平果赤泥综合利用现状和开发研究展望

法赤泥综合利用研究” , 将赤泥以还原焙烧后磁选 , 达到铁的回收率 86. 96 % ,海绵铁含铁 84. 17 % , 金 属化率 91. 49 % 的技术指标 。尾矿经酸处理后焙 烧、 浸出 ,再从浸出液中萃取钪 , 钪的萃取率为 90.
13 % 。萃余液经碱和酸处理得到氧化铝和硫酸钠产
品 ,氧 化 铝 和 碱 的 回 收 率 分 别 为 84. 95 % 和 82. 72 % 。酸浸渣用于生产硫铝酸盐水泥 , 实现了零排 放的目标 。
赤泥是氧化铝生产中产生的废渣 , 由生产工艺 不同有烧结法 、 拜耳法和联合法赤泥之分 。赤泥的 产出量取决于铝土矿成分和采用的氧化铝生产工 艺 ,每生产 1 吨氧化铝产出赤泥约在 1. 0～1. 3 吨之 间 。氧化铝生产中大量未开发利用的赤泥当成固体 废物处置 ,不仅占用大量的土地建堆场 ,还须消耗大 量人力和物力对堆场管理和维护 , 以防止赤泥附碱 渗透造成对水体的污染 。仅以平果铝为例 ,据统计 , 自 1995 年投产至 2003 年底 , 共产出赤泥 336. 4 万 吨 。其在赤泥治理上的费用已累计超过 2000 万元 ( 堆场建设费除外) 。行将开工建设的广西华银铝业 公司每年的赤泥量将达 350 万吨以上 , 据初步设计 概算投资 2 亿多元建设的赤泥堆场只能用五年 , 以 后每年需要治理赤泥坝和重新建坝的费用另计 。按 平果铝目前的生产规模和拟建年产 80 万吨的生产 规模 ,赤泥量将以每年 200 万吨递增 ,每年治理赤泥 的费用需要 2500 万元以上 。目前 ,我国氧化铝生产 商大多是品种单一 ,面临国内外激烈的市场竞争 ,要 想立足不败之地 ,除了降低生产成本 ,提高劳动生产 率 ,必须提高其产品和附属产品的综合效益 ,走可持 续发展道路 。由此可见 , 如何综合开发利用氧化铝 赤泥 ,实现无废料生产 , 减少土地占用 , 达到治理环 境 ,增加经济效益 ,是铝工业界致力研究和希望突破
表1 平果赤泥的化学成分
元素 含量
Fe > 30. 00 Ca 13. 11 Si 12. 00 Al 5. 69 Ti 5. 30 Na 1. 31 Zr 0. 41 V 0. 06 Nb 0. 05 Ta 0. 03 Sc 0. 01 K < 0. 01
w/ %
O
余量
收稿日期 :2004 - 09 - 09
9〕 湘潭工学院罗道成〔 等人提出的 “氧化铝厂赤 泥综合利用新工艺” , 与梅贤功发表的工艺路线相 同 ,实验结果相近 , 并进行了扩大试验 , 将所得到的 7. 1t 直接还原铁块用于炼钢 , 取得了好的效果 。但 所用赤泥的化学成分为 ( %) : TFe71. 85 , Fe 28. 42 ,
3 平果赤泥综合利用的现状
有关赤泥综合利用进展的述评已有不少文献发
Al2 O3 8. 72 ,SiO2 9. 30 ,Na2 O 1. 21 ,与梅贤功所用赤
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泥数据相差较大 。 1999 年 ,赣州有色冶金研究所 “从平果铝赤泥 〔 10〕 中回收铁半工业试验取得成功” 。闭路流程 72 小时连续运转平均指标为 : 赤泥中 w ( TFe ) = 18. 99 % ,铁 精 矿 中 w ( TFe ) = 54. 65 % , 回 收 率 35.
