论文部分内容阅读
赤泥(RedMud)是碱法氧化铝生产工艺的外排残渣,因组分中含有大量氧化铁而呈现红色。赤泥呈现强碱性的浆状,简单的露天存放不仅占用土地,而且因其强碱性对土壤等带来环境污染,并存在着严重的安全隐患。因此,需要寻求赤泥的资源化利用途径。
从化学组成上看,赤泥中含10~20%氧化铝及30~40%氧化硅,与水泥、耐火材料等建筑材料的组成相似。然而赤泥中还含有约20%左右的氧化铁,远远超过耐火材料中氧化铁含量小于2%的要求,因此为了实现赤泥成为耐火材料原料需要设法从中去除铁。
本论文提出将黄铁矿(FeS2)与赤泥共混烧结,不仅可以中和赤泥的碱性,还可以使赤泥中的氧化铁转化为具有磁性的四氧化三铁加以回收,从而降低氧化铁含量。所得研究成果如下:
1.以分析纯Fe2O3试剂与黄铁矿(FeS2)的验证实验表明,随着物料配比的不同,在600℃以上,脱氧状态下,发生如下两种反应:
FeS2+4Fe2O3=3Fe3O4+2S①
FeS2+16Fe2O3=11Fe3O4+2SO2②
即,当Fe2O3∶FeS2的摩尔比介于4∶1和16∶1之间,可以得到纯净的Fe3O4;若黄铁矿过量,则剩余的FeS2自身可能受热分解为Fe2O3。
2.在利用XRD和磁性强度测试对产物进行定性定量表征的基础上,对反应条件进行了优化,发现当Fe2O3与FeS2的摩尔数比介于4∶1和16∶1之间混合均匀后,氮气保护下加热温度在600℃以上、反应时间30min以上时,表明产物为纯净的Fe3O4。
3.以实际赤泥样品(其中Fe2O3含量为26.4%)与黄铁矿进行试验,结果表明:当物料比例为黄铁矿∶赤泥=1∶20(质量比),600℃隔绝空气加热30min,所得产物经磁选后XRD表征为Fe3O4。处理后赤泥中铁含量(以Fe2O3计)为1.74%,符合耐火材料要求。由于反应产物SO2呈酸性中和了原料中的游离碱,处理后赤泥的pH值接近中性。