赤泥是氧化铝生产过程产生的最大废弃物，也是氧化铝厂最大的污染源。因生产方法和铝土矿品位的不同，每生产1t氧化铝大约要产生0.5～2.0t的赤泥，以霞石为原料的烧结法厂，每生产lt氧化铝产出的赤泥量多达5.5～7.5t，每吨赤泥还附带3～4m3的含碱废液。随着铝工业的发展和铝矿石品位的降低，赤泥量将越来越大，必须对赤泥再处理加以利用，才能变废为宝减少污染[1]。
据估算，全世界年产赤泥量约为4000万t，我国的赤泥年产量约100万～150万t。目前国内外氧化铝厂大都将赤泥输往堆场，筑坝湿法堆存，且靠自然沉降分离对溶液返回再用。如此大量的赤泥未能得到有效充分的利用，其所带来的社会和经济问题是相当复杂的：①建造赤泥堆场要占用大片土地，使基建投资增加。据俄罗斯资料介绍，仅此一项，使氧化铝生产成本每吨增加2～3卢布；②赤泥中含碱和少量放射性物质，长期堆存，经晒干后造成粉尘飞扬，严重污染大气和环境；③由于风吹雨淋，致使赤泥流人江河湖泊，造成淤塞，毒化水质，直接影响农业和渔业生产。随着社会对环境保护工作的重视，迫切要求氧化铝工业实现无害排放或零排放，使赤泥资源化，并研究其中各有价组分的综合回收利用，是一项具有重要现实意义的课题[2]。
一、赤泥的性质及铁的赋存状态
（一）赤泥的基本性质
赤泥是一种不溶性的残渣，主要由细颗粒的泥和粗颗粒的砂组成，其化学成分因铝土矿产地和氧化铝生产方法的不同而有所差异。大部分从工厂设备排出的赤泥，如以固体重量浓度计，系一种约为2 0％～3 0％的泥浆。母液是以铝酸钠(Na2O·3A12O3·5SiO2·nH2O)苛性纳为主的碱性液体，pH为12～13。赤泥中的固体部分是赤铁矿(32％～48％)、铝硅酸钠(32％～50％)、金红石(5％～8％)、金刚砂(约5％)、石英(约4％)和钛磁铁矿(约2％)等微粒子混合物。
经检测，某拜尔法赤泥的物相组成为：方钠石型含水铝硅酸钠：Na2O·Al2O3·1.7SiO·2.4H20；针铁矿：FeOOH；赤铁矿：Fe2O3；石英：SiO2。其化学组成见表1。
（二）赤泥中铁的储存状态
铁在赤泥中主要以Fe2O3为主，含有少量的FeO，前者与后者的比例几乎以9:1的含量出现。这是天然铝土矿中所伴生的黄铁矿(FeS2)氧化水解后形成的胶体Fe(OH)3沉淀物；Fe(OH)2胶体在强碱度和加热条件下性质不稳定，具有转化为针铁矿FeOOH的趋势，在新鲜赤泥中针铁矿与胶体Fe(OH)3可能并存，而Fe则主要以赤铁矿分散在赤泥里，经堆放干燥后，一部分Fe2O3会转变成铁的复合硅酸盐[3]。
二、赤泥中选铁的工艺研究现状
关于从赤泥中选铁工艺的研究，国外如日本、美国、德国等，在20世纪70年代便已着手。针对拜耳赤泥氧化铁含量高的特性，美国很早提出利用赤泥生产铁的方法，并申请了专利。该专利提出用还原焙烧处理赤泥，将赤泥含水率控制在30％以下，再自然蒸发，干赤泥在还原气氛下流态化焙烧，氧化铁转化成磁铁矿，经过磁性分离制成高纯冶金团块。另外，美国Mcdowell Wellman工程公司开发了用圆盘烧结机处理赤泥生产铁的方法，该法将赤泥和煤制团烧结后，用电炉熔炼，铁的回收率高达98％～99％，1t生铁消耗5～8t赤泥[4]。
日本专利提出还原焙烧处理赤泥，将氧化铁转化为磁铁矿，其余部分回收氧化铝[5]。先将赤泥过滤至含水率30％，再进行自然蒸发，然后在流化床中进行焙烧。在流化床中物料用还原气体还原，将氧化铁变成磁化铁。磁性物质经磁性分离，浓缩制成高纯冶金团块。试验中发现，在控制严格的条件下，焙烧赤泥的还原反应可一直进行到，使赤泥中的赤铁矿完全转化为海绵铁，而后进行磁性分离。获得海绵铁制团后，可以直接用于电炉炼钢，比使用磁铁矿更为简便而经济。
