资源结余和环境保护工程.pdf

第五届全国稀有金属学术交流会湖南 长沙2 0 06年 11月 资源节约和环境保护工程与铝冶金工业的科技进步 黄宪法马成兵 安徽省冶金科学研究所 前言 随着国家组织实施资源节约与环保保护工程实施以来， 包括在节水节能、 资源综合利用、 可再生资源能源的开发利用、 环保产业、 清洁生产等可持续发展的循环经济的理念已 迅速在 全国上下普及。 大力发展铝冶金工业的循环经济具有十分重要的意义，这是落实以人为本、全面协调铝 可持续的科学发展观的具体体现;是落实国家关于转变经济增长方式， 走新型工业化道路， 建设资源节约型、 环境友好型社会的重要途径 是坚持在铝冶金工业中的环境保护由末端治 理向 污染预防， 解决传统工艺结构性污染的有效措施; 也是缓解铝资源约束、 减轻环境压力、 促进人与自 然和谐相处的必然选择。 因此， 全国铝业界的有识之士必须从战略和全局的高度 去认识发展钥冶金工业循环经济的重要性、必然性和紧迫性。 从铝冶金工业来看，它是我国 有色工业体系内 经济成份比 重较大的重要的基础原材料产 业， 也是能源、 水资源、 矿石资源消耗量较大的资源密集型产业， 传统工艺流程的 特点， 导 致了 钥冶金行业是最有条件、 最具有发展循环经济的产业之一。 在目 前的条件下， 粗放型的 经济增长方式并没有根本改变， 铝冶金行业内仍然是依靠资 源的高消耗来推动增长。因此， 资源消耗高、回收率低、浪费大、污染重是铝冶金工业的 主要特征之一。 为从根本上解决上述存在的问 题，除了政策的 鼓励和约束、观念的更新和转变、设备的 改进与改造， 更为重要和必须的 方法就是强化钥冶金技术的 技术进步和自 主创新， 因为只有 有传统工艺的基础上不断地通过技术进步和自 主创新来完善和提高工艺水平， 才能够真正地 做到节约资源、 保护环境、 降低成本、 提高经济效益， 真正地达到经济与环境、 经济与自 然、 经济与资源的和谐发展。 如何从铝冶金技术进步和自 主创新的角度来达到满足循环经济的理念，达到节约资源、 保护环境之目的。笔者就自 身的实践和设想提出以下拙见，以求共鸣。 一铝冶金工艺的特点和铝产品的走向 1 .铝矿山 ① 由于铝价近两年的高位行走，矿山抢矿石，争资源; 乱开乱挖;盲目 扩产、挖富弃贫; 铝资源严重流失。 ② 一些民营矿山 处理原矿品位较高，平均高于矿床平均品 位20以上，坑下矿山则更高， 致使较贫的铝矿资源的损失。 第五届全国稀有金属学术交流会湖南 长沙2 0 06年11月 ⑧ 由 于价 格高， 易 销售， 部分小 矿山 铝精矿品 位多 数还停留 在45礴 7 的 低级水 平， 选矿 回收率只有8 3 一 85。 更为可怕的是一些小企业根本不去计算 也无条件计算回收率。 ④ 西部地区对一些低品位、 难选矿的盲目 开采和低收率的加工也是当前钥资源损失的一个 重要方面。 2 .氧化焙烧 铝精矿的氧化焙烧反应式如下 Mo S Z 3 . s q *Mo 0 3 2 5 仇 按此反 应式， 每焙烧1 吨M O 礴 5 的标准矿，会产生5 仇众 36吨 纯理论值， 不包括精 矿中的 Cu、 F e等元素的 硫化物中的硫 。到目 前为止，国内 产的铝精矿加上未禁止加工贸 易以前的国外委托加工的钥精矿和进口 钥精矿， 其总焙烧量保守估计 不低于10万吨以 上， 而且这 些铝 精矿基本 上都是 在没 有5 仇回收系 统的回 转窑 和 反射 炉中 焙烧出 来的。 这个过程 产生的 后果 其一是向 大 气中 每年排放5 仇达4 万吨 之多; 其二 是有价元素铂在 烟气中 的 损 失约在2 一 5 之间。 若按平均值3 . 5 算， 每年损失标准矿为3 5 00吨， 折合金属钥为1 5 75吨 按矿品位4 5 计 。 按当前时价2 0 美元/ 磅计，总价值约为5. 