赤泥中铁磁选回收方法的研究

收藏 打印 发给朋友 发布者：lunwenchina

热度0票  浏览184次 时间：2020年4月10日 11:14

武国娟

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 215163 ）摘 要：本文对赤泥中铁的磁选回收方法相关专利及非专利文献进行了统计分析，简单阐述了赤泥中磁选法回收铁的研究现状。

关键词：赤泥；铁；磁选；回收

赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣。赤泥因含有大量氧化铁而表面呈赤色泥状，故被称为赤泥。赤泥的主要成分为 SiO 2 、A12O 3 、 CaO 、 Fe 2 O 3 等，主要矿物组成包括赤铁矿、针铁矿、水化石榴石、含水铝硅酸钠、钙钛矿等。大约每生产 l t 氧化铝要排放 1.0～1.8t 的赤泥，赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染，裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气 [1] 。如何高效低成本开发利用赤泥具有极其重要的现实意义。

赤泥综合利用模式可以归为四类：一是回收有价元素；二是作为大宗材料综合利用；三是环保领域的应用；四是先回收有价元素后，再将其作为大宗材料的原料综合利用，被认为是赤泥综合利用理想模式 [2] 。从有价金属回收方面讲，从赤泥中回收的有价金属主要为铁、铝、钪、钛及镧等稀土元素。

本文着重分析的是赤泥中铁的回收利用， Fe 2 O 3 是赤泥的主要化学成分，大量的赤泥物相表明，铁主要赤铁矿和针铁矿，前者占到 90% 以上。同时各矿物多以 Fe 、 Al 、 Si 矿物胶结体形式存在，晶粒微细，结晶极不完整。

本领域早期主要采用磁选的方法直接从赤泥中回收铁，磁选得到的铁可用于炼钢或制备陶器。磁选法较其他方法成本低，但直接磁选铁的回收率较低。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人矿物钙铁榴石 Ca 3 Fe 2(SiO 4 ) 3 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 [3] 。

赣州有色冶金研究所于 1999 年开展了赤泥直接选 Fe 的半工业化试验研究该工艺采用 2 台 SLON 型脉动高梯度磁选机作为选别设进行一粗一精的强磁选。开路循环获得品位为 54.16% 的铁精矿， Fe回收率为 30.30% ，闭路循环获得品位为 54-58% 的铁精矿， Fe 回收率为 16-36% 。高梯度超导磁选 (HGSMS) 是一种有效的分离细粒磁性物料 (<100 μ m) 的方法，且生产成本较低；含铁量分别为 41.08% 和20.84% 的两种赤泥样品经高梯度超导磁选后，铁品位分别提高到45.46% 和 35.47% 。

人们也尝试了预处理和研磨处理后以脉冲高梯度磁选的方法以提高铁的回收率，如 HILLSIDE MINERALS 申请的专利公开了先将赤泥脱絮凝剂，然后加酸中和到 pH5-6 ，再进行磁选的技术方案。

如高建阳等人申请的专利中公开了将赤泥烘干磨矿后和烧碱溶液以质量比 1∶8～1∶2 混合后，于 110 ℃ ～180℃ 、 0.1Mpa～0.6Mpa 下进行溶出反应 0.2 小时 ～2 小时，获得碱浸溶液和碱浸渣，碱浸渣经磁选获得铁精矿，铁元素有效利用率可达到 90％ 以上。

单纯采用磁选法直接从赤泥中回收铁方法回收率较低，因此回收率更高的还原磁化焙烧法正越来越获得人们的重视。该法是将赤泥中的三氧化二铁还原为四氧化三铁或海绵铁，然后再通过磁选回收，属于炼铁的预备处理过程，该过程可以提高炼铁时原料的纯度，并从非磁性渣中回收铝等金属元素，减少非铁金属的烧损，应用也较为广泛；磁化焙烧获得磁铁矿的典型焙烧温度为700-800℃[27] ， 直 接 还 原 获 得 海 绵 铁 的 典 型 焙 烧 温 度 为1100-1200℃ 。

焙烧所用的还原剂常为气态或固态，种类也较为繁多，气态还原剂有一氧化碳、甲烷、天然气等；固态还原剂有碳粉、石墨、烟煤、焦煤、焦炭、废弃含碳物质如锯末等；也有应用植物油或油脂作为还原剂的。不仅还原剂的种类对铁的还原速率和还原程度不同的有影响，有报道称还原剂的反应性和挥发性成分也会对铁的还原程度有较大影响。

焙烧过程中人们常添加强碱性添加剂，利用碱中的碱金属及碱土金属离子破坏复杂的氧化铁结构，加入碱性添加剂可以减少活化能量并提高铁的还原率。罗道成等人的研究证明了添加石灰石、白云石可大大提高我精矿品位和金属化率。另外，硫酸钠和碳酸钠对铁的金属化程度有一定的提高，研究表明，添加 6% Na 2 SO 4and 6% Na 2 CO 3 ，在 1050℃ 焙烧 60 min ，在 0.1T 的磁场强度下对焙烧产物进行磁选，可使铁的回收率达到 94.5% 。朱德庆等人申请的专利采用石灰石 30-50% 、硼砂 10-15% 、碳酸钠 30-50% 、腐殖酸钠5-10% ，按赤泥质量的 8-20% 添加在赤泥直接还原-磁选-碱溶出工艺中，铁精矿品位达到 88-93% ，铁回收率达到 85-96% ，磁选尾矿中铝的溶出率达到 70-80% 。

另外，还有一种清洁可控的新型加热方法：微波，由于炭是一种微波吸收性能优异的还原剂，使用微波加热炭能在很短的时间内升温到 780~1283℃ ，既使对低介电损耗金属氧化物的微波碳热还原，也可以产生局部高温，从而加速还原过程的进行。 Samouhos等人研究了微波加热对赤泥直接还原焙烧的影响，在微波功率为800W ，加热温度 1000℃ ，加热 400s 后，进行湿式磁选，可得到含铁量为 35.1% 和金属化程度 69.3% 的还原铁。可见，微波加热不仅提高了铁的金属化率，也大大缩短了加热时间。

综合来讲，相较于其他回收方法，赤泥中铁磁选回收方法成本较低，并且有着较高的回收率，目前，国内外的专家们正在通过添加催化剂、多种还原剂，并采用不同的加热还原手段来进一步提高赤泥中铁的磁选回收率，并进一步降低成本。 ■参考文献

[1] 朱晓波，李望，管学茂，卫召 . 赤泥中有价金属提取的研究现状及建议 [J]. 稀有金属与硬质合金， 2015 ， 43(6) ： 28-32.

[2] 南相莉，张廷安，刘燕，豆志河 . 我国赤泥综合利用分析 [J]. 过程工程学报， 2010 ， 10( 增 1) ： 28-32.

[3] 徐晓虹，丁培，吴建锋，张亚涛 . 赤泥除铁初探 [J]. 佛山陶瓷，2007 ， 17(6) ： 24-26.