类 别 氧化钪
(纯度 > 99. 9 %)
用 途 高效多功能激光器 ,固体电解质 ,特种陶瓷
中间合金
铝镁基合金的最有效改进剂 , 生产导弹和制造航天) , 太阳能蓄电池 , 高能辐
金属钪 射用 (纯度 > 99. 9 %) 核能屏蔽
4. 1 熔融还原炼铁
平果赤泥直接还原制取海绵铁用作炼钢原料 , 存在下列主要问题 : ①. 直接还原炼铁对原料要求较 高的含铁量〔11〕,因而平果赤泥直接还原的技术指标 不高 ; ②. 得到的海绵铁与渣的分离 , 需要破碎以后 磁选 ,增加了工序和额外的能量消耗 ; ③. 未进行从 赤泥所得磁选尾矿和铁精矿两种产品中稀有有价金 属含量的分析 ,因而缺乏有价金属的富集和分配数 据 ; ④. 赤泥直接还原海绵铁粒度很细 , 如不采取措 施防止氧化 ,会降低固化产品的金属化率 。直接用 选矿的方法由平果赤泥产出铁精矿 , 由于所得铁精 矿的品位不高和回收率低 , 势必造成铁和赤泥中稀 有金属的分散 ,对两者的回收都不利 。 关于赤泥中最贵重的金属钪的提取 , 吴琼珍等 将分离铁后的尾矿用酸处理使钪转入溶液 , 再从溶 液中萃取钪 。由于未先分离尾矿中的铝和碱 , 不但 使酸耗增加 , 还使钪的萃取率 ( 90. 13 %) 下降 , 通常 用酸性磷类萃取剂从酸性溶液萃取钪 , 钪的萃取率 大于 95 % 。尹中林的初步研究中 ,直接用盐酸处理 赤泥 ,大量的铁 、 铝、 硅不但消耗大量的酸 ,还造成萃 取分离钪的负担 ,因而必须分别用 P204 和 TB P 进行 二级萃取 。产品 Sc2 O3 的纯度不高 , 也是杂质大量 进入溶液所致 。 综上所述 ,自 1995 年以来 , 平果赤泥这一宝贵 资源的综合利用工作开展不多 , 主要局限在铁的利 用和钪的提取 。由于未对平果赤泥中的其它有价成 分作综合回收的全盘考虑 ,在工艺上不能有机衔接 , 必然带来一些问题 。因此 , 应把平果赤泥的开发视 为一系统工程 ,组织产 、 学、 研多单位协作 ,多学科联 合攻关 ,才能把平果赤泥的综合利用工作搞好 ,实现 平果铝业继而广西铝业持续增长的宏伟目标 。
张元福 , 刘永刚 , 甘国耀 , 梁杰 , 杨元旭 , 张凤权 , 李军旗 , 王海峰 , 2004 年第 12 期 ・14 ・ 黄碧芳 :平果赤泥综合利用现状和开发研究展望
表2 平果赤泥中稀有金属的含量
元素 含量
Ga 0. 11 Sc 0. 020 Nb 0. 0598 Ta 0. 044 Ti 7. 23 0. 260
5〕 表3 钪的主要应用领域〔
2 平果赤泥的综合利用价值
何小虎等人〔4〕 估算了年处理 30 万吨平果赤泥 的综合利用的产值 , 即便按较低的金属回收率提取 赤泥中的有价成分 ,年处理 30 万吨的直接经济效益 可达到 4. 7 亿多元人民币 。其二 , 赤泥中有价成分 回收之后 ,剩下的主要成分是钙和硅的盐类 ,可全部 作为生产水泥的添加剂 ,对氧化铝生产而言 ,可实现 无废料生产 ,达到既治理环境 ,又增加经济效益的双 赢目标 。第三 、 由于回收了赤泥中的氧化铝 ,相当于 提高了原料铝土矿中的铝硅比 , 间接起到了选矿拜 耳法的功效 。 从表 2 可知 ,平果赤泥中稀有金属钪的含量高 , 达到每吨约 200 克 。4N 纯度的商品级 Sc2 O3 目前 的市场价格每千克 1. 2 万元人民币 , 而金属钪为黄 金价格的 3 倍左右 。我国脉金矿的最低开采品位每 吨 1～4 克金 。所以说 ,平果赤泥是一个十足的超大 型金矿并不为过 。金属钪由于有其特殊的用途而被 〔 5〕 称为 “新世纪的战略资源” 。表 3 列入了钪的主要 用途 。中铝股份广西分公司氧化铝的建设和发展 , 已在我国有色金属工业的历史上写下了辉煌的一 页 。如何综合利用赤泥 , 并获取良好的综合经济效 益 ,这已是公司领导层 、 广大工程技术人员和业界同 仁的共识〔1～4〕。随着平果铝三期工程和广西华银 铝业公司的开工建设 , 全部投产后广西氧化铝的总 产量将达到每年约 500 万吨 , 相应赤泥产出量为每 年约 600 万吨 ,这样多的赤泥能够变废为宝 ,将会产 生巨大的综合经济效益和社会效益 。