6 亿人民币。这种结果是即 污染了环保， 又浪费了资源 若对烟气进行回收， 除去焙烧过程中的机械损失， 至少可挽回 7 0 的金属损失 。当然，在这个过程中，钥精矿中的另一有价元素一徕也全部浪费。 3 .铂铁冶炼 钥铁的生产过程，即是一个高能耗的过程，又是一个较大的环境污染过程。由于冶炼过 程中使用大量的硅铁和金属铝， 使其必定为高能耗。 又由 于冶炼过程中 产生的大量烟气、 烟 尘， 导致其高污染。目 前国内铝精矿生产厂家的冶炼过程全部使用炉外法， 这种方法从环境 和资源的角度来看，不足有三 ① 为发达国家提供了高能耗的产品; ② 向大气中排放大量的烟气、烟尘; ③ 烟尘中的有价元素损失， 冶炼渣中 铝的 损失。 4 .湿法冶金 到目 前为止，我国的铝的湿法冶金领域，虽然在工艺上出 现了较大的突破和创新，但是 主体工艺仍没有重大突破， 也就是沿袭 氧化焙烧*酸洗除杂*氨浸一净化*酸沉的老的套 路。这种工艺带来的问题如下其一氧化焙烧的烟气污染和回收率以 及徕的损失;其二 酸洗废水带走的铝损失和污染问 题 其三 氨浸过程中， 氨的挥发导致环境的污染和氨的损 失，以 及氨浸渣中的钥， 需要进行继续处理回收增大了生产成本 其四 酸沉过程中的 酸性废水的 排放和 母液 含铝的损失。 虽然， 国内 一些较 大的企 业也 在这个流 程中引 入了 离子 交换工艺，但未能从根本上达到资源节约和环境保护的目 的。 5 .铝金属二次利用 对于铝的二次资源的循环再生问 题，大约在十几年前受到国内科技人员和企业的关注和 兴趣， 但主要集中在含钥废催化剂的回收利用上。 另外， 对于电光源行业产生的纯金属边角 第五届全国稀有金属学术交流会湖南 长沙2 0 06年11月 料的回收， 也是一个重要方面。 相对于含铝废催化剂而言， 主要产生于石油工业和化肥工业， 石油工业产出的废催含有较多的油份、 碳氢化合物和其它元素。 因此， 大部分企业在处理这 类废催时， 基本框架工艺如下 脱硫脱炭焙烧*加碱焙烧、水浸*回收。 但是， 从事实上讲 这种做法除了回收了部分二次资源以外， 仍存在着回收率不高、污染严重的状态。 6 。 铝制品的使用范围及比 例 当前，对于铝的各类产品而言，国内生产厂家以铝的初级产品为主的现状短期内不可能 产生大的改变。 这种状态的 存在， 除了与国内 钥冶金企业的 技术创新能力和总体生产水平滞 后有关，更主要的是受产品的 应用领域和使用范围的制约。当 前， 铝产品中的 铝 70 是以 三氧化铝和钥铁等初级产品方式应用在钢铁产品中，而金属铝仅占 铝产品总量的1 0 左右， 化工行业使用量也只在 20。 70 用于钢铁制品中的钥对各钢种的分配比例大致为 ① 工 具钢及高速钢占10;② 低合金钢占3 0 ;③ 不锈钢及高合金钢占3 0 。 掌握和了解了铝的使用范围和去向，也就明确了铝资源二次利用的方向，这将有助于人 们对铝的二次资源的回收利用提供依据。 二.铝冶金工业科技创新与发展 二十多年来，全世界的铝冶金技术人员坚持不懈地在这个领域进行着努力的、颇有成效 的工作， 使这个行业的科技进步和科技创新的步伐不断加快。 有力地促进铝金属的资源节约 和污染的防控能力。 下面， 笔者就多年的工作实践和从对行业了 解的角度， 从如下几个方面 进行简述 1 .标准铝精矿的氧化 标准铝精矿的氧化通常分为二个大类即氧化焙烧和湿法分解 ① 氧化焙烧 在铝的冶金生产中，多年来氧化焙烧一直是制约铝生产的“ 瓶颈” ，其重要程度可达到对 相的市场价格起到决定性因素。2 0 0 4 、 2 0 05 年至今，铝市场价格的上扬，相当一部分原因 是由于焙烧能力的不足。 除了反射炉和回转窑之外， 目 前国外最佳的焙烧手段仍是多膛炉。 多膛炉具有 产能大， 回收率高， 5 仇可回收等明 显的 优点。 