第4章有色金属冶炼固体二次资源的利用..doc

4 有色金属冶炼固体二次资源的利用4.1有色金属冶炼尘泥 有色冶炼尘泥主要是指有色金属冶炼过程中排出的残渣、烟尘与湿法收尘所得污泥等，其中数量最多的是赤泥。我国有色金属资源贫矿较多、品位较低、成分复杂，每冶炼出1有色金属一般要产出数吨废渣和粉尘。有色冶炼尘泥产生量大，成分复杂，还常含有微量的有毒元素，如铅、铝、汞、砷等，它们往往会通过各种途径迁移与转化，对环境造成污染。随着对环境保护的重视和生产技术水平的提高，有色冶炼尘泥作为一种二次资源矿产资源综合利用的重要组成部分4.1.1赤泥赤泥(red mud)是铝土矿生产过程中提炼氧化铝后的残渣，因其常含有大量氧化铁、颜色偏红、外观与赤色泥土相似而得名；但有的赤泥含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。拜尔法一般处理Al/S比高的铝土矿，所产生的赤泥称拜尔法赤泥；铝土矿品位低的，采用烧结法或烧结-拜尔法或选矿-拜尔法炼铝，所产生的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。 由于矿石品位和生产方法的不同，生产单位产品氧化铝产生的赤泥量变化很大。1998年-2003年，我国6家氧化铝企业的赤泥排放系数统计数据见表41；生产1氧化铝的干赤泥产生量在0.72～1.76之间，全国平均值为0.98/t Al2O3。 表41 我国部分氧化铝厂赤泥排放系数统计表t赤泥/t Al2O3项目 中铝公司下属分公司 河南 山西 贵州 山东 中州 广西 赤泥生产系数 生产方法 0.72～1.05 0.81～1.38 0.77～1.05 1.3～1.76 1.15 0.82～1.43 联合法 联合、拜尔法 联合法 烧结法 烧结法 拜尔法 国内外赤泥大多是设置堆场贮存，或利用沟谷适当筑堰贮存，有的是将其倾倒入大海。赤泥自然堆放，液相逐渐进入周围环境和附近河流，容易造成环境污染；干燥后随风飘扬，又污染大气。为了减少污染，赤泥堆场底部应铺设不透水层，在赤泥堆上面铺土种植植物，但积极合理的办法是开展综合利用。赤泥的综合利用主要包括两方面：一是提取赤泥中的有用组分，回收有价金属；二是将赤泥作为大宗材料的原料，整体加以综合利用而提取赤泥中的有价金属后，再进行整体利用，应是赤泥利用的根本方向。 200年我国氧化铝年产量达950万，仅次于澳大利亚，居世界第二。随着我国铝工业的发展，赤泥的排放量也将越来越大。大排量的赤泥已引起了越来越多的技术、经济和环境问题。如何综合利用氧化铝生产中的赤泥是摆在我们面前的一个迫切任务。 4.1.1.1赤泥的组成和性质 赤泥的组成和性质复杂，并随铝土矿成分、生产工艺(烧结法、联合法或拜尔法)及脱水、陈化程度等有所变化。 赤泥的组成 化学组成赤泥是一种不溶性的残渣，主要由细颗粒和粗颗粒组成，其化学成分取决于铝土矿的成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分，以及新生成的化合物成分等，其组成较为复杂、成分变化很大，主要以SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2、K2O等为主，此外，还含和其它微量有色金属等。表42为不同生产工艺产生的赤泥的化学组成。 表42 赤泥的化学组成与含量%） 名称 Al2O3 SiO2 CaO Fe2O3 Na2O TiO2 K2O 烧结法 5～7 19～22 44～48 8～12 2～2.5 2～2.5 联合法 5.4～7.5 20～20.5 44～47 6.1～7.5 2.8～3 6～7.7 0.5～0.73 拜尔法 13～25 5～10 15～31 21～37 0.5～3.7 我国铝土矿资源属于高铝、高硅、低铁、一水硬铝石型溶出性较差，其类型特殊，因此，除广西平果铝采用纯拜尔法外，我国大多铝业公司采用烧结或联合法冶炼氧化铝，赤泥中氧化铝残存量不高、碱含量低、氧化硅和氧化钙含量较高，氧化铁含量除中铝公司广西分公司外均很低。烧结法和联合法赤泥的主要矿物成分是硅酸二钙，在有激发剂激发下，具有水硬胶凝性能，且水化热不高。这一点对赤泥的综合利用具有重要意义。 国外铝土矿主要是三水铝石和一水软铝石，生产工艺以拜尔法为主，赤泥成分的特点是氧化铝残存量和氧化铁含量很高，钙含量较低。中铝公司6大氧化铝厂和国外部分氧化铝企业赤泥成分分别见表43和表44。此外，赤泥中还含有丰富的稀土元素和微量放射性元素，例如铼、嫁、钇、钪、钽、铌、铀、钍和镧系元素等。赤泥的主要成分不属于对环境有特别危害的物质，其环境污染以碱污染为主，环境危害因素主要是含Na2O的附液，附液含碱2～3g/L，pH值可达13～14，附液主要成分是K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+、OH-、F-、Cl-、SO42-等。表43 我国中铝公司6大氧化铝企业的赤泥主要成分与含量/%