吳素彬，聶登攀，王振杰，劉安榮，薛安

（貴州省冶金化工研究所，貴州 貴陽 550002）

赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，生產(chǎn)1t氧化鋁會產(chǎn)生1～2t赤泥[1-2]。隨著鋁工業(yè)規(guī)模的擴大和鋁礦石品位的降低，赤泥的年排放量逐年增大[3]。國內(nèi)外在赤泥應(yīng)用方面做了大量研究工作，也開發(fā)了不少的赤泥制品，但赤泥的利用量對于赤泥儲量來說仍是冰山一角，利用率極低，大量赤泥目前尚無確實可行的處理方法，只得通過筑壩堆存或填海等[4-9]方式作應(yīng)急處理。由于赤泥中含有大量的堿及微量放射性元素，筑壩堆存赤泥時不僅占用了大量土地，還會使土地堿化，并且當(dāng)堿滲入地下后，易污染地下水源，危害人們的身體健康[10]。

如何降低赤泥中的堿含量現(xiàn)已成為國內(nèi)外研究熱點，降低赤泥中堿含量的方法主要有酸法、堿法及水洗法等[11-12]。但因酸法或堿法處理赤泥中的堿時會消耗大量的酸或堿，致使成本過高而無法得到廣泛應(yīng)用；單純用水洗法回收堿時，所回收堿的濃度較低，難以直接利用，無法實現(xiàn)赤泥與堿的綜合利用。本文采用五級逆流浸取法對回收赤泥中的堿進行系統(tǒng)研究，具有堿的回收率高、濃度大、節(jié)能免過濾等優(yōu)點，可實現(xiàn)赤泥與堿的有效分離，為實現(xiàn)赤泥的綜合利用提供一定的參考。

1 實驗

1.1 實驗原料

所用赤泥由中鋁貴州分司氧化鋁廠提供，其成分如表1所示，實驗所用陰離子型聚丙烯酰胺為試劑級，水為去離子水。

表1 赤泥的化學(xué)成分

1.2 實驗儀器

混合澄清杯（自行設(shè)計、玻璃廠家訂做）5個，單個外形尺寸φ100mm×150mm，混合杯容積200m L，澄清杯容積500m L；六聯(lián)磁力加熱攪拌器HJ-6一臺；蠕動泵BT600N一臺。

1.3 實驗方法

由于赤泥是固體，不便于動態(tài)浸取計量，實驗前須先將赤泥與水混合攪勻，制成漿料。取 2000g赤泥，加1900g水，100g 1%陰離子型聚丙烯酰胺，攪拌至聚丙烯酰胺分布均勻，作為待浸相，此時待浸相中液固比為1∶1，固含量為650g/L。以去離子水為浸取劑，蠕動泵為計量與動力裝置，按如圖1所示聯(lián)接實驗設(shè)備，采用五級逆流浸取法進行實驗。

圖中1#～5#分別代表1#～5#混合澄清杯，由于待浸相中存在大量赤泥顆粒懸浮其中，在浸取過程中待浸相需不斷攪拌，通過調(diào)節(jié)浸取劑進料泵與待浸相進料泵的進料速度即可實現(xiàn)液固比與浸取速度（以浸取劑與待浸相進料速度之和計）等參數(shù)的控制。得到的浸出相用0.1mol/L鹽酸進行滴定，算出堿的浸出率與濃度（堿的濃度按Na2O計）。

圖1 設(shè)備聯(lián)接示意圖

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 溫度對堿的浸出率與濃度的影響

在液固比為2∶1，浸取速度為25m L/m in條件下，考察溫度對堿的浸出率與濃度的影響，試驗結(jié)果見圖2。

從圖2可看出，當(dāng)溫度小于70℃時，浸出相中堿的浸出率與濃度隨浸取溫度的增加而增大；當(dāng)溫度大于70℃后，堿的浸出率與濃度隨著浸取溫度的增加變化不大。在溫度小于70℃時，赤泥中堿的活性隨著溫度的升高而變大，易進入浸出相中，使堿的浸出率與與濃度變大；當(dāng)溫度大于70℃后，堿的活性受溫度的影響不大，使堿的浸出率與濃度不隨浸取溫度的變化而變化?？紤]浸取成本、堿的浸出率及濃度等因素，確定最佳浸取的溫度為70℃，在液固比為2∶1，浸取速度為25m L/m in，此時，堿的浸出率為54.18%，濃度為17.72g/L。

