中，因此金属的分离和提取工序较 为复杂。 ２．４氯化铵干法
其中，Ａ代表赤泥与氯化铵的配比，Ｂ代表焙烧 温度，Ｃ代表焙烧时间。其拟合度为９８．５７６％。
综上所述，用氯化铵干法回收赤泥中的铁的实 验最佳工艺条件为赤泥与氯化铵配比ｌ：０．６５焙烧 温度４００℃，焙烧时间１２０ｒａｉｎ，在最佳工艺条件下， 根据回归方程计算可得，铁的回收率为７９．５７％，在 此条件下，实验验证后得铁的回收率为７９．６％。
［５］孙永峰，董风芝．拜耳法赤泥选铁工艺研究［Ｊ］．金属矿 山。２００９（９）：１７６—１７８．
［６］王克勤，于永波，王皓等．从赤泥中提取钪的工艺现状 ［Ｊ】．轻金属，２００８（ｉｏ）：１６—１９．
Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｉｒｏｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｒｅｄ ｍｕｄ
加热，并严格控制管式炉内的气氛。ＮＨ。Ｃ１受热分 解，产生的ＨＣＩ与赤泥中的Ｆｅ：０，反应。生成的 ＦｅＣｌ３的沸点为３１５℃，在４００＇Ｅ左右就可以完全变 成气体蒸发，将气态ＦｅＣｌ３冷凝收集后测出铁的回 收率。其试验装置如图１所示。用管式加热炉加入
试样，将一端封闭，一端导入水中。 表１ 赤泥化学成分含量分析表
泥中的Ｆｅ：０，还原成带有磁性的Ｆｅ，０４，为以后的磁
选创造条件。在一般情况下，选择比较廉价的碳质
还原剂。主要以焦炭和煤粉为主。其主要原理如
下：
、，
Ｆｅ２０３＋３Ｃ＝２Ｆｅ＋３ ＣＯ
。３ Ｆｅ２０３＋Ｃ＝２ Ｆｅ３０．＋ＣＯ
、２Ｃ＋０２＝２ ＣＯ、‘一ｌ
３ｒｅｄ０３＋ＣＯ＝２ Ｆｅ３０．＋Ｃ０２
Ｃ＋０２＝Ｃ０２
４结论
通过单因素实验和正交实验对氯化铵干法作了 初步的探索，确定了最佳的工艺条件，赤泥中的铁得 到了有效的回收，效果良好，工艺简单，具体较高的 应用价值，不仅可以解决赤泥堆放造成的环境问题， 还能使赤泥成为二次资源加以利用，对促进循环经 济的发展有重要意义。
参考文献：
［１】范艳青，蒋训雄，汪胜东等．赤泥中铁提取冶金试验研究 ［Ｊ］．矿冶。２００９（１２）：３２—３４．