「沙金戴久了伤身体吗」,赤泥中有价金属的回收利用

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「沙金戴久了伤身体吗」,赤泥中有价金属的回收利用

「沙金戴久了伤身体吗」,赤泥中有价金属的回收利用
第26卷第3期矿冶26,〇。3
赤泥中有价金属元素综合回收研究现状及进展
常军1邵延海1李硕1蒋丰祥1张校熔2
1。昆明理工大学国土资源工程学院,昆明;
2。复杂贵金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明
摘要:赤泥作为一种产量巨大的二次资源,富含银、钛、钪等多种有价金属元素。在资源日益匱乏的今天,赤泥中有价金属元素的综合回与收利用尤显重要。概述了赤泥现行处理方式,详细介绍了国内外对赤泥中主要有价金属元素综合回收现状,并指出了制约赤泥中有价金属元素综合回收技术取得突破性进展的原因所在,同时对赤泥中有价金属的回收利用提出了自己的展望。
关键词:赤泥;有价金属;回收;综合利用
1-11-1-2
,6593,
赤泥是氧化铂生产过程中,铂土矿在强碱浸出时,由于矿石中的银、钛等杂质与大部分的硅不溶解而形成的固体废渣,因多呈红色或褐色而得名[1]。按现有工艺和铂土矿组成,每生产11「沙金戴久了伤身体吗」氧化铂,将产生1.0~2.5赤泥。采用拜耳法工艺,每生产氧
基金项目:中国地质调查局地质调查工作项目作者筒介:常军,硕士研究生,研究方向为矿物加工及资源综合
通讯作者:邵延海,博士,副教授,研究方向为矿物加工及固体废弃物处理。-:126。
?60?矿冶
赤泥含水率高,粒径细小,含碱量高,组成复杂且具有腐蚀性和放射性。在目前技术条件下,尚且无法对其进行大量高效利用,氧化铂厂多建设赤泥堆场对其集中堆存,以留待后用[3]。目前,世界上多采用筑坝堆存来处理赤泥,且有由湿法堆存向干法堆存过渡的趋势。亦有诸如澳大利亚、日本、法国等沿海国家采用直接填海或中和后填海的方法来处理赤泥。我国氧化铂厂多采用河谷拦坝、平地筑台、凹地填充等方式堆存赤泥[4]。
无论是赤泥填海还是陆地堆存,目前的赤泥处理方式均存在很大的安全隐忧。赤泥填海会导致大量碱性废液、贵金属离子和放射性元素进人海洋,对海洋生态造成不可估量的有害影响。而对于陆地堆存来讲,赤泥堆场的建造与维护不仅给相关企业带来巨大的经济压力,而且赤泥堆场占用大片土地,造成了耕地面积的减少。同时,由于赤泥含碱量高,粒度细,具有腐蚀性等特点,经长期风吹雨淋,不仅会导致土壤碱化,水质污染,危及当地农业和渔业生产,而且风干的赤泥会引起扬尘,造成大气污染。此外,赤泥的放射性也会对生活在堆场附近的人和动植物产生不可忽视的危害[5_6]。
目前,赤泥的综合回收与利用主要有两个方面,一是对其中有价金属元素的综合回收与利用;二是作为原材料应用于建材、农业或环境修复等领域。后者虽然赤泥用量较大,但由于附加值较低,且赤泥的放射性等缺点难以克服,其经济与社会效益较低。在资源日益匮乏的今天,综合回收利用赤泥中的有价金属元素则显得尤为迫切[7_8]。
