[导读]本文本着减少固体废物的产生量和危害，充分合理利用固体废料并进行无害化处置的原则，对赤泥进行开发利用，可以有效的促进环境清洁化、节能减排及循环经济的发展。
1 概论
在氧化铝生产过程中会产生大量的废弃物赤泥，赤泥是制铝工业从氧化铝中提炼铝后残留的一种红色、粉泥状高含水的强碱固体废料。赤泥的组成性质复杂，含有碱及少量放射性物质，主要化学成分百分比见下表，赤泥粒度过细，目前国内赤泥堆场大多采用堆场湿存法和脱水干化后长期堆放，前者滤水渗入地下污染地下水质，后者长期堆放干燥后易造成粉尘飞扬，严重污染环境，危害人的健康。
成分
TFe
AL2O3
SiO2
Na2O
CaO
含量
28
17.32
16.8
5.5
3.2
成分
FeO
K2O
MgO
S
P
含量
0.16
0.29
0.16
0.16
0.11
赤泥一方面是造成环境污染的工业垃圾，另一方面也有其资源性。通过对赤泥经过实验室实验证明，可以从赤泥中回收有价金属如Ca、Te、Ti等。本着减少固体废物的产生量和危害，充分合理利用固体废料并进行无害化处置的原则，对赤泥进行开发利用，可以有效的促进环境清洁化、节能减排及循环经济的发展。
2 强磁选矿提铁工艺技术的发展
赤泥中的铁基本上是以Fe2O3的形式存在，一般含量有10%—45%。赤泥中提取的铁粉直接作为炼铁原料含铁品位较低。有些国家先将赤泥预配烧后进入沸腾炉内，在温度下700—800摄氏度还原，使赤泥中的三氧化二铁转变成四氧化三铁。还原后再经冷却、粉碎后用湿式或干式磁选机分选，得到含铁62%—81%的磁性产品，铁回收率为83—93%，是一种高品位的炼铁精料。前苏联采用串联回转窑法从赤泥中炼制生铁，而我国平果铝直接采用高梯度磁选机全磁选工艺流程回收铁半工业实验取得成功。采用高梯度强磁性矿物选别工艺技术，并进行了多次室内小型试验后，取得了从赤泥中提取回收铁的经验和方法。并在平氧铝厂进行了从赤泥中提取铁的工业性试验，对赤泥矿浆在工艺过程中的浓度、粒级、铁品位等方面进行了研究和试验，取得了一定进展。
氧化铝赤泥主要成分组成及含量分析：
铁是赤泥中的主要成分，并以Fe2O3的形式存在，主要成分含量：TFe 20%—30%；Al2O3 12%—19%；SiO2 15%—25%；Na2O 5%—15%；CaO 3.1%—4.1%，其中的有价金属具有较高的回收价值。
氧化铝赤泥粒级组成及含量分析：
在氧化铝生产过程中产生的残留尾矿矿浆细度与粒级取决于铝土矿的磨矿细度，尾矿原矿桨粒级细度直接影响赤泥提铁工艺过程，对铁精粉品位有直接影响。下面对不同阶段的尾矿原矿浆粒级进行分析研究，对选矿工艺过程进行了不断优化和改进，见下表：
矿样
粒度
/目
质量
/g
质量比
/%
品位
/%
备注
1#尾矿样
+80
—80+120
—120+200
—200
总计
49.5
34.2
39.7
726.77
850.17
5.82
4.02
4.67
85.49
100
32.86
33.95
30.21
21.75
23.28
（尾矿浓度42%
—325目占50%）
2#尾矿样
+80
—80+120
—120+120
——200
总计
150.7
33.3
35.5
481
700.5
21.51
4.75
5.07
68.67
100
36.37
35.16
30.01
22.57
26.51
（尾矿浓度43.75%
—325目占50%）
经过对尾矿原矿浆粒级粗略分析：粒级分布上—200目约75%；—80+200目约10%；+80目约15%；最大颗粒直径小于1mm.。
对尾矿原矿浆粒级组成进行了多次化验分析，—325目级别占总量的80%以上，赤泥粒级组成泥化含量较高。赤泥尾矿经过分级、细磨后全部进入磁选工序，在选别过程中，虽经调整，但是由于受泥化影响，铁精粉的品位仅达到36%—38，而且严重影响过滤效果，铁精粉含水量平均达到25.7%。
高梯度强磁矿物选别工艺流程
（1）赤泥提铁工艺过程。选厂赤泥提铁原料经铝厂排放管道泵送至选厂矿浆池，原矿浆稀释到设计浓度后，泵送至磨矿室进行分级、细磨，磨矿产品进入强磁机进行粗选，粗选尾矿再用强磁机进行扫选，两端精矿进入高效浓密机浓密，浓密后的产品进入过滤工序脱水，脱水后产品运转至精矿库。
(2)选厂对尾矿进行了半负荷、全负荷工业赤泥提铁试验，对工艺全过程各工序中生产参数、氧化铝赤泥原矿浆的含铁率在各工序中的含量进行了分析对比，对各工序中原矿浆的入料浓度分别进行了试验调整。重点对粗选、扫选生产过程中如何提高铁粉品位，对设备各种技术性能参数及工艺参数进行研究，见下表（表中数据均为百分比）：
号
原矿
尾矿
精粉
精粉
精粉
精粉
项目
SiO2 Fe2O3 Al2O3
SiO2 Fe2O3 Al2O3
SiO2 Fe2O3 Al2O3
水分
铁回收率
矿砂产率
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均值
17.6 50 13.3
21.32 40.72 13.85
22.33 40.36 15.5
20.01 32.5 20.1
22.45 33.57 19.6
27.5 41.08 13
21.25 32.14 20.65
21.13 33.76 15.9