不足的因素是 三氧化铝的 挥发、 搅拌齿的腐蚀和磨 损、 炉床下料孔堵塞、 料层硬化等等。 对此， 国外一些厂家采用高级耐火材料， 改进彻炉方 式， 并用嵌入金属中的氮化物、 炭化砖复合材料来解决搅拌齿的 腐蚀问 题。 对于三氧化铝的 挥发问 题， 其一采用炉内 用水冷控制过热; 其二采用风冷技术来有效的 控制温度， 而在炉外 采用多管除尘和电 收尘器处理烟尘， 烟气制酸。 采取水冷控制过热， 产能可提高 25， 单 位 面 积 生 产能 力 大 于l oo k g/ M Z 天， 焙 砂 平 均 含 硫 为0. 0 45 左 右 ， 收 尘 效 率 达98 .5 左 右， 焙烧过程铝收率达99以 上。 上述焙烧方法虽然有效， 但这类火法工艺仍然存在下列缺陷 即焙烧反应余热大量流失， 要求使用含酸不溶物低的高品位铝精矿， 为除去有害杂质则往往需要对钥精矿进行化学予处 理 由于铝精矿内含有较高的碱金属或氧化钙， 焙烧中形成的低熔共晶体会导致焙砂富硫 ， 第五届全国 稀有金属学术交流会湖南 长沙2 006 年n月 于是使处理能力受到限制。 有时出现事故时， 产生的低浓度5 0 污染环境， 也不利于徕的回 收。 再由 于物料在炉膛内 停留时间 较长， 工序存储量大， 还有过多的烟尘循环 一般为给矿 量的 20 。 目 前，我所和国外公司正拟做标准铝精矿的沸腾炉焙烧小型工艺试验，如果 成功， 这种工艺只需常规工艺成本的一半，产量可提高六倍，硫、徕均可回收 。 ② 湿法氧化 近年来在国内外颇受重视的铝精矿湿法氧化过程的新工艺有二 二是碱性料 浆压煮;二是酸性料浆压煮。 湿法分解 氧化 铝精矿常用的氧化剂有氧气、 硝酸、次氯酸钠等。使用纯氧做氧化剂 时， 反应可在亚硫酸介质中 进行， 但对于标准铝精矿， 需在1 0 一 2 0bar氧分压下， 于2 5 0 一 3 00℃ 浸出可得到较高的分介率，而在2 25℃小于1 0 b ar氧分压时，分解率仅为93 左右。 单纯用氧作氧化剂只有在高温 1 80℃以上 高压 氧分压达4 0 一 50大气压 才能获得较 高的铝精矿分解率。又由于反应最终P H 二 0 ，液相残留铝较高，需作进一步处理。而且对铝 精矿的粒度要求很严。 用N aC1 0 3 作氧化剂， 可以 得到较高的 分解率， 但N aCIO3 的消耗量高达铝精矿的1 0 一 15 倍，要求生产设备体积庞大，生产效率显然不高。 硝酸作为氧化剂可以明显降低分解过程中的温度和氧分压。国内有人曾做过这类研究， 半工业性试验表明在 1 50℃ 左右， 氧分压 10 一 巧大气压，添加适量硝酸， 2 小时，其精矿 分介率 可达99 以 上。 全部的 徕 和1 0 一 巧 的 铝 进入液相 M o 之 2 0 幼 ， 溶液可 萃取回 收。 固 相中含M 。 夕5 ，5 切. 1 。 常压下添加硝酸的半工业试验表明适量较大的硝酸用量，90℃， 3小时，可以 得到上 述同样效果，但硝酸耗量太大。 硝酸分介钥精矿时，尤其应注意矿中的黄铁矿的含量，该矿对分解过程影响很大。 分析 认为黄铁矿在分介过程中优先于辉铝矿被硝酸氧化。因而过程中硝酸损耗量较大。 曾用 Mo 4 7 . 6 ，C u 2. 68，F e 43 ，P b . 0 9 ，死二 0. 0 8 ，R e C .0 0 6 其它金属和 约4 一 5 的脉石一次浸出得固相 Mo 0 3 . H Z O ，产出的七铝酸钱纯度达99.9 5 和N H 派 e O 4 。 初步研究证明，此法所生产出的铝酸按，大大提高了产品细晶粒度组份的含量。 硝酸氧化法分介率高，萃取分离能回收99以上的徕，所用硝酸可部分再生。分介压力 和温度适中。从工业角度来看，宜于处理各类铝精矿。 