赤泥中提取稀土金属

柠檬酸从拜耳法赤泥中选择性浸出钪、钇的研究一、引言拜耳法赤泥是一种在铝土矿中提取氧化铝时产生的固体废弃物，其中含有丰富的稀土元素，尤其是钪和钇。

这些元素的浸出和回收不仅有助于提高资源利用率，还可以为企业带来可观的经济效益。

然而，由于赤泥中成分复杂，如何选择性浸出钪、钇成为了一个具有挑战性的问题。

本研究旨在探讨柠檬酸在从拜耳法赤泥中选择性浸出钪、钇方面的应用。

二、柠檬酸的性质及应用柠檬酸是一种有机酸，具有低毒、环保、可循环利用等优点。

它广泛应用于食品、医药、化工等领域。

在提取稀土元素方面，柠檬酸能够与某些金属离子形成可溶性络合物，从而实现选择性浸出。

三、实验方法1.实验材料：拜耳法赤泥、柠檬酸、硝酸、氢氧化钠等。

2.实验设备：搅拌反应器、离心机、烘箱、分光光度计等。

3.实验流程：将赤泥进行预处理，加入柠檬酸溶液，在一定温度下搅拌浸出一段时间，过滤分离出浸出液和残渣，测定钪、钇的浓度。

四、结果与讨论浸出效果：在实验条件下，柠檬酸能够显著提高钪、钇的浸出率，具体数据如表1所示。

表1 不同条件下的钪、钇浸出率条件钪浸出率(%)钇浸出率(%)空白样30.228.6柠檬酸处理72.168.3影响因素：实验发现，柠檬酸浓度、浸出温度、浸出时间以及赤泥粒度等因素对钪、钇浸出率有显著影响。

在一定范围内，随着柠檬酸浓度的增加和浸出温度的升高，钪、钇的浸出率也会提高。

然而，过高的柠檬酸浓度和浸出温度可能导致其他杂质元素的溶解，影响钪、钇的选择性浸出。

此外，赤泥粒度的减小有助于提高钪、钇的浸出率。

工艺优化：为了进一步提高钪、钇的浸出率和选择性，可以采取以下措施：首先，通过实验确定最佳的柠檬酸浓度和浸出温度；其次，对赤泥进行细化处理，以提高钪、钇的暴露程度；最后，结合实际生产情况，可考虑采用循环浸出、分步浸出等工艺，以实现资源的最大化利用。

五、结论本研究成功地利用柠檬酸从拜耳法赤泥中选择性浸出了钪、钇。

实验结果表明，柠檬酸能够显著提高钪、钇的浸出率。

赤泥中提取稀土金属赤泥亦称红泥，从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。

一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。

但有的因含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生 2.0吨左右赤泥。

我国也是一个产铝大国，每年的铝产量都是千万吨，大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。

赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。

目前的赤泥处理都是提取赤泥中含量较高的铁、铝、钙、钛、钪等金属元素或利用赤泥来制造一些建筑材料，并取得了一些成就。

但是对于含量较少的稀有稀土元素的提取还相对较少。

以下介绍稀土金属的提取工艺。

目前,从赤泥中提取稀土稀有元素的主要工艺是采用酸浸一――提取工艺，酸浸包括盐酸浸出、硫酸浸出、硝酸浸出等。

Ochsenkuhn - Pet ropoulou〔11〕等研究了用稀硝酸浸出赤泥，采用离子交换法从其浸出液中分离钪、镧系元素。

其工艺是：赤泥用稀硝酸(0. 6N),液固比为200： 1混合，搅拌lh ,在常温常压下浸出。

在这个过程中赤泥中碱被酸中和溶解，酸度控制在0. 5N左右，Sc、Y、La系等稀有金属能从赤泥中溶解出50 %〜75 %。

然后，取出溶解液体，通过离子交换柱，进行离子交换。

采用耐强酸阳离子型树脂，然后用0. 15N的HN03淋洗。

在此研究中，笔者确定了酸浸过程中的固液比、硝酸的浓度和浸出液酸度控制等参数；而且进行溶剂萃取富集提纯钪和稀土的半工业化试验取得了成功。

国内尹中林〔12〕对从平果铝矿的拜耳法赤泥中提取氧化钪进行了初步试验研究，其步骤如下：首先用盐酸浸出赤泥，接着用P204 +仲辛醇+煤油从酸浸液中萃取钪,盐酸反萃除杂后，用NaOH溶液反萃取，得氢氧化物沉淀。

