高铁赤泥中铁的盐酸浸出研究

高铁赤泥中铁的盐酸浸出研究

摘要

随着我国经济的持续快速发展，对支持国民经济可持续发展的第一、二大金属铁、铝的消费也越来越大，导致国内铁矿石和铝土矿石供需矛盾突出，资源严重短缺，对国内外资源的依存度越来越大。赤泥是铝土矿经强碱溶出氧化铝后所产生的废矿渣，主要

成分有Fe

2O

3,

Al

2

O

3

,SiO

2

,CaO,TiO

2

,REO等。每生产1t氧化铝约产生0.8-1.5t赤泥，我国

累积堆存量达到2亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。

为回收赤泥中的铁，决赤泥污染和占地问题，研究了用盐酸溶出废赤泥中的氧化铝和氧化铁的工艺，考察了赤泥的焙烧、盐酸与赤泥的液固比、盐酸的浓度、酸浸时间、酸浸温度及酸浸方式对赤泥中氧化铝、氧化铁浸出率的影响. 结果表明: 赤泥不需要焙烧，盐酸与赤泥的液固比5∶1, 盐酸的浓度为7mol/L，酸浸温度在100℃左右, 酸浸时间为60 min, 酸浸方式为二次浸出,氧化铁的浸出率为98.39%。

关键词：高铁赤泥；氧化铁；浸出率

High-speed rail iron red mud of hydrochloric acid leaching

Abstract

With China’s sustained and rapid economic development, the most important metal which to support the sustainable development of national economy-iron and aluminum which consumption is also growing. Because of the domestic iron ore and bauxite ore supply and demand contradiction is highlighting, the shortage of resources, the dependence on foreign resources become more and more seriously. Red mud is the production process of alumina bauxite after dissolution of alumina produced waste slag. It main componentsas follow: Fe2O3,Al2O3,SiO2,CaO,TiO2,REO etc. Each it alumina production create about 0.8-1.5red mud. The cumulative stack stock to reach 2 tons. Red mud amount storage, not only occupy the land and waste of resources, but also easy to cause environmental pollution and potential safety hazard.

In order to recycle iron in red mud，and solve the problems that red mud po llutes the environment and occupies large areas of land，the processes of extracting iron oxide from wast red mud with hydrochloric acid is investigated by studying the influences of baking of red mud，liquid - solid ratio of hydrochloric acid to red mud，the concentration of hydrochloric acid，reaction time，reaction temperature，ways of extracting on the leaching ratios of alumina and iron oxide. The results showed that the red mud does not need to be baked. The leaching ratios of iron oxide reach 98.39% respectively under the conditions that the liquid- so lid ratio of hydrochloric acid to red mud is 5∶1, the concentration of hydrochloric acid is 7 m o l/L, the reaction time is 60 minutes, the reaction temperature is about 100 ℃, and the way of extracting is two - step extracting.

Key words:high—iron-content red mud，; iron oxide; leaching ratio

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

1. 绪论 (4)

1.1 铁的性质及应用 (4)

1.2 铁矿石资源概况及分布 (5)

1.3 赤泥中铁的回收工艺 (7)

1.3.1 焙烧法 (8)

1.3.2 溶剂萃取法 (8)

1.4 赤泥的性质及利用现状 (9)

1.7 赤泥生产铁的意义 (12)

2. 实验部分 (13)

2.1试验仪器和试剂 (13)

2.1.1试验主要仪器 (13)

2.1.2 试验中主要试剂 (13)

2.1.3赤泥浸出 (14)

2.1.4赤泥渣的物相分析 (15)

2.1.5 赤泥渣的差热分析 (16)

2.1.6粒度分析测试 (16)

2.2试验分析方法 (17)

2.2.1 铁的测定 (17)

3.试验方案 (19)

3.1.1验装置图 (21)

4结果与讨论 (22)

4.1 盐酸与赤泥的液固比对氧化铁浸出率的影响 (22)

4.2 盐酸的浓度对氧化铁浸出率的影响 (22)

4.3 酸浸温度对氧化铁和氧化铝浸出率的影响 (23)

4.4 酸浸时间对氧化铁浸出率的影响 (23)

结论 (24)

参考文献 (25)

致谢 (27)

外文原文................................................................................................................................. 28-33翻译......................................................................................................................................... 34-42

1. 绪论

1.1 铁的性质及应用

铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列第四位，仅次于氧、硅和铝在自然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的铁都以化

合物的状态存在。铁的主要矿石有：赤铁矿Fe

2O

3

,含铁量在50%至60%之间；磁铁矿Fe

3

O

4

,

含铁量60%以上，有磁性，此外还有褐铁2Fe

2O

3

.3H

2

O、菱铁矿FeCO

3

和黄铁矿FeS

2

，它们

的含铁量低一些，但比较容易冶炼。我国的铁矿资源非常丰富，著名的产地有湖北大冶、东北鞍山等。生物体中也含铁，每人平均含铁量为4.5g左右，地下水中也含铁。

铁是有光泽的银白色金属，硬而有延展性，熔点为1535?C沸点3000?C，有很强的铁磁性，并有良好的可塑性和导热性。铁分为生铁、熟铁和钢三类。生铁含碳量在1.7%至4.5%之间，生铁坚硬耐磨，可以浇铸成型，如铁锅、火炉等。所以又称为铸铁。生铁没有延展性，不能锻打。熟铁含碳量在0.1%以下，近似于纯铁，韧性很强，可以锻打成型，如铁勺、锅炉等，所以又叫锻铁。钢的基本成分也是铁，但钢的含碳量比熟铁高，比生铁低，在0.1%至1.7%之间。钢兼具有生铁和熟铁的优点，即刚硬又强韧。

铁能在高温下吸收氢生成固溶体。在温度高于800℃时铁能与少量氮反应，但反应速度很慢，在温度超过400℃时很容易与氨气反应，生成Fe

2

N，这是钢铁表面氮化生成硬保护膜层的反应原理。铁容易和大多数非金属在适当高温下反应生成二元化合物。铁与氧的反应取决于反应条件。新还原出来的微细铁粉在空气中就会自燃，块状铁在温度

超过150℃时在干燥空气中就开始氧化，在过量氧气中生成的主要产物是Fe

2O

3

和Fe

3

O

4

，

高于575℃和低氧空气中则主要氧化产物为FeO。铁与硫或磷反应时放出大量的热，分别生成FeS和Fe

3

P。卤素则可在较低温度（约200℃）与铁反应，氟、氯和溴与铁反应

生成Fe（Ⅲ）化合物FeX

3，而碘只生成Fe（Ⅱ）化合物FeI

2

。

从铁的标准电极电势看，铁是个中等活泼的金属，单质铁在酸性溶液中是一种还原剂，而在碱性溶液中则是一种更强的还原剂。依照铁的电极电势在电位序中的位置，它可以从稀酸中置换出氢气，能从铜（Ⅱ）盐溶液中置换铜，本身转化成铁（Ⅱ）盐。氧化性酸，如硝酸、冷稀酸仍可与铁生成铁而铁（Ⅱ）盐，但热浓酸只能生成铁（Ⅲ）盐，在冷的浓硫酸或浓硝酸中会发生“钝化”而不与之继续反应。铁与许多金属有一重要差别，即不容易形成汞齐。