国外曾研究用N aOH或N H 3 O H来进行高压氧浸出过程， 此法分介率较高， 绝大部分铝、 徕进入液相 95 铝进液相 脉石和其它有色金属进入残渣， 但整个过程须在2 00℃， 3 00一 00 磅 / 寸2 氧化下 进行。 类似的碱性料浆氧压煮还有苏打料浆法。 碱性氧压浸出中， 提高压煮温度可以强化压煮分介过程。 例如 在3 00℃下， 5 分钟就能 得到较好的分介效果。但在实际生产中，工艺条件很难实施。 上述酸、碱性料浆氧压煮的共同 特点是可以获得高于氧化焙烧工艺的回收率，避免了 第五届全国稀有金属学术交流会湖南， 长沙2 006 年11月 二氧化硫的污染， 同时可回收徕。 由于其具有较高的富集能力， 可以处理各类复杂的 低品位 矿石 安徽省冶金科研所做过类似的较多的半工业性试验 。另外浸出渣中也可进一步回收 其它有价金属，高压反应釜的反应热也可加以 利用。 ③ 其它氧化方法 碱熔法 常用的 碱熔法处 理铝精矿的 碱试剂有N aZ C O 3 、 N a N 0 3 、 A12 o 3 、 C ao 及 其混 合物。 曾 经把铝 精矿和N 匆 C O 3 、 N aNo 3 混合物于7 00℃ 熔 融、 固 化、 破碎、 水浸， 铝的 浸出 率 可达99 。 实验中 发 现， 这 个熔融 焙烧过程达到温 度后， 可自 发 进行。 国内 也有厂家用C ao 与钥精矿混合，于回转窑中 焙烧，使锢、徕转化为非挥发性钙盐。 用P H 0 名 一 1 。0 的 稀硫酸 浸出 焙烧物， 从而达到铝和 徕的同 时回 收、同 时减 少5 仇排发。 但 也存在着渣含钥高、渣量大、废水量大等不足之处。 铝精矿的电氧化法 美国一家科研机构曾用电 氧化法氧化铝精矿， 将Mo S 片N aCI 矿浆在双电极电介氧化槽 内 氧化， 可得到 含铝10 一 1 2 幼的 母液。 结果 表明 有988 钥进入液相。 能 耗为13 .7千瓦 . 时磅铝， 用这种方法可以回收 99的徕。综合看来，若能工业化，该工艺将体现出富集能 力强，可除去有色金属杂质，硫化物中的硫转化为硫酸钠，避免了环境污染，能耗也适中。 笔者认为该工艺特别适应于处理低品位复杂矿。 生物氧化铝精矿 随着生物冶金技术的不断成熟， 近些年来， 国内 外学者也将细菌冶金用于处理铝精矿的 研发过程。研究了一种耐热化学自 养体微生物，在 60℃浸出钥精矿。此自 养体对六价铝离 子的 容量为Z oo 0P Pm，当 可溶铝为7 50PPm时， 还 可以 提高。 此方法最大浸出 速率为 6. 6 m g . M 礴天。 如 果 加 上 适 量 酵 母 和 亚 铁 作为 补充 介 质， 则 最 大 浸出 速率 可 提高3 倍以 上。 这类耐热化学自 养体在铝精矿处理工艺上的应用研究， 为细菌冶金在铝冶金方面的应用提供 了可能性。 目 前这类方法尚在试验室阶段， 安徽省冶金研究所也开始对此法的根据和先决条 件进行试验室中的探索。 2 .工业氧化铝的净化 需经净化处理的 标准钥精矿最好的仍含有0 . 1 左右的 重金属杂质， 而导致工业氧化铝中 往 往含 有c u 、 外、 F e 、 N i 、 z n 、 C a 、 M g 、 K 、 N a 等 杂 质。 虽 然 这 类 氧 化 铝 可 直 接 用 于 炼 钢工业， 但对于高级合金钢所用的 铝添加剂、 粉末冶金及催化剂等化学方面所用的 三氧化铝 必须净化。 当 前， 国内 外用于此类净化的 方法一般为三氧化铝升华法和钥酸铰生产过程中净 化法二方面。 国 外曾 用升华法提纯三氧化铝是将铝焙砂加热到 n oo一 12 00℃， 并不断鼓入空气， 升华 的三氧化钥由 气流带入收尘系统， 产品纯度可达99.9 5 。 但对于总铝而言， 仅有6 0 一 70 的 M o 0 3 升华。 