摘 要 本文分別采用高梯度濕法磁選、還原焙燒磁選、氯化銨(NH4Cl)干法和鹽酸(HCl)濕法四種方法對(duì)赤泥進(jìn)行了除鐵實(shí)驗(yàn)，探討了除鐵的相關(guān)工藝技術(shù)和條件，從中找出合理的工藝流程，為赤泥的綜合利用及除鐵工藝開辟了新的可能性途徑。

關(guān)鍵詞 赤泥，除鐵，物理法，化學(xué)法

1 引 言

赤泥的綜合利用一直是個(gè)世界性難題，特別是赤泥中含有大量的鐵，致使赤泥在無機(jī)新材料應(yīng)用方面存在諸多困難。赤泥中的鐵，除極少數(shù)情況下被刻意引入用作著色劑外，大多數(shù)是由原料引入的有害雜質(zhì)。因此，在使用赤泥制備一些新型無機(jī)材料時(shí)，除去赤泥中大量的鐵是一個(gè)必需而且關(guān)鍵的步驟。本研究對(duì)山東鋁業(yè)公司提供的高鐵含量赤泥進(jìn)行了探索性的除鐵實(shí)驗(yàn)，并取得了一定的成果[1～8]。

2 實(shí) 驗(yàn)

高梯度濕法磁選法除鐵：赤泥濃度10%，分散劑用量3kg/t，流速2cm/s，場(chǎng)強(qiáng)1.4T。

還原焙燒磁選法除鐵：分別取一定比例的赤泥和煤粉（煤粉為還原劑），加入適量的水，混合均勻，制成赤泥球團(tuán)塊后，放入烘箱內(nèi)于105℃干燥2h，放入高溫爐內(nèi)進(jìn)行還原焙燒。再將焙燒后的產(chǎn)品進(jìn)行水冷、磨細(xì)后磁選。根據(jù)赤泥中Fe的含量，分別按理論計(jì)算所需的1、1.5和2倍碳量，摻入煤粉制成No.1、No.2、No.3赤泥團(tuán)塊，再分別于1000～1150℃下還原1h，水冷磨細(xì)后磁選。

氯化銨(NH4Cl)干法除鐵：實(shí)驗(yàn)中按一定比例在赤泥中加入NH4Cl，混合好后裝入坩堝，焙燒至500～750℃，保溫2h。

鹽酸(HCl)濕法除鐵：取20g赤泥，加入500mL濃度為0.7mol/L的稀鹽酸。

3 結(jié)果分析

3.1 高梯度濕法磁選法除鐵

高梯度磁選結(jié)果見表1。從表1可以看出，在5＃鋼毛為介質(zhì)的情況下，70目赤泥非磁性部分的產(chǎn)率僅為2%，80目赤泥非磁性部分產(chǎn)率為3%；在以鋼網(wǎng)為介質(zhì)的情況下，70目赤泥的非磁性部分產(chǎn)率為11.71%，80目赤泥的非磁性部分產(chǎn)率為14.16%。整體來看，隨著赤泥目數(shù)的增大，非磁性赤泥產(chǎn)出率增大。但在這個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下，非磁性赤泥的最大產(chǎn)率也只是14.16%，產(chǎn)出效率很低，既不經(jīng)濟(jì)也很費(fèi)時(shí)。從赤泥的結(jié)構(gòu)成分來看，造成這種現(xiàn)象的原因主要是赤泥中的磁性鐵部分已經(jīng)進(jìn)入礦物鈣鐵榴石Ca₃Fe₂(SiO₄)₃晶格中，加上這些礦物顆粒細(xì)小，充分分布在赤泥中，因此，很難單獨(dú)使用物理方法除去赤泥中的鐵。