铁在高于500℃时可以快速地同水蒸气反应放出氢气，温度低于570℃时生成的氧

化物是Fe

3O

4

,而高于？时则生成FeO,二氧化碳同样能与铁反应生成这两种氧化物（取决

于温度条件），铁粉还能在一定条件下与一氧化碳反应生成挥发性的剧毒化合物五羰合铁Fe(CO)

5

。

铁的锈蚀是铁与空气和水发生作用生成水和氧化物的过程，锈蚀是一种电化学过

程。反应如下：

O2+2H2O+4ｅ-→4OH-2Fe—→2 Fe2+++4ｅ-

溶液中的Fe2+和OH-在氧气的作用下便生成了黄棕色的水和氧化铁（Ⅲ）沉淀物铁锈。防止铁器生锈的方法之一是在表面涂刷阻锈剂，如氢氧化钠、磷酸钠或铬酸钾溶液，还

有一种“磷酸盐化处理”，是将铁器浸置在磷酸锰或磷酸锌溶液中，使铁表面生成一层

磷酸铁保护层。还有一种防锈的方法是在铁表面遮镀上一层其它金属，如镀锌铁、镀锡

铁等。涂刷红铅漆或油漆也是常用的方法。

铁（Fe）位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，在自然界中铁有Ⅱ及Ⅲ价态，其中Ⅱ

价态最为常见。铁的原子序数为26，相对原子量为55.847，在地壳中的平均含量为4.2%，占已知元素平均含量的第四位。

纯铁为质软、具有光泽和韧性的银白色金属，其最高纯度可达99.99%，密度7.87g/cm3，熔点1539℃，沸腾温度2740℃，熔化热12506J/mol，莫氏硬度60～70，强

度极限323～392Mpa，弹性模数205800Mpa。在冷、热状态下，铁均具有塑性应变的特性。

铁能与氢、氧、硫、磷、碳、氮发生化学作用。铁吸收氢后其硬度、弹性和稳定性

范围均会增大。铁与硫化合将会变脆；铁与氮结合可增强其表面防腐性、耐磨性及抗疲

劳性，在铁中加入不足1%的磷，可提高铁的硬度，并可保持足够的韧性（但含磷大于1%时，脆性急增）；铁与碳熔合生成铁碳--铁和钢，碳可增大铁的硬度、强度和电阻，减少

塑性和韧性。

钢铁是国防、工业、农业、交通运输、建筑等国民经济各个领域中应用最广泛和用

量最大的一种金属，是工业的基础产业。目前钢铁品种达数万种，如铸造生铁、合金生铁、钢板、钢管、型钢、钢丝、钢材等是由钢锭或连铸坯经压力加工（如轧制、锻造、

冲压、挤压、冷板等）而成的。而钢则是由炼钢生铁（含碳量1.7～４.3%）加工而成的。一个国家的钢铁生产水平，反映和标志着国家工业化的程度。

1.2 铁矿石资源概况及分布

铁矿石是钢铁生产的必需原料, 由于近来钢铁产量的不断增长, 铁矿石消耗逐年增大。1970 年全球铁矿产量约9.9亿吨 , 到1995 年产量增长到10.29 亿吨 , 1997年全球铁矿产量已近10.69亿吨。虽然1998 年和1999 年铁矿石产量有所下降, 但根据目前钢铁生产发展趋势, 铁矿石产量在今后几年仍将继续增长, 预计2001 年全球铁矿产量将达到11.7亿吨。

在铁矿石生产中,亚洲铁矿石产量位于世界第一位,在1997年世界总产量中亚洲占了32 %,南美占21 %,大洋洲占15 %,前苏联为13 %,北美占11 % ,其他地区占8 % 。中国是世界最大的铁矿石生产国, 年产铁矿石2. 4 亿吨左右, 巴西和澳大利亚仅次于中国, 铁

矿石年产量均在1. 5 亿吨以上。其他主要铁矿生产国还有俄罗斯、印度、美国、乌克兰、加拿大以及南非等, 年产量分别在7 500～3 000万吨。由于铁矿石生产的不断扩大, 世界铁矿石贸易也相当活跃, 近来每年铁矿贸易在4 亿吨以上。

巴西和澳大利亚是70 年代崛起的铁矿石生产大国, 也是当前世界最大的铁矿石出口国, 1999年铁矿石出口分别为1.4亿吨和1.3亿吨 ,分别占世界总出口量的30 % 左右。印度和加拿大是仅次于巴西和澳大利亚的铁矿石出口国, 1999 年出口量分别达到3000 万

吨和2 600 万吨以上, 分别占世界总出口量的7 %和6 %以上。世界上最大的铁矿石进口国是日本,全国的铁矿石来源主要靠进口, 每年进口铁矿1.2亿吨左右。中国虽然是铁矿石生产大国, 但也是铁矿石进口大国, 目前每年进口5700万吨左右。德国每年进口铁矿石4

000 万吨左右, 韩国每年进口3550 万吨左右,其他主要铁矿石进口国是英国、法国、美国和意大利等, 铁矿石进口量分别在2 000～1500万吨。

目前我国电炉钢产量仅占钢总产量的18 % 左右, 钢铁生产主要靠铁矿石, 因此我国铁矿石生产处于非常重要的地位。

我国铁矿资源的特点是含铁品位低, 质量差,98 % 铁矿石资源铁品位低于35 % , 且开采难度大, 井下开矿的比例占26. 52 % 。

随着我国钢铁工业的发展, 铁矿石产量有了大幅度地增加。1949 年全国铁矿石产量仅为59 万吨 ,1953 年国家开始对铁矿山进行建设, 重点建设了鞍钢大孤山、弓长岭、武钢大冶、本钢南芬、包钢白云鄂博铁矿、海南田独和石绿铁矿等。近几十年, 新建和扩建了太钢尖山、太钢马耳岭、重钢平川、马钢高村、鞍钢齐大山、上海梅山二期等。到1995 年底, 国家对矿山基本建设的投资, 累计达200 多亿元, 建成了40 多座重点矿山, 200