该工艺由 于收率低， 高能 耗， 且生 产率受 到 升华速率的限 制， 故不 利于 规模生 产。 但在纯化M o 0 3 和生 产金属铝及含钥金属合金中 钥的回收仍占 有一定的 地位。 第五届全国稀有金属学术交流会湖南 长沙2 006 年n月 湿法净化目 前在国内主要是采用 H C I 一 N H 3 CI 体系、H Z S O 月 一 代 N H 3 2 5 04 体系或 H N 0 3 一 刊H 3 N 0 3 体系以 及H C I 一 润氏CI体系。 实践证明H C I 一 入 H 3 cl体系浸出工业氧化铝可 以 获得最高的杂 质浸出 率和最小的铝损失 0.0 9 。 另一种湿 法 净 化 方法是工 业氧化铝* 破碎叶 4 0 q二 次 焙烧*水 浸除 杂。 事实证明 经二次 焙烧后的 纯 氧和富 氧条 件下 氨浸率高 达 99 以 上. 过程中 耗氧量 极小， 氧可循 环使用。更为重要的是，在二次焙烧过程中，焙烧料中的低价铝及亚铝酸盐全部被氧化成 M o o3或铝酸盐。 杂质金属 如钾、钠的 化合物 可以 迅速完全溶解在水中。 这是普通水浸 工艺 不 可能完成的 。 该工艺水 洗液中 一般 含铝在1 3 一 1 7 留 1 ， 使 用阴 离子交换 树脂回 收铝， 含 铝的 洗 脱母液中c u 、 M g 、 c a 、 Fe含量均小于1 即m 。 除 杂后的 焙 砂， 按正常 条 件进行氨 浸， 氨浸液再 经阳 离子 交 换树脂吸咐， 蒸发结晶 可得杂质 含量小 于s ppm的 高 纯铝酸 钱。 目 前，在净化三氧化铝的工艺中，国内许多厂家已引入萃取和离子交换工艺，如用阳 离子 树 脂除杂、 大 孔 弱碱阴 树脂回收 溶液中 的 铝等 等。 在树脂除杂过 程中， M g 、 C a 的 最佳 吸咐P H 9. 5 一 10.0 ， C u 、 Ni、 Z n 最佳吸咐P H 7. 5 。实践证明，使用合适的树脂完全可以从 浓溶 液中 提取铝， 并同 时 达到除 杂的目 的。 再用合适 浓度的 氨 水反洗， 可得3 309/ I M 。 的 浓 溶液。 离子交换吸咐铝实收率高，劳动强度低， 相对于酸洗*氨浸*酸沉工艺易于自 身 控制，成本低，产品纯度高，污染程度小，符合节约资源和保护环境、清洁生产的方向。 对于铝生产中的溶剂萃取而言，国内外通常使用胺类萃取剂。其应用情况大致如下 ①采用 15 vol 的 正辛酸胺煤油溶液于P H 4 . 5 下， 萃取含铝溶液， 萃余相含铝小于 0 . l m g/l。 所得的 铝 酸 按中 各种阳离 子杂质均小 于1 0Pp m 。 ②对于高压氧分介或酸分介的含铝溶液， 以丙胺酸3 36为萃取剂， 芳香族碳氢化合物 为稀释剂进行萃取， 铝、锌进入有机相，再用N H 3 O H反萃后，使用5 季胺和95 芳香族 碳氢化合物从反萃液中萃取徕，使铝、锌有效分离。 ③ 用 有 机 磷 化 合 物 从 硝 酸 分 介 铝 精 矿 母 液中 M o 咤。 幼 ， 以25 vo1 D B B P 1 0 、 b lZ - 乙 基 磷 酸 的 煤 油 溶 液 进 行 六 级 萃 取 ， N aoH 反 萃 ， 可 得 约50 幼 M 。 的 浓 缩 母 液 ， 铝 收 率 可 达 9 9. 8 ，徕收率99. 1 。 ④ 用 叔胺煤 油 作 萃 取 剂 可以 萃 取 碱融 铝 精 矿的 浸出 液， 残 液中 含M o 0 3 0.5 幼。 3 . 含铝工业三废中 铝的回收 由 于 铝在地球上 含 量仅为Z ppm ， 与 其它 有色金属一 样， 可以 利用的 铝矿资 源逐渐 减少， 铝矿中的品位也在降低。又由于目 前铝价昂贵，铝矿资源分布不均和生产不均是一大特点。 故而在各消费大国中， 正将含铝工业三废作为铝的二次资源进行认真研究。 