[发明专利]用于净化红泥的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于净化红泥的方法和进行该方法的装置。

红泥是由铝土矿生产铝的废产物，其是一种铝矿石，其主要包含铝矿物三水铝矿(水铝矿，γ-Al(OH)₃)、勃姆石(γ-AlO(OH))、水铝石(α-AlO(OH))，还有铁氧化物赤铁矿(Fe₂O₃)和针铁矿(FeO(OH))、粘土矿物高岭石和少量锐钛矿二氧化钛(TiO₂)。最重要的生产国包括澳大利亚、中国、巴西、几内亚、牙买加和印度。生产了约95％的提取的铝土矿铝。

由铝土矿生产铝根据CarlJosefBayer开发的Bayer方法来进行。该方法利用这样的事实，即磨细的铝土矿中所含的铝氢氧化物在升高的温度可以容易地溶解在氢氧化钠溶液中。因此，磨细的铝土矿在升高的压力(5-8巴)和160-200℃的温度与浓氢氧化钠溶液混合。进行以下反应：

铝土矿+NaOH→Na[Al(OH)₄]+Fe₂O₃

获得了含有未溶解的残留物的铝酸钠溶液。这些残留物(所谓的红泥)通过例如过滤来分离。然后氢氧化铝可以从稀铝酸盐碱液中沉淀，并且在高于1000℃的温度煅烧来获得氧化铝。

红泥主要由铁和钛的氧化物以及不同的硅酸化合物，并且通过所含的氢氧化铁(III)而呈现它特有的红色。取决于所用的铝土矿的品质，每吨所生产的铝获得1-1.6吨高价值的红泥，例如热带铝土矿，用欧洲铝土矿甚至获得3.2-3.7吨湿红泥。所得到的填埋成本占到铝生产总成本的约5％。

对红泥组成的更密切的观察揭示了相同的组成：20-65重量％的Fe₂O₃，10-27重量％的Al₂O₃，5-25重量％的TiO₂，8-10重量％的CaO，4-20重量％的SiO₂，1-2重量％的MgO和2-8重量％的Na₂O，并且取决于铝土矿的矿物学组成以及Bayer方法的单个工艺参数。

高碱性泥以前被倾卸或者排入河流中，而没有进一步的预防措施，其已经导致了对环境相当大的负担。今天，泥通常储存在密封的填埋场中，直到作为分散体存在的氢氧化物和硅酸盐大部分沉降。逸出的氢氧化钠溶液被重新使用，填埋场用沙和土覆盖，并且重新耕种。倾卸红泥的短期危害主要基于高含量的苛性氢氧化钠溶液。长期危害来自于有毒重金属含量，其取决于铝土矿的来源和类型，其中特别是有毒组分作为从泥中洗涤出的阴离子存在，例如氟离子、砷酸根、铬酸根和钒酸根。

所谓的Kolontár大灾难的例子特别清楚地揭示了在铝生产中大量红泥的问题。在2009年10月4日，作为Kolontár附近溃坝的结果，700,000-1,000,000m³的红泥从Ayka的匈牙利村庄中的铝厂仓库中逸出，淹没了40km²的区域，特别是几个村庄。泥流导致10人死亡，150人受伤。

虽然红泥在生态学上存在疑问，但是它也含有有价值的产物，特别是钛化合物。由于目前实践的红泥倾卸，这些有价值的产物没有任何进一步利用的倾向。

因此，迄今为止，已经调查了各种技术，以从红泥中获得有价值的材料。这种技术是还原干燥的红泥，随后通过磁力分离器回收铁(参见S.Kumar，R.Kumar，A.Bandopadhyasy，Reviewinnovativemethodologiesfortheutilizationofwastesfrommetallurgicalandalliedindustriesresources，ConservationandRecycling，48，2006，第301-314页)。