盐酸浸出赤泥综合回收有价金属的基础研究

摘要

冶金固体废弃物资源化利用如今被人们广泛关注。赤泥是铝厂生产氧化铝时产生的强碱性固体废弃物，赤泥堆放占地面积大，对环境污染严重，目前还没有较为有效的回收处理和利用方法。
　　 但是，赤泥中含有铁、铝、钛、钙、镓、稀土等多种有价金属元素。目前，国内对单独回收赤泥中铁、铝、钛、钪等元素的研究较多，但回收镓和除钪以外稀土元素的研究还很少。本文以综合回收赤泥中多种有价金属为目的在分析了解赤泥的物相组成和化学成分的基础上，进行的研究如下:
　　 盐酸浸出试验中，以浸出温度、浸出时间、液固比和盐酸浓度为影响因素，设计了四因素五水平的正交试验，通过试验，确定了盐酸浸出赤泥中多种金属元素的最佳浸出条件。最佳条件下镓和各稀土元素的浸出率均达到了90％以上。
　　 浸出液净化试验中，首先水解除去溶液中的钛，在水解酸度:0-1.0;水解时间:2h;陈化时间:12h的条件下，水解除去了浸出液中的钛;接着，在浸出液中加入硫酸得到硫酸钙沉淀，最终得到硫酸钙渣，除去了浸出液中的钙;然后，在浸出液中加入氢氧化钠达到PH=7.5，使溶液中的铝形成铝酸钠，溶出并除去铝;然后对溶出渣进行酸浸，在浸出液中加入铁粉使溶液中的Fe3+还原成Fe2+。此时的浸出液便可作为萃取回收镓的实验原料。
　　 萃取镓试验中，依据萃取和反萃的影响因素设计了正交试验。通过正交试验得到最佳萃取条件为:萃取剂使用TBP;萃取剂浓度60％;相比为1∶2，最佳萃取条件下镓的萃取率为97.51％。最佳反萃条件为:反萃剂浓度50％;温度80℃;相比2∶1，最佳反萃条件下镓的反萃率为97.35％。水解回收得到的试验产物氧化镓的回收率为85.74％。
　　 稀土元素回收试验中，首先需除去浸出液中的铁。试验同样适用萃取法除去溶液中的铁，选取TBP作为萃取剂。铁萃取试验的最佳条件与回收镓试验相同，在最佳条件下，铁的萃取率为98.5％。除铁后水解并烘干即可得到稀土氧化物，检测得到镧的回收率为86.31％。铈的回收率为86.77％。钕的回收率为83.89％。
　　 试验表明赤泥中镓和稀土元素的回收率均为83％以上，回收赤泥中有价金属元素的工艺流程是可行的。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 赤泥的综合利用概况

1．1．1 赤泥的产生

1．1．2 赤泥的成分

1．1．3 赤泥的综合利用方式

1．2 赤泥中各种金属元素的赋存状态

1．3 回收赤泥中各种金属元素的意义

1．3．1 稀土元素

1．3．2 镓元素

1．4 镓的常规冶炼方法

1．5 稀土的常规冶炼方法

1．5．1 包头混合稀土矿分离冶炼工艺

1．5．2 离子吸附型稀土矿冶炼分离工艺

1．5．3 氟碳铈矿冶炼分离工艺

1．6 课题提出的意义及目标

1．6．1 课题提出的背景及意义

1．6．2 课题研究的主要目标

第二章 试验方法及过程

2．1 试验原料

2．2 试验仪器和试剂

2．2．1 试验仪器

2．2．2 试验试剂

2．3 赤泥的分析方法

2．3．1 XRD分析

2．3．2 热重分析

2．3．3 粒度分析

2．4 试验流程设计

第三章 盐酸浸出有价金属的试验

3．1 引言

3．2 一段浸出

3．3 二段浸出

3．3．1 镓的浸出

3．3．2 稀土元素的浸出

3．4 本章小结

第四章 浸出液中镓和稀土元素的回收试验

4．1 引言

4．2 浸出液的净化

4．2．1 除钛

4．2．2 除钙

4．2．3 除铝

4．2．4 还原Fe3+

4．3 镓的回收试验

4．3．1 镓的萃取

4．3．2 镓的反萃

4．3．3 镓的水解

4．4 浸出液中稀土元素的回收

4．5 本章小结

第五章 全文结论及待解决问题

5．1 全文结论

5．2 今后待解决问题

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文