1赤泥中有价元素回收现状
赤泥中富含银、钛、钪等有价金属元素。据文献报道,赤泥中含有赤银矿-203和针银矿0-,前者可占到90%以上,由于矿石性质和生产工艺的不同,不同的赤泥银含量也有所变化。一般来讲,与烧结法和联合法赤泥相比,拜耳法赤泥银含量较高,广西平果铂的拜耳法赤泥银含量可达23.21%以上;赤泥中的钛主要以钙钛矿和银与钛氧化物复合形式存在,赤泥中钛含量丰富,中铂贵州分公司氧化铂厂产出的拜耳赤泥中^02含量为5.67%,印度赤泥,含量更是高达24%,随着钛工业对钛资源需求的日益增大,赤泥作为一种富钛料,具有重要的综合回收意义;铂土矿是钪的主要潜在资源,目前193万的钪储量中,有75%~80%伴生在铂土矿中「沙金戴久了伤身体吗」,其中98%的钪在氧化铂生产过程中富集「黄金」于赤泥,其203含量可达0.02%[1°]。
1.1银元素
赤泥中的银主要以氧化物的形式存在,203为主,同时含有少量,两者比例约为9:1。粒度分布上,203主要以胶结体的形式散布在2以下的赤泥胶粒中,结晶极不完整。赤泥中的银含量与原矿性质及氧化铂生产工艺有关。在我国,高银赤泥只有平果拜耳法赤泥,含银23.21%以上[11_12]。目前,针对赤泥中银元素的回收主要有以下几种方法:1高梯度湿法磁选法;2直接还原法;3熔炼技术;4直接还原法。
1.1。1高梯度湿法磁选法
管建红[13]针对平果拜耳法赤泥组分复杂、粒度细的特点,采用〇型立环脉动高梯度磁选机回收赤泥中的银,经小型试验和半工业性试验,获得的银精矿含54.7〇%,回收率35.36%,可作高炉炼银原料;徐淑安[14]在对赤泥进行选择性疏水絮凝的基础上,采用湿式。高梯度磁选机对其进行一次粗选、一次精选的两次选别,可得到回收率39.77%、品位45.13%的银精矿;李卫东[15]以山「镀金纪念币值钱么」东铂业股份有限公司第二氧化铂厂的联合法赤泥为样品,采用脉动高梯度磁选进行赤泥中银矿物的分选,选出的银精矿品位达到了56%,回收率达到了90%
1.1。2磁化焙烧一磁选法
潘建等人[16]在对赤泥高压辊磨预处理后,配人复合添加剂造球,随后在链箅机上对生球干燥预热,最后进人煤基回转窑直接还原,经冷却后得到还原产品,经磨矿一磁选可得到回收率大于85%、品位大于90%的直接还原银粉;等人[17]在赤泥中添加8%的203,在1050°的条件下焙烧80,随后将焙烧产物磨碎至磨矿细度90%,在0.08的磁场强度下磁选回收其中的银,结果显示,银精矿的回「沙金戴久了伤身体吗」收率和品位分别可达95.76%和90.87%,还原焙烧金属化率达到94.28%;李建伟等人[18]针对赤泥含银特点,提出碳热还原一磁选法回收赤泥中的银,在还原温度1200°,还原时间10,石墨加人量20%,球磨时间30,磁选激磁电流7的最佳条件下,银的回收率为78.5%,银精矿品位为65.7%;等人[19]通过还原焙烧一磨矿一磁选的方法处理赤泥中的银,在优化条件下,银的回收率和总银品位分别可达91%和60%。
1.1。3熔炼技术
常军等:赤泥中有价金属元素综合回收研究现状及进展?61?