多座地方国营矿山, 350 多座地方乡镇矿山和2 300 多个私人小矿山,形成了2. 5 亿吨

以上的生产能力, 成为世界铁矿石生产的第一大国, 在1999 年, 我国铁矿石产量达到2. 3～2. 4亿吨。但我国铁矿资源缺乏, 80 %的矿山老化, 新增能力不够, 且矿山的生产条件恶化, 开采难度大, 露天矿的比例下降( 露天开矿的比例为73. 48 % ) , 生产率低, 成本高等, 虽然在铁水产量逐年增加( 1999 年达到1.2 亿吨 ) , 对铁矿石需求不断增加的有利形势下, 近几年我国铁矿石产量却维持在2.4 亿吨左右, 而铁矿石的进口量却逐年增加。因此我国铁矿石自给率逐年下降, 由80 年代初的89 %, 下降至如今的70 % 左右。目前我国进口的铁矿石主要来自于澳大利亚、巴西和印度等国家。随钢铁工业的发展我国铁矿石进口量不断扩大, 1957 年我国开始进口铁矿石, 当时铁矿石进口只有23.17 万吨 , 到1965年进口量为103.25 万吨 ,1985 年为1024万吨 ,1990年为1419.12万吨,1993 年为3302万吨 , 1998年增加到5851万吨。

我国幅员辽阔，分布有从超基性—基性—中性—酸性—碱性各时代的各类岩浆(喷发)岩；沉积了从太古宙到第四纪各个时代的地层，包括各种沉积岩系、火山沉积岩系、沉

积变质岩系，成矿地质条件复杂多样，为不同类型铁矿的形成创造了条件。我国目前具

有工业意义的铁矿床，按其成因可分为沉积变质型铁矿、岩浆型铁矿、接触交代-热液型

铁矿、火山岩型铁矿、沉积型铁矿和风化型铁矿等6种主要类型。各类型铁矿的储量分

布按照2006年铁矿查明资源储量统计。

（1）沉积变质型铁矿床

这类铁矿床又称受变质沉积型铁矿床，是我国最重要的铁矿类型，查明资源储量335.19亿吨，约占全国铁矿查明资源储量的55.2％，主要分布于吉林东南部、辽宁鞍山—本溪、冀东、北京密云、晋北、内蒙古南部、豫中、鲁中、皖西北、江西新余、陕西

汉中、湘中等地。

（2）岩浆型铁矿床

这是一类与基性、基性-超基性岩浆作用有关的矿床，以其铁矿物中富含钒和钛，通

常称为钒钛磁铁矿矿床，查明资源储量96.03亿吨，占15.8％。按照成矿方式可以分为

两类：A.岩浆晚期分异型铁矿床，由岩浆结晶晚期分异作用形成的富含铁、钒、钛等残

余岩浆冷凝而成的矿床。主要分布于我国四川省攀枝花地区，称之为“攀枝花式”铁矿床。B.岩浆晚期贯入型铁矿床，为岩浆晚期分异的含铁矿液沿岩体内断裂或接触带贯入

而成。主要分布于我国河北省承德地区，称之为“大庙式”铁矿床。

（3）接触交代-热液型（矽卡岩型）铁矿床

该类型铁矿床通常称为夕卡岩型矿床。主要赋存于中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐

类岩石(含钙镁质岩石)的接触带或其附近，夕卡岩型铁矿床查明资源储量81.51亿吨，

占13.4％。这类铁矿在我国分布十分广泛，主要集中在河北省邯(郸)—邢(台)地区、鄂

东大冶以及山东莱芜、临汾、闽南、滇中等地区，是我国富铁矿石的重要来源。

（4）火山岩型铁矿床

这类铁矿床是指与火山岩、次火山岩有成因联系的铁矿床。成矿作用与富钠质的中

性(偏基性或偏酸性)、基性火山岩侵入活动有关。以成矿地质背景为基础，按火山喷发

环境，可分为陆相火山-侵入型铁矿床和海相火山-侵入型铁矿床，火山岩型铁矿床查明

资源储量23.77亿吨，占3.9％。

（5）沉积型铁矿床

它是出露地表的含铁岩石、矿物或铁矿体，在风化作用下，被破碎、分解，搬运到

低洼盆地中，有的经过机械沉积，有的经过沉积分异作用(包括化学分异作用)沉积下来。铁矿物或铁质富集达到工业要求时，即形成沉积铁矿床。这种类型铁矿床具有“广、薄、难”的特点，即矿层分布面积广，厚度薄，矿石多为赤铁矿、菱铁矿，含磷高，难选。

根据铁矿床形成的沉积环境，可分为海相和湖相两类沉积矿床。我国沉积型铁矿床主要

分布于冀北（宣龙式）、鄂西-湘西北（宁乡式）等地，沉积型铁矿床因较难利用而工业

价值较小。沉积型铁矿床查明资源储量56.23亿吨，占9.3％。

（6）风化淋滤型铁矿床

本类矿床包括原生铁矿体、玄武岩和含铁质岩石或硫化矿体，经风化淋滤、残坡积

堆积形成的铁矿床，风化淋滤型铁矿床查明资源储量占我国铁矿总量的比重很小。风化

淋滤型铁矿床查明资源储量3.76亿吨，占0.6％。

矿床多产于铁矿或硫化矿顶部及其附近的低凹处或山坡上。矿体形态多不规则。矿石矿

物有褐铁矿、假象赤铁矿等。矿床规模以中、小型为主，但埋藏浅，矿石含铁量较高，

易于开采，是地方和群众开采的主要对象。在我国两广、福建、贵州、江西等省区都有

分布。

（7）其它类型铁矿床

这类矿床主要包括内蒙古白云鄂博和海南石碌铁矿。其它类型铁矿床查明资源储量10.77亿吨，占1.8％。

按铁矿石工业类型分，我国目前主要可利用的铁矿石工业类型如下：

按照2006年铁矿查明资源储量统计，磁铁矿石（308.33亿吨，占全部铁矿查明资

源储量50.8％）、钒钛磁铁矿石（105.18亿吨，占17.3％）、红矿（包括赤铁矿石、褐

铁矿石、混合铁矿石、菱铁矿石和镜铁矿石合计查明资源储量180.12亿吨，占29.7％）、其它类型铁矿石（13.63亿吨，占2.2％）。

1.3 赤泥中铁的回收工艺

随着我国铁矿资源的日益紧缺，从资源充分利用的角度来考虑，进行赤泥中含铁成

分的提取分离研究更有现实意义。

据报道，在高炉炉料中添加赤泥可以提高烧结体的产能和烧结矿的强度。这种方法既可以利用废物，又可以提供产品质量，但一般掺量在10%左右。

1999 年，赣州有色金属研究所和平果利铝业公司按照国家“九五”重点科技攻关“赤泥综合利用技术研究”专题，在平果铝业公司生产技术处的组织下进行半工业性试验工作。选用2 台SLON 型脉动高梯度磁选机作为选别设备，采用一粗一精全磁选流程建成一条生产能力为2 t/h 的半工业试验生产线。该生产线半工业性试验72h 连续运转平均指标为：