俄罗斯、匈牙利、加拿大、西班牙等国对赤泥的性质，及从中选铁的方法也进行了大量的研究工作。匈牙利学者提出氯化焙烧处理赤泥熔渣工艺，该工艺通过还原--氧化两阶段的反应，获得TiO2含量高的炉渣，Al2O3和V2O5也在炉渣中得到富集[6]。
我国对赤泥选铁的研究起步较晚，在20世纪80年代末期才开始。广西冶金研究院以平果铝土矿拜耳法赤泥为原料，以广西煤炭为还原剂进行了直接还原炼铁的研究[7]。该工艺是将拜耳法赤泥和煤混合制团，干燥后进行还原焙烧，最后磁选可制取高品位的海绵铁。
刘万超等[8]以拜耳法赤泥为原料，经直接还原焙烧一磁选回收铁，磁选残渣用于生产建筑材料。该赤泥中的氧化铁含量27.93％，并以赤(褐)铁矿为主要存在状态。在探讨了焙烧温度、焙烧时间、炭粉及添加剂用量等因素对实验结果影响的基础上，得出较理想的焙烧条件。在该条件下，经磨细磁选后所得精矿中，总铁含量89.05％，金属化率96.98％，回收率81.40％，可用作海绵铁。磁选残渣掺入硝石灰经压力成形、蒸汽养护，试件抗压强度可以达到24.10MPa，可用于生产蒸养砖等建材。残渣在蒸养前后主要矿物组成由霞石转化为钙铝黄长石，热力学分析证明了在实验条件下该反应发生的可能性。
高建阳[9]利用赤泥，配入自制添加剂，采用煤基直接还原焙烧-渣铁磁选分离-冷固成型的新工艺流程，研究了拜尔法赤泥煤基直接还原过程中金属铁晶粒长大特性，并着重讨论了添加剂种类、焙烧条件对金属铁晶粒长大特性的影响，生产出优质的海绵铁，产品的金属化率为92.9％，含铁品位为93.7％，铁回收率为94.42％，可作电炉炼钢的半钢原料，为赤泥的综合利用开辟了新途径。
管建红 针对平果铝业公司拜尔法赤泥组分复杂、粒度细的特点，采用了SLon型立环脉动高梯度磁选机回收赤泥中的铁，经小型试验和半工业性试验，获得了含TFe54.70％的铁精矿，回收率为35.36％。所得合格铁精矿可作高炉炼铁原料，为赤泥中铁的回收，寻找到了一条可工业实施的途径。
廖春发等[11]妇采用焦炭作还原剂，确定出焙烧工艺最佳参数：赤泥：焦炭的比值为80:15；还原焙烧温度为1150℃；焙烧时间为1.5h；磁选的磁场强度为0.9kt。能富集得到56.5 ％的铁精矿；其一次回收率达到63.3％，剩下的铁在酸浸后回收。
从实验结果来看，稀有金属在分离渣中得到了进一步的富集，有效的分离了稀土。之后再采用酸浸从分离渣中分离稀有金属，物料的处理量会大大的减少。
姜平国等[12]采用湿法脉动高梯度磁选来回收拜耳法赤泥中的铁矿物。其工艺方法是将含13％三氧化二铁的铝土矿，先低温焙烧，再经拜耳法溶出，赤泥进行磁选，磁选后的铁精矿可作为高炉炼铁的原料。
宫连春[13]阳发明了一种直接利用赤泥制备氧化铁红的方法，具体涉及颜料生产领域，其工艺如图1所示。
李亮星[14]等在赤泥经过加入碳酸钠还原焙烧时，在焦炭作还原剂的情况下，对铁的回收率和品位的影响做了研究。实验得到的最佳条件是：赤泥、碳酸钠与焦炭的质量比为5:5:1；还原焙烧温度为1000℃；焙烧时间为60min。
赤泥经过还原焙烧后，磁选得铁精矿，磁选精矿所含杂质极少，主要为单质铁。铁的回收率可以达到80％，品位在70％以上。
三、结语
自氧化铝工业发展起来以后，赤泥的处理与综合利用一直是世界急需解决的难题之一，回收赤泥中的铁更是赤泥综合利用的重要一项。
（一）研究赤泥物相证明，铁在赤泥中是主要以赤铁矿和针铁矿形式存在，前者占到90％以上。同时各矿物多以Fe、Al、Si胶结体形式存在，晶粒微细，结晶极不完整，对铁的分选和提取造成很大的困难。