3.2 還原焙燒磁選法除鐵

還原焙燒磁選法除鐵結(jié)果如表2所示。從表2可見，每個(gè)赤泥球加入煤粉經(jīng)過焙燒后都還有磁性，用磁鐵吸附小塊的碎渣，呈弱磁性。磨細(xì)過120目篩后用磁鐵磁選時(shí)幾乎每個(gè)顆粒都有磁性，吸附在磁鐵上，這可能是因?yàn)橛袉钨|(zhì)Fe或Fe₃O₄生成。用強(qiáng)磁鐵無法把有磁性的部分和無磁性的部分分離開來，較難達(dá)到徹底除鐵的目的。

3.3 氯化銨(NH₄Cl)干法除鐵

由赤泥的礦物組成來看，赤泥中的Fe主要以Fe₂O₃的形式存在，F(xiàn)e₂O₃在高溫下與NH₄Cl反應(yīng)，生成氣態(tài)FeCl₃，從赤泥中排出，以達(dá)到除鐵的目的。

NH₄Cl受熱分解，產(chǎn)生的HCl與赤泥中的Fe₂O₃反應(yīng)，生成的FeCl₃的沸點(diǎn)為315℃，在400℃左右就可以完全變成氣體蒸發(fā)掉。焙燒后的赤泥與原赤泥相比，其周圍表層顏色明顯加深，內(nèi)層則明顯變淺。研究發(fā)現(xiàn)，赤泥團(tuán)塊表層深色是反應(yīng)生成的FeCl₃。反應(yīng)生成的產(chǎn)物在空氣中放置一段時(shí)間后，很快潮解，呈黑褐色稀泥狀，應(yīng)為CaCl₂。

實(shí)驗(yàn)可知，此法能除去大部分Fe³⁺、Fe²⁺，此反應(yīng)需求大量的NH₄Cl，同時(shí)生成氯化物的種類較多且夾雜在一起。若能將反應(yīng)產(chǎn)物分離開（CaCl₂是一種良好的強(qiáng)干燥劑，F(xiàn)eCl₃、AlCl₃可制備成復(fù)合型聚合氯化鋁鐵，用作凈水劑[9]），可取得良好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 鹽酸(HCl)濕法除鐵

用酸除鐵是一種常規(guī)的化學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)中取20g赤泥，加入500mL濃度為0.7mol/L的稀鹽酸。觀察反應(yīng)現(xiàn)象如下：酸滴加的過程中，反應(yīng)劇烈，有大量的氣泡產(chǎn)生，且有臭雞蛋味。反應(yīng)完全后，靜置一段時(shí)間使固液分離，液體呈膠體狀，黃褐色，有絮狀物生成。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)為反應(yīng)中生成的氣體主要為CO₂，并有部分H2S生成。液體呈膠體狀，說明液體中的Fe³⁺、Al³⁺已經(jīng)水解成Fe(OH)₃、 Al(OH)₃；測(cè)得液體的pH值為2～3，呈酸性。該實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)和氯化銨干法除鐵相同，其反應(yīng)生成物也相同。若能把CaCl₂和FeCl₃、AlCl₃分離，前者作強(qiáng)干燥劑，后者作為凈水劑用，對(duì)赤泥的應(yīng)用也具有一定意義。

4 結(jié)論及展望

（1） 單獨(dú)使用常規(guī)的物理或化學(xué)方法對(duì)赤泥進(jìn)行除鐵，效果都不佳。赤泥高梯度濕法磁選除鐵，非磁性產(chǎn)率最高只有14.16%；還原焙燒磁選法除鐵仍需要進(jìn)一步探索；氯化銨（NH4Cl）干法除鐵和稀鹽酸濕法除鐵的產(chǎn)物CaCl₂和FeCl₃、AlCl₃若能順利分離，既能達(dá)到除鐵的效果，而且CaCl₂和FeCl₃、AlCl3可分別用作強(qiáng)干燥劑和凈水劑，對(duì)赤泥的利用具有深遠(yuǎn)意義；

（2） 隨著科技的發(fā)展，除鐵技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入生物除鐵的研究與應(yīng)用階段，另外，利用傳統(tǒng)的浮選法、磁選法以及聯(lián)合工藝對(duì)赤泥除鐵的研究也具有一定的價(jià)值。

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