赤泥含TFe 19.00%，获得铁精矿产率12.28%、含T

54.70%，回收率85.36%。

Fe

赤泥中高含量氧化铁的存在，制约了拜耳法沉降槽通过能力的提高，直接影响拜耳法生产能力的提高。为了增加沉降系统的通过能力，同时综合回收赤泥中的铁矿物，中南大学研究开发了赤泥选矿新技术，达到了一举三得的目的。该技术的主要实施方案是：第一步，实施赤泥与矿砂的选别，即初选过程，粗选出的矿砂通过两次分离洗涤，得到含铁量在30% ~ 40%（含铁量随着矿石品位的不同而有所变化）的赤泥砂；第二步进行磨矿，实现有用矿物和其他矿物的脱离，为粗选创造条件；第三步实施铁矿和尾矿的选别，精选矿物进行分离后，得到产品铁矿石，达到赤泥选铁的目的。他们认为，采用脉动高梯度磁选进行赤泥中铁矿物的分选，选出的铁精矿中铁含量达到56%，回收率达到了90%以上，同时流程简单，易于操作。

平果铝业公司和广西冶金研究院联合进行了以平果铝土矿拜耳法赤泥为原料，以煤为还原剂，进行直接还原炼铁的试验研究。其工艺流程是将赤泥和煤混合、制团、干燥、然后进行还原焙烧，最后磁选制取海绵铁。按此工艺流程和技术，年处理35 万吨的平果铝厂拜耳法赤泥，每年可产海绵铁8.34 万吨，但没有该技术应用于生产的消息。到现在为止，已提出的从赤泥中回收铁的工艺有焙烧法和溶剂萃取法两类。

1.3.1 焙烧法

工艺基本原理如下：

3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 (1)

C+CO2=2CO (2)

1/4Fe3O4+CO=3/4Fe+CO2 (3)

高温条件下，煤粉中的碳与二氧化碳反应生成一氧化碳。一氧化碳再将Fe2O3还原成强磁性的Fe3O4为后续的磁选创造条件。

试验方法：将干燥后的拜耳赤泥放入磨矿皿磨至325目占70%左右，按一定比例与还原煤粉（200目）混匀，用粘结剂制成直径为2～5mm球团。然后将球团在高温（900～1100℃）条件下置于箱式电阻炉中还原焙烧，使赤泥中非磁性的Fe2O3转变为强磁性的Fe3O4和少量的γ- Fe2O3和微量的有磁性的元素铁，[1]继而采用磁选机进行磁选。焙烧完成后，迅速将焙烧产物倒入冷水中冷却至室温，再用研磨皿将其研细，置于电磁波振荡器中振荡15min，进行磁选并分析铁精矿和尾矿的成分。通过测定精矿、尾矿中Fe2O3含量来选择理想的试验条件。

1.3.2 溶剂萃取法

对于溶液中铁的分离，常见的方法主要冷冻法[2]、黄铁矾法、针铁矿沉淀法[3]等。冷冻法仅能除去大部分的铁，达不到高净化的要求；黄铁矾法及针铁矿法等不仅造成了溶液中新的杂质，还可能产生新的二次污染。除此之外，开始于20世纪40年代的溶剂萃取法对于溶液中的除铁也越来越成熟。溶剂萃取是利用有机溶剂（有机相）从基本上与其不相溶的溶液（水相）中把某种物质提取到有机相，再从有机相转到另一水相的方法[3]。萃取法具有选择性高、能耗低、分离效率好和污染少等优点。

目前铁的萃取技术在盐酸体系已经比较成熟，但是对于硫酸体系萃铁的工艺研究较少。铁的萃取剂可分为很多种，目前研究较多的主要有：有机羧酸、有机磷酸等酸性萃

取剂；高分子量的伯、仲、叔胺及季铵盐等碱性萃取剂；醇、醚、酯、酮、亚砜、磷酸酯等中性萃取剂[4]。针对硫酸介质萃取铁的萃取剂主要有二（2－乙基己基）磷酸（P204）、2－乙基己基酯（P507）、Versatic10、二（2,4,4－甲基戌基）膦酸（Cyanex 272）伯胺、叔胺等,它们对铁的萃取效果较好，但存在选择性差以及反萃困难的问题。磷酸三丁酯（TBP）是盐酸介质萃取铁的有效萃取剂。在低浓度的盐酸介质中，TBP与Fe3+形成FeCl

3

?q TBP的萃合物；在高浓度的盐酸介质中，形成HFeCl4?q TBP?h H2O。铁的萃取率随水相中Cl—浓度的增加而增大，同时TBP对钛、铝的萃取能力很低，综合考虑，选择在硫酸介质中添加Cl—离子的方式改变萃取体系，以使得在盐酸体系中具有良好萃取效果的磷酸三丁酯（TBP）得到应用。

1.4赤泥的性质及利用现状

赤泥是以铝土矿为原料，碱法生产氧化铝过程中产生的极细颗粒，为强碱性固体废物，按目前氧化铝生产所用铝土矿的品位，每生产1吨氧化铝，大约产生0.8～1.3吨以上的赤泥。目前我国对于赤泥的综合利用率仅为4%，自1954年国内第一家氧化铝厂－山东铝厂投入生产以来，赤泥累积堆存量已经达到2亿吨之多。随着氧化铝产量的增长以及铝土矿品位的降低，赤泥的年产生量还将不断增加，预计到2015年，赤泥累计堆存量将会达到3.5亿吨[5].目前对于赤泥的处理，主要是在堆场堆放，筑坝湿法堆存，或者将赤泥脱水干燥后干法堆存。赤泥的堆放不仅是占用了大量的土地，同时干法堆放的赤泥形成的粉尘到处飞扬，污染了大气环境；湿法堆存赤泥中化学成分渗入土壤，造成土地碱化，甚至污染地下水造成严重的生态环境问题[6]。因此尽早的利用赤泥，不仅可以很好的解决资源的问题，同时还能够维护好生态环境。

为搞好赤泥的利用，首先必须认识赤泥的物理化学性质。赤泥根据其来源可分为烧结法、拜耳法、联合法赤泥。在世界范围内，以拜耳法生产氧化铝为主要方法，因此以拜耳法赤泥为主要研究对象。拜耳法赤泥具有胶结的孔架结构，主要由凝聚体、集粒体和团聚体三级结构构成，三者之间存在凝聚体孔隙、集体粒孔隙、团聚体孔隙，使得赤泥的比表面积较大，而且因铝土矿品位及生产工艺使得不同赤泥差别比较悬殊。此外赤泥一般具有粒度小、塑性好、含水量高、压缩性高、pH值高等特性[7]。

赤泥的主要成分为Fe

2O

3

、Al

2

O

3

、TiO

2

、SiO

2

、Na

2

O及少量的稀土元素，因原料铝土

矿的成分不同，赤泥的成分也存在着很大的区别。世界各地赤泥平均成分[8，9]如表1-1。

表1-1 世界各国不同氧化铝厂赤泥的主要化学成分Table 1-1 Red mud ingredients in different alumina manufacturers all over the world