2.2 液固比對堿的浸取率與濃度的影響

圖2 溫度對堿的浸出率及濃度的影響

在溫度為70℃，浸取速度為25m L/min的條件下，考察液固比對堿的浸出率與濃度的影響。試驗結(jié)果見圖3。

圖3 液固比對堿的浸出率及濃度的影響

從圖3可看出，當(dāng)液固比低于3∶1時，浸出相中堿的浸出率隨液固比的增加而增大，而堿的濃度隨液固比的增加變化不大；當(dāng)液固比高于3∶1時，浸出率隨液固比增加變化不大，濃度隨液固比的增加而減小。在液固比低于3∶1時，堿的分配比隨液固比的增加而增大，導(dǎo)致浸出率隨液固比的增加而升高，而液固比增大導(dǎo)至浸出相的體積增加，雖然浸出率增大，但堿的濃度卻變化不大；當(dāng)液固比高于3∶1時，堿已經(jīng)大部分在浸出相中，分配比隨液固比增加已不再變大，即浸出率不變大，但相比增加時，浸出相的體積增大，致使堿的濃度減小?？紤]堿的浸出率及濃度等因素，確定浸取的最佳液固比為3∶1，在溫度為70℃，浸取速度為25m L/m in時，堿的浸出率為74.99%，濃度為17.43g/L。

2.3 浸取速度對堿的浸出率與濃度的影響

在溫度為70℃，液固比為3∶1的條件下，考察浸取速度對堿的浸出率與濃度的影響。試驗結(jié)果見圖4。

圖4 浸取速度對堿的浸出率及濃度的影響

從圖4可看出，在浸取速度較慢（小于15m L/min）時，浸取速度對堿的浸出率與濃度影響不大，當(dāng)浸取速度達(dá)到15m L/m in以后，堿的浸出率與濃度隨浸取速度的增大而減小。浸取速度小于15m L/min時，反應(yīng)能夠充分進行，使浸出相與浸余相中的堿達(dá)到平衡，此時浸取速度不會對堿的浸出率與濃度產(chǎn)生很大影響；當(dāng)浸取速度大于15m L/min時，物料交換過快，反應(yīng)不能充分進行，使得堿的浸出率與濃度隨著浸取速度的增加而減小?？紤]堿的浸出率與濃度等因素，確定最佳浸取速度為15m L/min，在溫度為70℃、液固比為3∶1時，堿的浸出率為89.18%，濃度為20.38g/L。

3 結(jié) 論

（1）當(dāng)溫度小于 70℃時，浸出相中堿的浸出率與濃度隨著浸取溫度的增加而增大；當(dāng)溫度大于70℃后，堿的浸出率與濃度隨著浸取溫度的增加變化不大。

（2）液固比低于3∶1時，浸出相中堿的浸出率隨液固比的增加而增大，而堿的濃度隨液固比的增加變化不大；當(dāng)液固比高于3∶1時，浸出率隨液固比增加變化不大，濃度隨液固比的增加而減小。

（3）浸取速度較慢（小于15m L/m in）時，浸取速度對堿的浸出率與濃度影響不大，當(dāng)浸取速度達(dá)到15m L/m in以后，堿的浸出率與濃度隨浸取速度的增大而減小。

（4）最佳浸取條件為：溫度70℃，液固比3∶1，浸取速度15m L/min，在此條件下赤泥中堿的浸出率達(dá)89.18%，浸出相中堿的濃度達(dá)到20.38g/L。

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