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平果赤泥综合利用现状和开发研究展望
张元福1 ,刘永刚2 ,甘国耀3 ,梁杰1 ,杨元旭2 , 张凤权3 ,李军旗1 ,王海峰1 ,黄碧芳1
( 1. 贵州工业大学 ,贵州 贵阳 550003 ;2. 中国铝业公司广西分公司 , 广西 平果 531400 ;3. 广西华银铝业公司 ,广西 德保 533700)
w/ %
∑TRe2O3
表 ,以文献 1 搜集的资料较全 。文献 4 就平果赤泥 的综合利用提出了好的建议 。现就平果赤泥进行过 实验研究并予以公开报道的主要有直接还原炼铁 、 直接选出铁精矿和钪的提取等工作 , 作以下简要综 述:
6〕 1995 年 ,吴琼珍等〔 进行了 “平果铝土矿拜耳
从表 1 、 2 中看出 , 平果赤泥中有工业利用价值 的稀有金属 Ti 、 Ga 、 Zr 、 V、 Nb 、 Ta 、 Sc 等的分析结果 相近 ,其数值均已达到该种金属作为原矿的开采品 位 。近年来有部门对平果赤泥的成分作过复查 , 发 现某些有价元素的含量与表 1 、 2 中的数据相差较 大 ,例如 Nb 、 Ta 的含量要低一个数量级 。当然 , 平 果赤泥成分的准确界定 ,受多方面因素的制约 ,但纵 观各单位的分析结果 , 平果赤泥除具有一般拜耳法 赤泥的特点之外 , 还有含铁高和伴生有价稀有金属 含量高这一不容置疑的特性 。
摘要 : 介绍了平果赤泥铁 、 稀有金属含量高 ,因而综合利用价值大的特性 ,对平果赤泥综合利用的现状作了简要述评 , 提出了开发研究的方案和建议 。 关键词 : 平果赤泥 ; 综合利用 ; 现状 ; 研究方案 ; 熔融还原 中图分类号 : TF803. 9 文献标识码 : B 文章编号 : 1002 1752 (2004) 12 0013 05
A 型催化剂的赤泥煤基直接还原焙烧 — 磁选分离 —
冷固成型的工艺 。所用原料为广西某铝土矿拜耳赤 泥 ,主 要 成 分 为 ( %) : Fe 38. 9 , Al2 O3 15. 32 , SiO2 916 ,Na2 O1. 85 。 小试得到的铁精矿品位为 91. 79 % 、 铁回收率
94. 12 % 、 金属化率 91. 15 % 。
28 % 。其工艺路线为磁选产出铁精矿 。
融还原渣 ,从而实现平果赤泥中两大主要物种铁和 铝、 硅及附存稀有金属的初步分离与分组 ,使铁的提 取与有价金属的富集有机结合 。 ( 2 ) 含钒 、 铌、 钽的 铁水直接进行氧化精炼 , 除得到成品钢或铁合金产 品外 ,还得到氧化熔渣作为提取钒 、 铌、 钽的原料 ,减 少了工序和节省了能源 , 并保持了过程的连续化 。 ( 3) 针对平果赤泥富含稀有金属尤以钪为主的特点 , 以回收钪作为平果赤泥综合利用的突破口 , 先制取 4N 纯度的商品级 Sc2 O3 , 再从各中间产品提取其它 稀有金属 。 该方案把熔融还原回收铁 , 还原熔渣湿磨溶出 回收铝 、 钠以及从各中间富集物中回收稀有金属这 三大冶金过程 ,有机衔接在一起 ,有利于生产车间的 布置和一体化 。以下就该方案的主要单元操作的可 行性作简要分析 。