国家产地主要成分（质量百分数）

Fe2O3Al2O3TiO2 SiO2Na2O 澳大利亚40.50 27.70 3.50 19.90 1-2

美国美国铝业30.40 16.20 10.11 11.14 2

阿肯色州55.6 12.15 4.5 4.50 1.5-5.0 印度铝业公司20.26 19.60 28.00 6.74 8.09

国家铝业45.17 27.00 5.12 5.70 3.64

印度铝业35.46 23.00 17.20 5.00 4.85

湾区铝业33.80 15.58 22.50 6.84 5.20 中国山东铝业35.2 23.8 1.6 19.8

信发30.2 22.5 12.4 21.3

苹果铝业35.9 19.5 9.6 18.5

开曼铝业12.3 26.7 7.5 19.5

匈牙利38.45 15.20 4.60 10.15 8.12

牙买加50.9 14.20 6.87 3.40 3.18

苏里南24.81 19.00 12.15 11.90 9.29

德国38.75 20.00 5.5 1300 8.16

赤泥中不同成分的含量使得赤泥的性质及利用的价值也有着很大的区别。氧化钠含量较高的赤泥，具有很强的碱性。利用赤泥的碱性可以作为改良酸性土壤的pH值，降低土壤中重金属含量，增强土壤中微生物的活性，促进植物生长的优良化学改良剂[10，11]。此外，赤泥还可以利用其碱性消除煤燃烧排出的废气-二氧化硫及二氧化碳[12，13]。

氧化铁和氧化铝含量较高的赤泥，可以采用酸溶法提取其中的铁、铝有用金属。鲁

桂林，迟松江等[14]采用6mol/L的盐酸，在液固比为4，酸浸温度为109℃，酸浸时间1h，二次浸出的条件下，氧化铁和氧化铝的浸出率达到98.39%和89.00%。李小斌，肖伟[15]

等采用焙烧、浸出的方法回收赤泥中的氧化铝及氧化铁，在最佳焙烧条件下，氧化铝回

收可达89.71%，铁回收率和磁铁矿的品位分为60.67%和61.78%。刘万超，杨家宽[16]等

研究了直接还原焙烧赤泥后，磁性分离还原其中的铁，然后利用剩余的铝硅渣作为建筑

材料。在碳矿比为18:100，添加剂6:100，焙烧温度为1300℃持续110min的条件下，

氧化铁富集率达88.77%，金属化率97.69%，回收率81.40%；然后剩余的铝硅渣与消石

灰混合后的试样，抗压强度可达24.10MPa。孙静，王家伟等[17]采用添加氯化铵的方法回

收赤泥中的铁，在赤泥与氯化铵配比1:0.65，焙烧温度400℃持续2h的条件下，铁的回

收率可达80%。中铝广西分公司已经开始了工业化利用赤泥的项目。在2009年3月初，广西分公司已经成功的回收了近1000吨品位达到55%的铁精矿，铁的回收率为21.29%。赤泥中除了铁、铝有价金属之外，还有赤泥中钛也是值得提取利用的有价金属。张江娟[18]对赤泥采用两段酸浸法浸出赤泥中二氧化钛，先用5mol/L的HCl浸出赤泥中铁、铝、钙、钠等，过滤后的赤泥渣采用92%的浓硫酸进行酸解，再对酸解液进行水解，得到纯

度为95%的钛白。姜平国等[19]先采用低浓度的盐酸浸出赤泥，在终点为pH值为3时脱除

80%的钙，然后利用6mol/L的硫酸在80℃～95℃范围内，搅拌速度100r/min的条件下浸出3h后，从赤泥中浸出80%以上的钛。S.Agatzini-Lenardou等[20]采用6mol/L的硫酸、温度为60℃、液固比为20的条件下对赤泥进行酸浸，二氧化钛的浸出率为64.5%。王琪，江林[21]采用直接硫酸浸出赤泥中铁、铝和钛的工艺中，将粒度为0.15～0.18mm的赤泥在600℃时焙烧5h后，在硫酸浓度为12mol/L，温度为60℃，液固比为5的条件下酸浸1h 后，二氧化钛的浸出率为54.3%。

除了直接从赤泥中提取有用金属外，还可以利用赤泥中铁、铝含量较高的特点，化学合成絮凝剂。陈静、王军等[22]利用赤泥与铝土矿酸浸液制备的赤泥复合剂具有良好的除藻降浊效果，对太湖水华藻去除率达到了97.3%，原水浊度去除率达到了95%；对海洋小球藻和三角褐指藻去除率达到了99.1%和98.9%。邱小香[23]利用酸浸赤泥的方法，对高铁赤泥液固比为10，温度为85℃，浸出3h的条件下的浸出液，在一定温度下添加碱液进行聚合得到的聚合氯化铝铁能有效的处理高悬浮物的污水。罗道成、易平贵等[24]以赤泥为原料在常压通氧，硫酸浓度为35%，液固比为5.5，温度为90℃，浸出2h后得到的酸浸液与稀释的硅酸钠溶液混合后陈化2h后得到的据硅酸铁铝混凝剂能有效去除制革厂废水中的COD、色度和SS等。此外，Snigdha Sushil[25]等研究了赤泥中氧化铁的组成结构、赤泥的高比表面积、烧结性、耐毒性和低成本等特点，可以将赤泥作为一种商业用催化剂。

对于铁、铝含量较低的赤泥，脱碱后可以作为建筑材料及公路建设材料。卜天梅、李文化等[26]对烧结法赤泥脱碱后（碱含量在1%以下），添加一定比例的活性物质、石灰石、沙石、铁矿粉、粉煤灰等搅拌均匀后煅烧一定时间，再与石膏、粉煤灰按一定比例配制成为优质水泥。李大伟，张道全等[27]将赤泥与粘土按4:1的比例混合后成型，在1020℃下进行烧结，获得了符合国家标准的方砖。卓瑞峰[28]以赤泥为主要原料，添加一定比例的粉煤灰、矿渣、脱硫石膏以及瓷化剂等混合均匀后静力压实，常温养护制备的CBC道路基层材料，能够应用于各种等级的道路基层。杨家宽、肖伟[29]基于赤泥制成陶瓷、水泥等产品需要烧结而使得成本过高，不能广泛应用的问题，研究了以未经焙烧的赤泥作为原材料与粉煤灰、沙子、石灰、石膏及普通硅酸盐水泥混合后，制成的赤泥砖达到了国内一流标准。

综上所述，国内外对赤泥的综合利用，都作了大量卓有成效的研究工作，但是对于赤泥大范围的工业生产应用一直未能实现。其主要的原因是：

1、缺乏大量消纳赤泥和具有产业竞争力的关键技术。赤泥具有碱性强、比表面积大、各种组分互相包裹、嵌布等特征，使其综合利用难以借鉴其他领域一些成熟的工艺、技术和设备，在我国尚未形成高效利用和适于大规模推广的技术支撑体系。

2、缺乏相应标准，产品市场认可度低。当前，已经开发出的部分赤泥综合利用产品，由于缺少国家标准或行业标准的支撑，如赤泥作建筑材料，只有参照其他同类产品标准，市场认可度低，造成产品应用受到限制，难以大规模推广。

