[发明专利]一种利用黄铁矿处理赤泥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用赤泥处理的方法，其特征在于采用黄铁矿与赤泥共混烧结，不仅可以中和赤泥的碱性，还可以使赤泥中的氧化铁转化为具有磁性的四氧化三铁加以回收，并使处理后赤泥成为耐火材料原料。

背景技术

氧化铝生产时排出的大量尾矿渣，由于其中含有大量的氧化铁，外观呈红色，并且含有大量残留的碱液呈粘稠状，故称为赤泥。平均每生产1吨氧化铝产生1.0-2.0吨赤泥。全世界每年赤泥排放量约6000万吨，我国仅山东铝厂、山西铝厂、平果铝厂、中州铝厂、贵州铝厂五大铝厂每年排出赤泥量就达600万吨，累积堆存量5000万吨，而其利用率仅为15％左右。如此大量的赤泥，堆存不但需要大量的基建费用，而且占用和污染土地，已成为重大的环境污染源。

赤泥的化学成分及矿物组成取决于原矿品位、生产方法、技术水平、生产过程中添加剂的物质成分及其新生成的化合物成分。以拜耳法为例，由于其原料铝土矿中二氧化硅的含量小，添加石灰较少，故赤泥主要组分是SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、TiO₂、K₂O等，此外还含烧碱成分和微量其他有色金属等。目前，对于赤泥的综合利用措施主要归纳为两方面：一是提取赤泥中的有价金属，如氧化铝、氧化铁、氧化钛、钒等；二是将赤泥中的氧化铁含量降至1％以下可作为水泥或耐火砖等大宗材料的原料。

赤泥中氧化铁含量在20-30％左右，主要存在形式是Fe₂O₃和Fe₃O₄。赤泥中的氧化铁的提取方法之一是用废酸溶出赤泥中的金属元素，然后利用铁离子易水解特性，经沉淀富集。例如：文献1将洗涤后的赤泥用盐酸溶出，得到的滤液调整其pH值在2.2-3.5，经沉淀和压滤，得到铁的化合物。这种方法需要大量的无机酸，造成二次污染。另一类提取赤泥中氧化铁的方法是将赤泥与还原剂共混焙烧，使氧化铁转化为具有磁性的四氧化三铁经磁选富集。文献2以某钢铁厂的喷吹煤粉作为固体还原剂，将其与赤泥按一定比例混合制团后在高温条件下进行还原焙烧，磁选出铁精矿。文献3将赤泥质量的7-75％的焦炭或无烟煤、赤泥质量的0-16％含钙化合物或6-45％的含铝化合物加入赤泥中，混合后置于电炉中，然后在1400-1800℃条件下熔融还原，保温0.5-4小时，自然冷却后破碎分离，得到硅铁合金和铝酸钙材料，硅铁合金可作为炼钢的脱氧剂和合金剂。文献4将赤泥晾干后与煤和海绵铁粉混合，挤压成型、干燥，与工业煤一同加进回转窑还原焙烧，冷却后送磁选工序并磨细，得到的海绵铁粉与粘连剂和生石灰混合后挤压成型、干燥，得到海绵铁球块产品。文献5将赤泥、硅石、还原剂和助溶剂加入冶炼炉内进行还原熔炼，炉温为1600-1900℃，还原熔炼3-4小时，从冶炼炉的出液口放液得到硅铁合金熔体，4-10小时后，从冶炼炉出液口放液，得到刚玉熔体。

利用还原剂将赤泥中氧化铁转化为磁性四氧化三铁、再经磁选富集的方案是一种利于实现工业化的技术方案。本发明提出利用黄铁矿处理赤泥，可同时实现中和碱度和磁选富集氧化铁的目的。

参考文献：

1.曹瑛，李卫东，刘艳改.工业废渣赤泥的特性及回收利用现状[J].硅酸盐通报，2007，26(1)，143-145.

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5.陈玉海.一种拜耳法赤泥的处理方法[P].中国专利，CN101456573A，2009-06-17.

发明内容

黄铁矿的主要成份为FeS₂(二硫化亚铁)，其中Fe的氧化数为+2，S的氧化数为-1，两种元素均具有还原性，是一种天然的还原剂。FeS₂与Fe₂O₃在隔绝空气条件下高温焙烧，根据硫的氧化产物不同，发生的反应方程式如下所示：

FeS₂+4Fe₂O₃＝3Fe₃O₄+2S        ①