22.93 36.43 17.3
20.29 31.79 20.8
21.68 37.2 17
29.66 35.36 14
25.09 31.45 20.4
19.81 37.86 18.75
25.33 28.25 20.3
28.7 25.18 18.9
32.06 25.43 19.9
22.69 28.93 20.9
22.21 27.5 21.75
25.33 26.007 21
27.86 23.57 23.2
25.9 29 19.9
9.05 56 9.5
10.35 58 10.8
7.14 56.05 8.4
12.12 59 12.8
8.68 60 9
7.5 58 9.4
8.81 59 11.1
11.33 60 8.7
9.33 61 10.5
10.57 62 10.2
9.48 58.91 10.4
24.4
28.6
22.9
23.5
23.5
27.6
26.8
24.4
28.8
28
25.85
0.63
0.5
0.41
0.19
0.23
0.39
0.17
0.32
0.49
0.41
0.37
0.48
0.23
0.14
0.11
0.18
0.41
0.08
0.17
0.29
0.21
0.23
|
初次工业试验赤泥选铁全磁选工艺
通过全磁选工艺流程初次赤泥全磁选工业试验，铁精粉平均品位41%，而且在后期提高产量的情况下，铁精粉平均品位仅38%。产品含泥较多，直接影响精粉的过滤效果，精粉含水率平均为25.85%，没有达到流程的设计指标。
3 赤泥全磁选提铁工艺优化
经过初次赤泥全磁选选铁工业实验分析认为，赤泥粒级组成对磁选、过滤影响较大。为此，对进入粗选前布料器内的原料及扫选的尾矿进行了粒级分析，见下表：
通过对来料原矿浆粒级，分级细磨后矿浆粒级、扫选尾矿粒级分析化验，发现—325目微细颗粒占较大比例，影响SLon立环脉动高梯度强磁机的选别效果。将全磁选工艺进行了如下优化调整：粗细分级—抛细留粗—粗料细磨—强磁粗选—抛精留尾—粗尾再选—抛尾留精—精矿粗狂浓密—过滤脱水。
粒级
/目
质量
/g
质量比
/g
TFe品位
/%
备注
布料器
+80
—80+120
—120+200
—200
总计
90.0
50.0
40.5
290.2
470.7
19.12
10.62
8.6
61.65
100.00
30.17
31.87
29.38
17.42
物料重量
浓度28.55%；
铁品位22.54%
扫选尾矿
+200
—200+325
—325
总计
42.8
4.8
131.6
179.6
2.68
23.89
73.43
100
20
19
17
18.6
物料重量
浓度12.69%；
铁品位18%
工艺优化后的效果
1.全磁选工艺优化调整
通过一个月的工业实验，产品铁精粉的选别指标见表（表中数据均为百分比）
成分
TFe
SiO2
FeO
Al2O3
Na2O
CaO
水分
铁回收率
含量
41.23
9.48
0.35
10.04
3.21
2.6
25.85
37
2.旋流器分级抛细留粗优化
在磁选工艺中，由于部分矿浆泥化，使得矿浆的粘稠度增大，精矿产品中脉石矿物夹杂、包裹、吸附现象严重、降低了精矿浆质量，同时，增加了浓密机工作量，恶化了工作条件，使得颗粒在沉降过程中，速度过缓，并且，泥化的矿浆很难通过自然沉降使其下沉进行浓缩，这些都造成了矿浆返浆现象。
对超细泥化部分影响立环脉动高梯度强磁机的选别和铁精粉的过滤，对此进行了工序优化。磨前工序改为粗细分级—抛细留粗。将超细泥化部分直接进入尾矿池，不参加选别作业，粗粒级经细磨后进入下一道工序。
经过试生产，铁精粉的质量指标有了很大改善。其铁精粉的选别效果见下表（表中数据均为百分比）：
成分
TFe
SiO2
FeO
Al2O3
Na2O
CaO
水分
铁回收率
含量
48
10
0.35
10.04
3.21
2.6
18
37
工序优化后，经多次试生产试验，铁精粉的品位基本稳定在48%以上，最高可提高到52%，含水率稳定在18%以下，基本达到了工序优化的目的。
4 结论
(1)SLon立环脉动高梯度强磁机在赤泥提铁项目中选别效果比较好。该设备具有独特的磁介质结构，不易堵塞；依靠有效的脉动使颗粒选分过程中始终保持松散状态，能有效的消除非磁性颗粒的机械夹杂等现象，加之有效地调整液位、冲程、冲次、激磁电流等可操作性强的特点，选矿指标有了很大改善。最终铁精粉品位从38.00%提高到52%，提高了14个百分点。
(2)对尾矿原矿浆粒级组成进行了多次化验分析，赤泥粒级组成泥化部分含量较高。赤泥尾矿经过分级、细磨后全部进入磁选工艺，在选别过程中，虽经调整，但是由于受泥化影响，产品铁精粉的品位仅达到了36%—38%，而且严重影响产品过滤效果，产品铁精粉含水平均达到25.%，因而认为超细泥化部分直接影响立环脉动高梯度强磁机的选别效果，影响铁精粉的过滤效果。
(3)实施赤泥全磁选工艺优化后，理顺了设备流程、矿浆管线，使本来有害的尾矿成功的转化成了客观的经济效益，对赤泥废料合理利用并进行无害化处置具有特定的理论和实际意义。
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