3、缺乏针对性的扶持政策。在我国现行财税优惠政策中，未充分考虑赤泥强碱性，造成综合利用难度远大于其他工业废渣的特殊性，缺乏有针对性的扶持政策，导致生产企业利用赤泥的积极性不高。

对赤泥的综合利用重视程度不够。赤泥综合利用是氧化铝企业的非主营业务，处于产业的末端，经济效益差，多数企业采取一堆了之的处置方式。赤泥堆存的环境风险和安全隐患具有长期性和隐蔽性，导致企业和相关部门的重视程度不够，难以产生较好的经济效益。同时赤泥中含有多种有价成分而且数量较大，仅考虑单一的利用赤泥提取有

价成分、制造水泥及建筑材料等，既浪费了资源又不能很好的解决对环境造成的污染。因此，对于赤泥的利用，必须综合考虑赤泥中高附加值产品及生产成本的问题。

1.7赤泥生产铁的意义

由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质等原因，对于赤泥的无害化利用一直难以进行。多年来世界各国专家对赤泥的综合利用进行了大量的科学研究，但此类研究进展不大。因此，赤泥废渣的处理和综合利用成为一个世界性的大难题。而目前对赤泥的销纳主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，但随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量也日益增加，堆存处置所带来的一系列问题随之而出，造成了严重的环境问题。

全世界每年排放赤泥约 6000 万吨，我国仅上述五大氧化铝厂，年排出的赤泥量就达 600 万吨，累积赤泥堆存量高达 5000 万吨，而其利用率仅为 15%左右[1]。赤泥堆存不但需要一定的基建费用，而且占用大量土地，污染环境，并使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成资源的二次浪费，严重的阻碍了铝工业的可持续发展。目前国内外氧化铝厂大都将赤泥输到堆场，筑坝湿法堆存，靠自然沉降分离使部分碱液回收利用。另一种方法是将赤泥干燥脱水后堆存，我国的平果铝业公司主要采用干法堆存，虽然减少了堆存量及可增加堆存的高度，但处理成本增加，并仍需占用土地，同时南方雨水充足，也容易造成土地碱化及水系的污染。

赤泥在堆放过程中除了占用大量土地外，还由于赤泥中的化学成分入渗土地易造成土地碱化、地下水污染，人们长期摄取这些物质，必然会影响身体健康。赤泥的主要污染物为碱、氟化物、钠及铝等，其含量较高，超过了国家规定的排放标准（《有色金属工业固体废物污染控制标准》GB5058-85）。

由于赤泥中含有大量的强碱性化学物质，稀释10倍后其pH值仍为11.25～11.50(原土为12以上)，极高的pH值决定了赤泥对生物和金属、硅质材料的强烈腐蚀性。高碱度的污水渗入地下或进入地表水，使水体pH值升高，以致超出国家规定的相应标准，同时由于pH值的高低常常影响水中化合物的毒性，因此还会造成更为严重的水污染。一般认为碱含量为30~400 mg/L是公共水源的适合范围，而赤泥附液的碱度高达26348mg/L，如此高碱度的赤泥附液进入水体，其污染不言而语，赤泥对生态环境的不良影响必须给予高度的重视和认真的研究。

因此，堆存量不断增大的赤泥所造成的越来越严重的环境污染，已使赤泥综合利用成为了炼铁工业一项急需解决的难题。

2. 实验部分

2.1 试验仪器和试剂

2.1.1试验主要仪器

本试验中使用的主要仪器如表2-1所示

表2-1试验主要仪器

Table 2-1 The main instrument test

仪器名称规格型号仪器厂家

电热鼓密封干燥器101-1AS型北京市永光明医疗仪器厂电子天平EL204型梅特勒-托利多仪器（上海）有限公

司

可见分光光度计SP-723/723PC型上海光谱仪器有限公司恒温水浴箱LH586-3型上海市沪西仪器厂精密增力电动搅拌器JJ-1型常州国华电器有限公司

循环水式真空泵SHZ-D(Ⅲ)型巩义市予华仪器有限责任公司箱式电阻炉SX2-2.5-12型上海实验电炉厂

封闭电炉MB型北京科伟仪器有限公司

调温电热套ZDHW型北京中兴伟业仪器有限公司

此外使用的其他仪器为：三口烧瓶、冷凝管、烧杯、分液漏斗、温度测量装置、升降装置、分样筛等。

2.1.2 试验中主要试剂

试验中主要使用的试剂分为试验用试剂和分析用试剂，分别列于表2-2表2-3

表2-2试验用试剂

Table 2-2Laboratory reagents

试剂名称规格厂家浓盐酸分析纯(36.0-38.0%) 永飞化工厂

浓氨水分析纯(25.0-28.0%) 太原市晋源化学试剂厂

氢氧化钠分析纯(＞96%) 天津市恒兴试剂制造有限公司

氯化钠分析纯(＞99.5%) 天津和成源商贸有限公司

表2-3分析用试剂

Table 2-3 analysis reagents

本实验以赤泥和盐酸为主要原料,赤泥组成见表2-4。

表2-4 赤泥的组成(质量分数)

Table 2-4

Chemical compositions of red mud and red mud slag

由表1可知，盐酸与赤泥反应后，赤泥中的铝、铁、钙、钠及稀土元素与盐酸反应溶入浸出液中而减少。赤泥中SiO 2基本不与盐酸发生反应，因此以SiO 2的质量作为定量，

比较反应前后赤泥中TiO 2的含量，发现赤泥渣中TiO 2的含量未达到与其成比例的富集百

分量。其原因主要是赤泥中Ti 以钙钛矿的状态存在，盐酸浓度较大的条件下，钙钛矿与盐酸部分反应生成TiOCl 2。TiOCl 2在溶液中随酸度变化而改变溶解度，当酸度较低时发

生水解析出TiO 2的水合物留在沉淀中；当酸度较高时固液分离进入溶液中。

2.1.3赤泥浸出

本实验利用废赤泥与盐酸在常压下反应，在加热和搅拌的条件下，赤泥中的Fe2O3与盐酸溶液反应,进行酸浸。 酸溶后铁以水合离子形式存在,反应如下：

Fe 2O 3 + 6HCl + 9H 2O = 2 [ Fe(H 2O)6]Cl 3

维持浸出液酸度，使溶出的铁、铝不至于水解。

(1) 氧化铁的测定

在酸性溶液中，用氯化亚锡将三价铁还原为二价铁，过量的氯化亚锡与氯化汞

应，然后用重铬酸钾标准溶液滴定。

主要化学反应如下：

2FeCl3 + SnCl2 = 2FeCl2 + SnCl4

SnCl2 (过量) + 2HgCl2 = SnCl4 + Hg2 Cl2 ↓(白色绢丝状)