范燕青等人[2°]针对某氧化铂厂赤泥的物料特点,采用还原熔炼生银的方法对其进行处理,在焦比为20%,溶炼温度为1500°,[]/[]约为2的优化条件下,可得到符合炼钢用生银国标〔717-82〕的产品;〇,等人[21]在通过高温还原熔炼一炉渣除银一炉渣高温浸出的工艺处理赤泥的过程中,在1500°的条件下高温熔炼,85%的银以熔核的形式被直接回收,剩余进人炉渣中的银通过后续磨矿和磁选可以回收10%。
1.1。4直接还原法
李佩鸿[22]采用还原焙烧一磁选的方法回收赤泥中的银,在最佳试验条件下,可获得金属化率
91.49%、回收率86.96%、品位84.17%的海绵银;黄柱成等人[23]采用煤基直接还原一磁选分离的方法制备海绵银,其将赤泥与还原煤以一定比例混匀,配人3%的如2:03和3%的2,在1150°的高温下焙烧3,还原焙烧快的金属化率可达9「18k金掉色后图片」2.79%,经后续磨矿、磁选,可得到品位89.57%、回收率91.15%的海绵银;高建阳等人[24]采用煤基直接还原烧成一渣银磁选分离一母液溶出的方法处理拜耳法赤泥,在优化条件下,可获得金属化率
92.9%、回收率94.42%、品位93.7%的海绵银。
1.2钛元素
赤泥中的钛主要以钙钛矿和银钛氧化物复合形式存在,少量以与氧化钙复合的形式存在。钙钛矿呈粉末状或不规则粒状,是拜耳法高压溶出时,金红石或锐钛矿与苛性碱和生石灰反应的产物。主要成分为取02和,含有少量203、02、20、203
和稀土元素[25_26]。
「沙金戴久了伤身体吗」[27赤泥在60°至90°,浓度为1.0~1.5/的盐酸溶液中,浸出其中的、、
、等成分,然后与碳酸钠一起在850~1150°环境下焙烧,然后水洗,就可以富集得到取02,富集率达到76%。
孙道兴[28]采用石灰脱碱一两段酸浸工艺提取赤泥中的钛和钪。研究表明:1当赤泥粒度180时,在氧化钙的用量为赤泥质量的5%~8%,质量分数20%的消石灰与赤泥质量比3~5:1,反应温度80~90°,浸取时间2的条件下对赤泥进行脱碱处理,赤泥脱碱后总碱质量分数1.0%;2采用两段酸浸工艺,先用6/的盐酸对脱碱后的赤泥浸取,浸出液用质量分数为1%的507萃取,其后,在50°的条件下,采用20/的氢氧化钠溶液反萃取,钪的提取率可达90%以上;最后,用17.1/的硫酸浸取,优化条件下,钛的提取率可达95%。
张江娟[29]利用钛难溶于低浓度1的性质,采用了两段酸浸工艺提取赤泥中的钛。先用低浓度15/为佳直接浸出赤泥,随后,用质量分数为92%的204,在酸渣比为3:1,熟化温度为200°的条件下熟化1.5,最后,在液固比约为3:1,浸出温度60~70°的条件下浸出1.5,酸解液经水解可得到纯度95%以上的合格钛白,钛回收率91%。
朱晓波等人[3°]采用酸浸的方法从赤泥中提取钛。分别采用硫酸、盐酸和硝酸三种浸出剂,考察了浸出剂的种类与浓度、液固比、浸出温度及浸出时间等因素对钛的浸出率的影响。结果表明,硫酸作为的浸出剂提钛效果最好,主要原因是钙钛矿和板钛矿与硫酸发生的溶解反应,使得钛得以浸出。在硫酸浓度为40%、浸出温度为100°、液固比为6:1的条件下浸出1,钛的浸出率可达90%。硫酸浸出过程中,板钛矿和方解石消失,赤银矿、钙霞石和钙钛矿减少,白云母和石英的含量基本保持不变,同时产生了新的物相硬石膏。
1-3抗元素
自然界中,钪元素的独立矿床极少,且品位较低,主要分布在铂土矿、钛磁银矿、稀土矿和钒钛磁银矿等矿石中,尤以铂土矿为最多。文献报道,193万钪储量中,有75%~80%伴生在铂土矿中,而铂土矿中超过98%的钪可富集于赤泥,203在赤泥中的含量可达0.02%。赤泥中的钪有三种存在「沙金戴久了伤身体吗」状态:一是以离子化合物形式赋存于矿物晶格中;二是以类质同象置换形式分散于矿物中;三是以离子状态吸附于某些矿物表面或赤泥颗粒间。其中,类质同象置换是其在赤泥中的主要存在形式。目前,针对赤泥中钪元素的提取主要有以下几种方法:1还原熔炼一炉渣浸出工艺;2直接酸浸提取工艺多采用50%的硫酸或浓盐酸;3废酸洗液浸出;4碳酸盐或硼酸盐熔融一酸浸工艺;5硫酸化焙烧一浸出工艺[31_33]。
