赤泥除鐵初探

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)濕法四種方法對赤泥進行了除鐵實驗，探討了除鐵的相關工藝技術和條件，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。

關鍵詞 赤泥，除鐵，物理法，化學法

1 引 言

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

2 實 驗

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，場強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，制成赤泥球團塊后，放入烘箱內于105℃干燥2h，放入高溫爐內進行還原焙燒。再將焙燒后的產品進行水冷、磨細后磁選。根據赤泥中Fe的含量，分別按理論計算所需的1、1.5和2倍碳量，摻入煤粉制成No.1、No.2、No.3赤泥團塊，再分別于1000～1150℃下還原1h，水冷磨細后磁選。

氯化銨(NH4Cl)干法除鐵：實驗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 結果分析

3.1 高梯度濕法磁選法除鐵

高梯度磁選結果見表1。從表1可以看出，在5＃鋼毛為介質的情況下，70目赤泥非磁性部分的產率僅為2%，80目赤泥非磁性部分產率為3%；在以鋼網為介質的情況下，70目赤泥的非磁性部分產率為11.71%，80目赤泥的非磁性部分產率為14.16%。整體來看，隨著赤泥目數的增大，非磁性赤泥產出率增大。但在這個實驗條件下，非磁性赤泥的最大產率也只是14.16%，產出效率很低，既不經濟也很費時。從赤泥的結構成分來看，造成這種現象的原因主要是赤泥中的磁性鐵部分已經進入礦物鈣鐵榴石Ca₃Fe₂(SiO₄)₃晶格中，加上這些礦物顆粒細小，充分分布在赤泥中，因此，很難單獨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果如表2所示。從表2可見，每個赤泥球加入煤粉經過焙燒后都還有磁性，用磁鐵吸附小塊的碎渣，呈弱磁性。磨細過120目篩后用磁鐵磁選時幾乎每個顆粒都有磁性，吸附在磁鐵上，這可能是因為有單質Fe或Fe₃O₄生成。用強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，Fe₂O₃在高溫下與NH₄Cl反應，生成氣態FeCl₃，從赤泥中排出，以達到除鐵的目的。

NH₄Cl受熱分解，產生的HCl與赤泥中的Fe₂O₃反應，生成的FeCl₃的沸點為315℃，在400℃左右就可以完全變成氣體蒸發掉。焙燒后的赤泥與原赤泥相比，其周圍表層顏色明顯加深，內層則明顯變淺。研究發現，赤泥團塊表層深色是反應生成的FeCl₃。反應生成的產物在空氣中放置一段時間后，很快潮解，呈黑褐色稀泥狀，應為CaCl₂。

實驗可知，此法能除去大部分Fe³⁺、Fe²⁺，此反應需求大量的NH₄Cl，同時生成氯化物的種類較多且夾雜在一起。若能將反應產物分離開（CaCl₂是一種良好的強干燥劑，FeCl₃、AlCl₃可制備成復合型聚合氯化鋁鐵，用作凈水劑[9]），可取得良好的環保和經濟效益。

3.4 鹽酸(HCl)濕法除鐵

用酸除鐵是一種常規的化學方法。實驗中取20g赤泥，加入500mL濃度為0.7mol/L的稀鹽酸。觀察反應現象如下：酸滴加的過程中，反應劇烈，有大量的氣泡產生，且有臭雞蛋味。反應完全后，靜置一段時間使固液分離，液體呈膠體狀，黃褐色，有絮狀物生成。根據實驗現象，認為反應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⁺已經水解成Fe(OH)₃、 Al(OH)₃；測得液體的pH值為2～3，呈酸性。該實驗的本質和氯化銨干法除鐵相同，其反應生成物也相同。若能把CaCl₂和FeCl₃、AlCl₃分離，前者作強干燥劑，后者作為凈水劑用，對赤泥的應用也具有一定意義。

4 結論及展望

（1） 單獨使用常規的物理或化學方法對赤泥進行除鐵，效果都不佳。赤泥高梯度濕法磁選除鐵，非磁性產率最高只有14.16%；還原焙燒磁選法除鐵仍需要進一步探索；氯化銨（NH4Cl）干法除鐵和稀鹽酸濕法除鐵的產物CaCl₂和FeCl₃、AlCl₃若能順利分離，既能達到除鐵的效果，而且CaCl₂和FeCl₃、AlCl3可分別用作強干燥劑和凈水劑，對赤泥的利用具有深遠意義；

（2） 隨著科技的發展，除鐵技術已經進入生物除鐵的研究與應用階段，另外，利用傳統的浮選法、磁選法以及聯合工藝對赤泥除鐵的研究也具有一定的價值。

參考文獻

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9 張令芬，黃健芳，莫亞枝.廢赤泥制備復合型聚合氯化鋁鐵的研究[J]. 凈水技術，1998，65(3)：2～4