6FeCl2 + K2 Cr2O7 + 14HCl = 6 FeCl3 + 2CrCl3+ 2KCl + 7H2O 试 剂 名 称 规 格 试 剂 名 称

规 格 22≥≥氯化亚锡 分析纯(≥98.0%) 草酸 分析纯(≥99.8%) 重铬酸钾 分析纯(≥99.8%) 盐酸羟胺

分析纯(≥99.5%) 氟化钾 分析纯(≥99.0%) 乙二胺四乙酸

分析纯(≥99.5%) 乳酸 分析纯(≥99.0%) 钼酸铵

分析纯(≥99.0%) 乙酸 分析纯(≥99.0%) 乙酸锌

分析纯(≥99.5%) 钛标准溶液 1000μg /ml 二氧化硅标准溶液

100μg /ml 邻菲罗啉 分析纯(≥99.5%) 钨酸钠

分析纯(≥99.0%)

2322322含量% 19.74 9.14 5.95 36.96 3.44

6.44 0.016

(2) 滤液中氧化铁含量的测定

取25 mL 测氧化铝用的滤液，放入250 mL 的锥形瓶中，加体积比为1∶1的盐

酸10 mL ，加热至微沸，在摇动下滴加二氯化锡至黄色消失，再过加1滴。 迅速

置冷水浴中冷却至室温，加二氯化汞5 mL 混合均匀，放置3 min ，加硫磷混酸10

mL 及二苯胺磺酸钠8滴，以重铬酸钾标准溶液滴定至呈兰紫色经30 s 不消失即

为终点。

滤液中氧化铁的质量分数(% )为

式中：V ′为重铬酸钾标准溶液的消耗量， mL ；C ′为重铬酸钾标准溶液的浓度，

mol/L ；m 为赤泥试样的质量， g 。

2.1.4赤泥渣的物相分析

拜耳法赤泥的物相主要有:钙钛矿、赤铁矿、磁赤铁矿、一水硬铝石、针铁矿、

三水铝石、三羟铝石、诺三水铝石、板钛矿经过盐酸浸出后赤泥渣的物相会发生

明显的变化，采用日本岛津公司的RV6500X 射线衍射仪测得的赤泥渣的X 射线衍

射图谱如下： 0102030405060708090

-20

20

40

60

80100120140160180

△▽▽

▽

▽―板钛矿△△△―诺三水铝石◇◇◇◇―三羟铝石▼▼▼▼―三水铝石●●

●●―针铁矿■■■■―一水硬铝石◆◆◆◆―磁赤铁矿▲▲▲▲―赤铁矿★★★

★ ―钙钛矿衍射强度，C o u n t s 2θ∕°

2.1.5 赤泥渣的差热分析

采用北京恒久科学仪器厂生产的HCT-2微机差热天平在未用保护气体保护的情况下，以15℃/min 的升温速率从室温加热到1100℃，对赤泥渣进行了分析，得到赤泥渣的TG-DTA 分析图谱。图2-2和图2-3分别为赤泥渣的热重分析曲线和赤泥渣的DTA 分析曲线。由图2-2可以看出，从室温到260℃之间发生的失重速率较快；在260℃－500℃之间的失重速率缓慢；在500℃－800℃之间试样的重量不发生变化；在800℃－1100℃之间，试样的重量缓慢增加。结合赤泥渣的物相及图2-3中DTA 分析曲线可知，在室温到260℃之间的失重，主要是脱除赤泥渣的表面水；在260℃－500℃之间的失重，主要是水铝石、水硅铝铁矿等含水化合物脱除结晶水；此外钙钛矿CaTiO 3在600℃由立方晶型吸热转变为正交

晶系；在500℃－800℃之间，发生了吸热反应，重量未发生明显变化，主要是固相物质钙铝酸钠等发生的分解反应；在800℃－1100℃，发生了吸热反应，主要是试样中的物质发生氧化反应使得物重缓慢增长。

热流率/m j ·s -1温

度/℃m θ/℃

赤泥原样品的DSC 曲线 赤泥原样品的TG 曲线

2.1.6粒度分析测试

采用BT-9300H 型激光粒度分布仪对研磨好的试样在酒精的介质中进行分析，得出了赤泥渣粒径分布图和赤泥、赤泥渣的粒度分布表。图2-4为赤泥渣的粒径分布曲线。

2.2 试验分析方法

本实验中主要涉及的试验过程是盐酸浸出。酸浸过程需要分析氧化铁的浸出率，因此首先对氧化铁的含量做出精确的测定。氧化铁的测定方法主要有重量法、滴定法、分光光度法、和极谱法等，根据浸出液中铁含量及实验室条件采用分光光度计法。赤泥的成分比较复杂，酸浸后的溶液中包含有铁、铝、硅、钛等成分，因此净化溶液中的钛、铝、硅等成分获得纯净的含铁溶液需要测定其中钛、铝、硅的含量。溶液中钛、铝的含量较大，可以滴定的方法对其测定；而硅的含量较低但对溶液的影响较大，对其测定的方法采用分光光度计法。

2.2.1 铁的测定

溶液中铁的含量不同，铁的测定方法随之改变。在溶液中铁含量较高时采用滴定法，而溶液中的铁含量较低时则采用分光光度法。

(1) 重铬酸钾化学滴定法

① 测定原理

将待测溶液稍微加热后，用SnCl

2

将大部分Fe3+还原，以钨酸钠作为指示剂，再用

还原剂TiCl

3

还原剩余的Fe3+，反应如下：

2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+（2-1）

Ti3++Fe3+=Ti4++Fe2+（2-2）

稍过量的TiCl

3

溶液即可将六价钨还原而出现钨蓝的颜色，钨蓝可以加入少量Cu2+作催

化剂用空气氧化的方法除去，然后采用二苯胺磺酸作为指示剂，用K

2Cr

2

O

7

标准溶液滴

定Fe2+：

6Fe2++ Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O （2-3）

当Fe2+完全被氧化后，过量一滴重铬酸钾标准溶液使二苯胺磺酸钠指示剂由还原型变成氧化型，溶液呈现紫色。

② 分析步骤

准确移取适量溶液，置于250 ml锥形瓶中，加10 ml浓盐酸，滴加SnCl

2

溶液至

溶液呈浅黄色，用蒸馏水淋洗瓶壁，加入15滴Na

2WO

4

溶液加热至微沸，滴加TiCl

3

溶液

至溶液出现蓝色，过量一滴后，冷却至室温，用水稀释至150 ml左右，待蓝色褪尽，（若褪色较慢，可加0.4%CuSO

4

作催化剂），1分后加入10 ml硫磷混酸，5滴二苯胺磺

酸钠，用K

2Cr

2

O

7

标准溶液滴定至稳定的紫色。根据K

2

Cr

2

O

7

标准溶液用量及浓度计算出

溶液中铁的浓度。

（2）邻菲啰呤分光光度法

① 测试原理

二价铁在较宽的pH范围内与邻二氮菲发生反应而使溶液呈橙红色，且显色稳定；当溶液中二价铁的浓度改变时，溶液颜色也随之变化。任何一种溶液，对不同波长的光的吸收程度都是不相等的。测量溶液对某一波长的吸光度，对照已知铁标准溶液的浓度与吸光度绘制的工作曲线，从而得到溶液中铁的浓度。