1.3。1还原熔炼一炉渣浸出工艺
还原熔炼可以优先还原回收赤泥中的银,减少对钪提取的干扰。广西平果铂[34]采用还原熔炼一炉渣酸浸的工艺处理赤泥。在优化条件下,钪的直收率可达64.55%,其产品氧化钪质量达到国标或行标;〇等人[21]将赤泥、硅酸钙和石墨以15:4:1的质量比混合在一起,通过高温还原熔炼一炉渣除银一炉渣高温浸出的工艺回收赤泥中的,优化条件下,钪的回收率可达95%以上,此外,
70%的和约70%的钛也可得到有效回收。
?62?矿冶
1.3。2直接酸浸提取工艺王克勤等人[35]采用盐酸直接浸出赤泥中的钪。结果表明,当盐酸浓度为6/,液固比为5:1时,在60°的温度下浸出1,钪的浸出率85%;李望等人[1°]研究对比了硫酸、盐酸和硝酸酸浸赤泥提钛的效果。结果表明,当硫酸的体积浓度为30%,液固比为6:1时,在100°的温度下浸出2,钪的浸出率可达84%。
1.3。3废酸洗液浸出
樊艳金等人[36]进行了用钛白废酸浸出赤泥中有价金属元素的研究。结果表明,当钛白废酸浓度为1.6/,液固体积质量比为4.5:1时,在80°的温度下浸出40,钪、钛、钒的浸出率分别为
62.12%、50.85%和40.56%。
1.3。4碳酸盐或硼酸盐熔融一酸浸工艺
-〔37〕将干燥赤泥与一■定量的如\'03和240/混合,在1100°的条件下烧结20。用1.5/的1浸出后,采用〇50离子交换机和8离子交换树脂吸附,之后用1.75/的1解吸。、、、、、等首先被解吸,、、则留在树脂中。再经6〇/的1解吸后,在0,液固比5:1-10:1的条件下,经“萃取一反萃一提纯”可得到较高纯度的203。
1.3。5硫酸化焙烧一浸出工艺
等人[38]采用硫酸化焙烧一浸出工艺提取赤泥中的钪,该方法是将赤泥与浓硫酸混合,在200°的条件下焙烧1,然后在固液比为1:10的条件下用2.5/的硫酸浸出,得到含钪浸出液,最后用2-煤油对钪进行萃取分离。
1.4其它元素
。等人[44]采用“树脂吸附一溶解”的方法处理赤泥,在硫酸介质中直接将赤泥矿浆与树脂搅拌混合,50%的钪和96%的铀可进人树脂相中,经后续提纯,可得到98%~99%的钪。
几十年来,海内外无数科研工作者在诸多领域
从不同角度对赤泥的综合利用开展了大量研究,但目前赤泥处理方式仍以堆存为主,尚未取得突破性进展,究其原因,主要有以下两点:
1泥化学组成与性质复杂,有价元素品位低回收利用困难。
赤泥中含有丰富的银、铂、钛、钙、钪及其他多种有价金属元素,但由于其成分复杂,性质多变,且金属品位低等原因,致使赤泥中有价金属的回收利用难以取得突破性技术进展。例如,拜耳法赤泥中,银、招、钠约占赤泥总质量的50%~70%,这些成分的综合回收利用,是赤泥资源化利用的重要组成部分,但拜耳法赤泥中20%左右的2,大大增加了
其回收成本及回收难度。
2工艺设计不合理,系统性差。
现有技术对于赤泥中有价金属的回收多为单一元素的回收,综合回收率低,经济效益差。以赤泥提银为例,采用选矿技术回收赤泥中的银,虽能耗低,但同时银回收率低下,且大部分残渣仍难逃被运往堆场堆存的命运;而直接还原回收银,又由于物料流量大,银含量低且经济效益低等诸多原因,难以实现工业化。此外,虽然有学者考虑了多种资源的联合回收,例如采用湿法冶金综合回收稀有金属,但由于工艺设计不成熟,虽能取得一定的效果,但其产生的酸性废渣极易造成环境的二次污染。
针对以上情况,赤泥中有价金属的回收利用,应该本着“系统化,零排放”的原则,研发联合回收新技术,优化现有工艺,实现赤泥综合回收利用的减量化、资源化和无害化。

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