技术一篇文章读懂如何从赤泥中回收稀土元素---钪目前，工业应用最为广泛碱法生产氧化铝工艺按照原料质量不同可分为：拜耳法、烧结法和联合法三种，通常拜耳法处理中高品位铝土矿，烧结法和联合法处理低品位铝土矿。

赤泥是以铝土矿为原料碱法生产氧化铝过程中产生的固体废弃物。

工业上每生产1吨氧化铝大约产生1-2吨赤泥。

它的产生量主要取决于铝土矿的质量和生产工艺，例如：拜耳法每生产1吨氧化铝约产出1.2吨左右的赤泥，烧结法每生产1吨氧化铝约产出1.6吨左右的赤泥。

每年全世界产生数亿吨赤泥，以我国2017年生产氧化铝量6901万吨为例，初步估算约产生1.0~1.5亿吨赤泥。

一、赤泥的性质、危害及利用现状赤泥的化学成分主要是SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、Na2O、TiO2、K2O等,此外还含有Sc、Nb、Re、Ga和镧系元素等微量有色金属化合物。

由于铝土矿成分和生产工艺的不同，赤泥中各种组分含量变化很大。

我国氧化铝厂赤泥的主要成分见表1。

表1 我国不同地区氧化铝厂赤泥主要成分（%）赤泥外观大多呈赤褐色，颗粒细小且不均匀，粒度主要分布集中在1~75μm，具有较大的比表面积，内部具有丰富的介孔结构，导致赤泥吸湿性很强。

比重2.84~2.87g/cm3，含水量86.01~89.97%，塑性指数为17.0~30.0，比表面积为64.09~186.9 m2/g。

赤泥及其附液（主要成分除水外，还有K+、Na+、Cl-等多种组分）中含有碱、氯化物等，且pH值在8.5~13之间，对环境产生的影响主要表现在以下几个方面：（1）对水的污染，使水域pH值、浮游物及有害杂质含量超标；（2）对土壤的污染，赤泥堆存占有大量的土地，造成土地盐碱化、沼泽化；（3）对大气的污染，赤泥堆场中干燥飞扬的尘埃进入大气，加大空气的含尘量造成空气污染。

目前世界上赤泥处置主要有海洋排放和陆地堆存两种方式，陆地堆存又分湿法堆存和干法堆存。

当前，我国所产生的赤泥全部采用陆地堆存方式进行处置。

我国各氧化铝厂排出的固体 明确了赤泥中稀土金属的存在状 响。结果表明，在浸出剂浓度均为
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废物赤泥，因使用的铝土矿产地 况，为从赤泥中提取稀土工艺的 每升 ０． ５ 摩尔、温度为 ２５℃、浸出
不同和氧化铝的生产方法不同， 研究提供了有力的依据。
时间为 ２４ 小时、固液比为 １：５０ 条
稀土含量也大不相同。贵州铝厂
镧系等稀土金属能从赤泥中溶解 碳酸盐熔融，赤泥熔融→盐酸浸
笔者提出的盐酸酸浸工艺流
出 ５０％￣７５％。然后，取出溶解液 出→离子交换除 ＮＯＮ－ＲＥ →Ｓｃ ／ 程优点在于：①赤泥中的成分按
体，通过离子交换柱，进行离子交 Ｒ Ｅ 分离。
一步分离一种的原则，能有效分
换。采用耐强酸阳离子型树脂，然
２． 工艺存在的问题及工业化 离，充分利用；②每一步工艺都有
—溶解新工艺，回收富集钪、铀、 的关系，而且与氧化铝的生产工 一步的实践证明。
钍。该工艺在硫酸介质中将赤泥 艺也有很大的关系。如山西铝厂
从近几年的研究成果看，赤泥
矿浆与树脂搅拌混合，钪、铀、钍 烧结法工艺的赤泥中平均含有氧 中回收稀土金属在技术上是可行
等被选择性吸附于树脂中，经筛 化钙 ４６． ８０％和二氧化硅 ２１． ４３％， 的。但纵观国内外工艺研究成果，
NON-FERROUS METALS RECYCLING AND UTILIZATION,2005-12
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后用每升 ０． ５ 摩尔的硝酸淋洗。在 的展望
现成的工业生产工艺，工业化生
此研究中，作者确定了酸浸过程
从赤泥中直接提取含量只有 产易实现；③钪和 ＲＥ 的回收这一
中的固液比、硝酸的浓度、浸出液 ０． ０００ １％数量级的微量稀土元素， 步的废水处理量大大减少，符合