这其中包括现有 铝冶金工艺中含铝三废、含钥合金废料、含铝催化剂及其它工业含铝三废中铝的回收。 ①钥酸钱生产中氨浸渣中铝的回收 目 前国内铝酸钱生产中的氨浸渣渣率一般在2 0 一 25， 含铝5 左右。 这类渣中铝的主要 存在形态为C a M。 。 4 、 FeM o 0 4 、 M。 仇和M osZ ， 前二项主要是存在于钥精矿中的固有形态， 第五届全国 稀有金属学术交 流会湖南 长沙2 0 06年11月 后二项是由 于氧化处理不完全造成的。国内 厂家对于这种渣的处理方 法很多， 也很有成效。 总结起来， 大致为如下几种工艺过程 加碱焙烧 该过程是将氨浸渣拌入N aZ C O 3 、 N aNO 3 或N a O H ， 在7 00℃以 上的 温度下进行焙烧， 烧 结料再加水浸出，简单流程为 氨浸渣 * 加碱焙烧 一 水浸 * 除硅 * 溶液正常回收铝 重碱浸出 在反应釜内加入过量的N a O H对氨浸渣进行加热浸出，简单过程为 氨浸渣 一 加热加碱浸出 * 溶液除硅 、正常回收铝 压热浸出 在高压釜内 加入苛性碱或矿物碱，加压加热 或通氧 进行浸出， 产出的含铝碱浸液， 回收钥的方法同上。 各厂家对于此类渣的回收方法较多。使用什么样的方法，大都依据工艺流程简单可行， 成本低，回收率高等几个必须特征。 更多的方法简单介绍如下 其一 将氨浸渣二次焙烧使M o O Z 、 Mos 进一步氧化后， 用盐酸处理， 在加热的状态下， 以M o O Z c lZ 的 形 态溶解 所有的 未 溶铝。 浸出 液可以 按正 常方法回 收 钥 金 属。 其二用混合矿物酸按液固比3 1 ，7 5 一 80℃浸出2小时，可使渣中的铝降至0. 44以 下，溶液加碱中和，铝收率可达9 5 一 。 其三 可以 采用以氢氧化按对铝的克分子比大于2 的氨浸溶液浸出铝焙砂， 浸出渣经氧 化焙烧，再以同样的氨液进行浸出，二次渣用N a Z C O 3 溶液浸出， 铝酸钙沉淀，可使铝的总 收率达99. 5 以上。这项工艺较为经济实用。 ② 钥矿山 选矿尾砂的综合回收 钥矿及含铝矿选场往往排出大量含铝0 . 1 一 5 的选矿尾砂，曾经有人进行从辉铝矿选矿工 艺的 极 细矿泥中 回收 铝的 半 工业性实 验。 在电 解槽内， 于3 00酬N a CI溶液中 用o cl 一 或O C I-z 氧化含钥1 ， 5 C u ， 23 5 的极细矿泥。 过滤N aZ M o 0 ; 溶液， 浸出 渣再N aZ C O 3 溶液浸出。 结果是在最佳条件下有一 10 0 的铝被氧化。滤渣经浮选后得到18 C u ，1 .5 钥的精矿。 另有人用H Z S O 壮H Z S O 3 溶液从含铝0 . 1 一 0 . 12的选矿尾砂针铁矿中浸出回收94的铝， 溶液经吸咐剂吸咐，氨水洗提。 曾 经做过将含铝镍矿尾砂与相当尾砂重量的1/ 2 0 一 1/ 30的N a O H混合，加水调制后制团， 在5 4 0 一 8 70℃下锻烧，使铝转变为可溶性铝盐，冷却后水浸提铝。 总之，诸如此类含铝选矿尾砂，排放量大，组成复杂，含钥量低。我们对此应该根据其 含钥量和组成， 选择经济的、 合理的、 适宜于工业规模生产的回 收工艺。 同时也是考虑到尾 砂中其它有价元素的综合利用。 ③ 铜冶炼渣中铝的回收 第五届全国 稀有金属学术交流会湖南 长沙2 0 06年11月 在炼铜转炉渣、 铜精炼反射炉渣和炼铁渣中往往含有0 . 1 一 0. 5 M 。 。 转炉渣中铝固溶于呈 玻璃体的硅酸铁相中， 而铜精炼反射炉渣中的铝则呈微粒状分布于玻璃体硅酸铁相中。 回收 这类硅酸铁中的铝， 由于硅酸铁在稀酸和苛性碱液中的稳定性， 使之用典型的水冶工艺回收， 即不合适， 又不经济。 