（二）从热力学和动力学上来说，赤泥中还原铁完全可行。在50～1250℃左右进行还原焙烧，完成晶体结构重整，可使细粒分布的铁铝分离。
（三）同时，赤泥中含铁矿物因受氧化铝原料及生产工艺条件的变化，主要含铁矿物针铁矿和赤铁矿的比例也随之变化。在赤泥物相组成中，赤铁矿含量可由19.0％～33.5 ％之间波动，而针铁矿含量也由16.0％～3.9％之间波动，针铁矿为隐晶或微晶，多与其他矿物胶结，因此针铁矿转化程度会影响到铁的回收效果。
(4) 从高铁赤泥中回收铁工艺技术难度不高，最主要的问题，是在考虑赤泥的化学成分与原铝土矿的成分及氧化铝的生产工艺，针对不同赤泥的特性，要有相对优化的提取工艺，减少资源浪费以及能源消耗，降低回收成本，真正实现经济的可持续发展。在环保和经济两方面，取得赤泥综合利用双赢。
参考文献
[1]王文忠．关于冶金资源综合利用研究的几点思考[J]．中国冶金，1996，(2)：35-37．
[2]杨志民．我国氧化铝生产的综合回收与利用[J]．世界有色金属，2002，(2)：35-38．
[3]景英仁，景英勤，杨 奇．赤泥的基本性质及其工程特性[J] ．轻金属，2001，(4)：20-23．
[4] Luige Piga，Pausto Pochettj， Luisa Stoppa．Recovering metals from red mud generate during A in a production[J] ．Jom，2004，45(11)：54-59．
[ 5 ] Xiang Qinfang，Liang Xiao hong，SchiesingerMarkE，etal．Low temperature reduction of ferriciron in red[J]．Light metals：Proceeding of Session，TMS Annual Meeting Feb 11 Novl5 2000：157-162．
[6] Agrawal，K．K．Sahu，B．D． Pandey．Solid waste manage ment in non-ferrous industries in India[J]．Resources，Conservation and Recycling，2004，42 (2)：400-403．
[7]余启名，周美华，李茂康，等．赤泥的综合利用及其环保功能[J]．江西化工，20007，(4)：125-127．
[8]刘万超，杨家宽，肖 波．拜耳法赤泥中铁的提取及残渣制备建材[J]．中国有色金属学报，2008，18(1)：187-192．
[9]高建阳．采用拜尔法赤泥直接还原海绵铁的研究[J]，济南，2007年全省有色金属学术交流会论文集，2007，210-214．
[10]管建红．采用脉动高梯度磁选机回收赤泥中铁的试验研究[J]．江西有色金属，2000，14(4)：1 5～18．
[11]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，2007，16(2)：93-95．
[12]姜平国，王鸿振．从赤泥中回收铁工艺的研究进展[J]．四川有色金属，2005，(2)：23-25．
[13]官连春．一种利用赤泥制备氧化铁红的方法[P].CNl01077793，2007-11-28．
[14]李亮星，黄茜琳，罗 俊．从赤泥中回收铁的工艺研究[J]．上海有色金属。2009．30(1)．19-21．
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