如果将这类渣在 1 10 0 ℃空气中焙烧，使橄榄石硅酸铁氧化成 FeO 、 F e 2 0 3 、 5 1 0 2 、 M o 0 3 。 M o 与C a 的 反 应生成了 在0 .S N酸内 N 匆 5 0 4 、 KZS o4、 H 2 s 0 4 可溶 介的C a M o 0 4 。而FeO和硫酸的反应则慢多了。由于存在大量的51 0 2 ，用苛性碱浸出反应 慢， 且选择性差， 试剂耗量大， 0. 5 N的残5 0 4 浸出4 个小时， 可浸出50的铝， 而用N aoH 溶液浸出 六日，铝浸出率为90。 ④ 钢铁废料中铝的回收 由于铝金属产品70以上用于钢铁工业，因此含铝废钢铁中钥的回收应当引起我们的足 够重视。 对于含钥耐热钢、 耐热合金、 耐蚀合金。 用升华法回收其中的铝是较为传统的方法 之一。对于这类废料， 在高于6 00℃下氧化升华M 0 0 3 时，其中所含的氧化铝和氧化铁反应 形成低熔点复合氧化物。 这种氧化物的产生， 不仅降低了 氧化铝的升华速度， 而且降低了氧 化钥的回收率。为了解决这个问 题，由此而派生出下列工艺过程。 A .氯化溶介一溶剂萃取 国内 外科研人员曾将上述合金废料用H cl和C 12 进行氯化溶解， 用有机磷或胺类萃取剂 从得到的金属氯化物混合液中萃取Mo 、 Fe， 再用稀H CI反萃得到铁的氧化物、 氢氧化物与 钥的氧化物混合沉淀物。 对于反萃液的处理， 可以 将沉淀物与用含铝或硅的含铝废催化剂混合， 置于防止氧化铁 熔融的温度下，升华回收氧化钥。 B 。火法除杂*氯化溶介 对于含铝的镍一钻系耐热合金车屑和磨屑中的钥， 可在这类合金屑中安比例添加石灰石 和萤石，置于电 炉中， 吹氧熔融， 造渣除去Ti、 AI、 51等， 再将金属熔体水淬得Ni、 C 。 、 M。 、C r 合金粉体，将该合金粉体氯化溶介， 所得的溶液经三级萃取。0. 3 N H CI的反萃液用 5 N a 0 H中和， 得到沉淀物中M o3 2 . 1 、 F e 二 2 2 .3 、 N i 荀.04， C o 0 .0 0 2 、 C 厂0 .0 0 8 。 也有在 含铝钢熔体中 加 入 碱金属 或碱土 金属氧化物， 吹氧造成Li Z M o O4、 N a Z M o 0 4 、 B e M 。 认、 M g M o 04炉渣， 或添 加 氧化铁和石灰 造渣， 再 从渣中 回收 铝。 ⑤ 含钥废催化剂中铝的回收， 在油脱硫和烯烃聚合物的 生产中， 广泛采用含铝催化剂和钥钒混合催化剂。 发达国家中 催化剂用钥一般为铝总耗量的5 以 上。目 前从催化剂中回收铝有下列方法 催化剂通常用 铝作载体。 例如笔者曾 经将组成为4. 68 的M 。 ，1 .06 的C 。 ， 2 。 19 的AI， 3 . 86 的F e ， 4. 3 5 的硫的废催化剂，置于 1 10℃干燥后，磨至一 150目，置于压力釜中，用N 场O H浸取 一小时， 钥收率可达9 0 ， 而铝则不被浸出。 第二种方法是用N aoH ， N aZ C O 3 等碱性物质 与催化剂混合后焙烧， 使其中的铝转变成可溶性铝酸钠， 然后水浸回收铝。 为保证获得不含 铝的铝，曾经将废催化剂与碱在6 0 0 一 8 00℃下焙烧， 在保证的温度下，用过量的矿物酸浸液 第五届全国稀有金属学术交流会湖南。 长沙2 0 0 6 年 11月 在沸点附近酸化以沉淀铝。 但对含N i 、 C 。 的废催化剂而言， 在使用上述工艺时Ni、 C 。 分离较为复杂。 只能再次处 理 。 对于含V的含铝催化剂，由于钒钥在加碱焙烧的过程中， 易形成低熔点复合盐，物料易 粘结， 使焙烧难以 充分， 又由 于 催化剂载 体以A b O 3 、 51 仇为 主， 使得浸出 液中 载体成份分 离困难， 容易造成M。 、 V的损失。 曾经使用组成为10 V ， 4 ， 1 M O ， 3 .5 N i 记。 ， 13. 0 5 ， 6. 7 C，以A 1 2 0 3 为载体的废催化剂与适量的 硫酸盐混合制成球状，置于回转窑中焙烧后， 再用苛性钠溶液浸出。 V 、 M。 、 Ni十 C O 的浸出率分别为. 8 ， 98， 0 . 1 0 ， 而采用N a O H 或 N 处 C 0 3 在同等条件下焙烧同 类催化剂时，水的浸取液中， V 、Mo 、AI 的浸出率分别为 93. 5 ，97. 1 ，1 .2 。上述试验证明，添加硫酸盐的焙烧工艺克服了上述缺点。即使将此 工艺用在以M。 、 V为主要成份的废催化剂的焙烧时，也不会出现粘结现象，而且浸出时， AI 几乎不进入溶液。可以很方便地从浸出液中分离出各种有用成份，同时也可以在最佳的 条件下获得最高的钒、 铝浸出率和相当于碱焙烧料1 /4 5 的最低的A l 的浸出率。 此时得到的 含有M O 、 V的 溶液， 可以 通过萃取、 氨盐复分介， N H 4 5 认沉淀分离 N 场 v 伪， 离 子交换回收铝。 另外，经苏打焙烧的A l， 毛 任 ‘ M o 系废催化剂碱性滤液中的铝和铝的分离的另一方法是 向滤液中通入适量C O Z 气体以 沉淀A I O H 2 。 ⑥ 低浓度含钥废液中铝的回收 在净化铝精矿、 钥酸钱生 产及含铝矿物的处 理过程中， 往 往会产生 大量的 含铝0 . 1 一 5 幼 的废水， 这类废水的排放， 不仅污染环境， 而且造成大量的宝贵有价资源的流失。 当前从这 类废液中回收钥的主要工艺途径有 无机盐工艺 即钥的钙盐、 钡盐、 硫化物沉淀以及氢氧 化铁沉淀法。 钥酸按络合物共沉淀工艺。 另外还有 有机络合沉淀法、 有机吸咐法、 萃取、 离子交换 法等等。 这些工艺人们熟悉程度较高，加之前面已多有描述，故在此不再内赘叙。 三.对目 前和将来精典工艺的推荐 凭借30年来在钥冶金行业的实践和理论， 笔者认为从资源节约、 环境保护、 清洁生产、 节能降耗、简化工艺、降低成本⋯等方面，钥冶金工艺的方向 性工艺如下 1 ，产能大、能制酸、收率高的沸腾炉焙烧铝精矿工艺; 2 .使用铝精矿的低压浸出 一萃取分离的新工艺; 3 .铝酸钱密封氨浸新工艺; 4 .离子交换净化铝酸钱溶液新工艺 5 。碱浸钥 焙砂 。离子 交换 或萃取 *高 纯M 。 几新 工艺; 6 ，萃取、离子交换回收低浓度溶液中钥的新工艺; 7 .开展铝冶金的生物冶金工艺的试验与研究; 第五届全国稀有金属学术交流会湖南 长沙2 0 06年11月 8 .开始电 氧化法生产M 。 伍新工艺的 研究 9 .本文中所描叙的适合各企业的、又切实可行的工艺。 结 束 语 实践证明强调资源节约、环境保护、发展循环经济可以有效地缓解资源约束矛盾， 减轻环境压力， 提高经济增长的质量和效益， 增强企业自 身的竞争能力。 在铝冶金行业实 践中，许多企业在这方面已 经迈出了实质性的步阀，积累了一些经验，值得我们学习。 循环经济， 本质上是一种生态经济， 它要求人们运用生态学的规律来指导人类的社会经 济活动。 过去的传统经济是一种由 “ 资源一产品 一废弃物” 单方面流动的线性经济。 人们不断 地从大自 然中 索取物质和能源， 继尔又把污染和废物全部排放到水源、 空气和土壤中， 对资 源的利用是一次性的， 对环境的污染是长久的。 其最终结果就是把资源持续不断地变成废物 来实现经济的数量型增长。 而循环经济要求把经济活动组织成一个“ 资源一产品 一废弃物一 再生资源一再生产品” 的循环生产新模式的反馈式流程。把包括钥金属在内的所有资源和能 源在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久的利用， 从而达到对铝金属的利用“ 减量化、 。 再利用、资源化” 。