② 测定步骤

取适量标准溶液，放入分光光度计内，在光谱扫描模式下440nm－600nm的扫描范围内进行扫描，选择吸光度最大的波长。用铁的标准溶液配制一组浓度由低到高的待测标准溶液，测定每个已知浓度待测溶液的吸光度。以溶液中二价铁离子的浓度作为横坐标，对应的吸光度值作为纵坐标，绘制工作曲线，然后进行回归计算，获得回归方程，此曲线即为铁的标准工作曲线。

准确移取定量待测溶液，配制成可测溶液，测定吸光度，以回归方程计算出溶液中铁的含量。（在测定过程中，吸光度控制在0.3～0.8之间，测量的数据误差小。若测定的吸光度不在此范围，适当改变稀释倍数，确保数据准确。）

3.试验方案

盐酸浸取赤泥渣中氧化铁的过程是回收氧化铁的产量及质量的关键步骤，因此在酸浸试验中主要讨论酸浸反应的动力学和酸浸最佳条件。为此设计两组实验：单因素实验和正交实验。

单因素实验：量取盐酸置于带有搅拌装置和冷凝装置的反应器中，然后加入试样后采用恒温加热装置升温到设定温度后保温。反应达到设定的时间后滤出滤液，用分光光度法测量氧化铁含量。正交实验：按照上述操作，采用不同的盐酸浓度、反应温度、液固比及反应时间设计出正交实验，分析影响酸浸过程的因素，进一步选择出酸浸的最优条件，由此设计的正交实验见表

表3-1 正交实验因素及水平

Table 3-1 Factors and levels of orthogonal test

2 70 60 5 4

3 80 90 6 5

4 5

90

100

120

150

7

8

6

7

表3-2 正交试验表

2019～2020学年度苏锡常镇四市高三教学情况调查化学试题与答案

2019～2020学年度苏锡常镇四市化学高三教学情况调查(一) 注意事项： 1.本试卷分为选择题和非选择题两部分，共120分。考试时间100分钟。 2.将选择题的答案填涂在答题卡的对应位置上，非选择题的答案写在答题卡的制定栏目内。可能用到的相对原子质量：H 1 C 12N 14O 16Na 23Cl Ca 40Fe 56I 127 选择题 单项选择题：本题包括10小题，每小题2分，共计20分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 实行垃圾分类，关系生活环境改善和节约使用资源。下列说法正确的是() A. 回收厨余垃圾用于提取食用油 B. 对废油脂进行处理可获取氨基酸 C. 回收旧报纸用于生产再生纸 D. 废旧电池含重金属须深度填埋 2. Mg(NH)2可发生水解：Mg(NH)2＋2H2O===N2H4＋Mg(OH)2。下列表示相关微粒的化学用语正确的是() A. 中子数为8的氧原子：18 8O B. N2H4的结构式： C. Mg2＋的结构示意图： D. H2O的电子式： 3. 下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是() A. NH4Cl溶液呈酸性，可用于去除铁锈 B. SO2具有还原性，可用于漂白纸张 C. Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料 D. Na2SiO3溶液呈碱性，可用作木材防火剂 4. 室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是() A. mol·L－1 HCl溶液：Ba2＋、Na＋、AlO－2、NO－3 B. mol·L－1 MgSO4溶液：Al3＋、H＋、Cl－、NO－3 C. mol·L－1NaOH溶液：Ca2＋、K＋、CH3COO－、CO2－3 D. mol·L－1Na2S溶液：NH＋4、K＋、ClO－、SO2－4 5. 下列实验操作能达到实验目的的是() A. 用向上排空气法收集NO B. 用装置甲配制100 mL mol·L－1的硫酸 C. 用装置乙蒸发CuCl2溶液可得到CuCl2固体 D. 向含少量水的乙醇中加入生石灰后蒸馏可得到无水乙醇 6. 下列有关化学反应的叙述正确的是() A. 铜能与FeCl3溶液发生置换反应 B. 工业上用Cl2与澄清石灰水反应生产漂白粉 C. 向NaOH溶液中加入过量AlCl3溶液可得到氢氧化铝 D. 实验室用MnO2与mol·L－1的盐酸加热制取氯气 7. 下列指定反应的离子方程式正确的是() A. 用Na2CO3溶液处理水垢中的CaSO4：Ca2＋＋CO2－3===CaCO3↓ B. 用稀硝酸洗涤做过银镜反应的试管：Ag＋4H＋＋NO－3===Ag＋＋NO↑＋2H2O C. 用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O

赤泥资源化利用进展的研究

赤泥资源化利用进展的研究 李冬，潘利祥，赵良庆，史利芳，吴轩 （中节能六合天融环保科技有限公司，北京100085） 摘要：氧化铝工业产生大量的赤泥，赤泥的回收和综合利用对解决当前赤泥大量堆存有着重要现实意义。本文论述了从赤泥中提取有价金属如铁、铝、钛、钪等的研究状况，以及赤泥在建筑、环保、农业三个领域中的综合利用情况。由于赤泥排放量巨大且富含各种可回收利用的物质，从赤泥中提取高附加值产品以及开发能大量消耗赤泥的技术是赤泥资源化今后发展的重要方向。 关键词：赤泥；有价金属；建筑领域；环保领域；农业领域 1 引言 赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的最主要固体废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥。按生产工艺主要分为烧结法赤泥、拜耳法赤泥以及联合法赤泥。赤泥的产量因矿石品位与生产工艺不同而异，大体上每生产1t氧化铝同时产出0.6~1.8t。目前，国内赤泥年排放量超过3000万t，除少部分应用于水泥生产、制砖等外，大多露天筑坝堆存，现今国内赤泥累积堆存已超过亿吨。赤泥堆场建设不仅占用大量土地，而且维护费高昂，加重了氧化铝生产成本。另外强碱性、高盐度的赤泥废液向地下渗透，造成周边土壤盐碱化及地下水源污染；而裸露的赤泥容易引起粉尘污染，危害人类及其它动物的健康，同时恶化生态环境。同时，赤泥又是一种资源，含有大量的有用矿物。其主要组分是SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2、K2O等，有用成分占总量75%以上，同时还含有少量锌、磷、镍、镓、锗和钒等元素。因此，对赤泥进行回收及综合利用既能解决其带来的生态环境问题，又能带来可观的社会经济价值，具有重要的现实意义。 目前，国内外赤泥的资源化综合利用回收主要体现在四个方面：提取有用组分，如铁、钛、钪、铝等有价金属；用于建材生产，如生产水泥、砖、微晶玻璃、路基材料、填充材料等；用于环保领域，如污水净化、大气脱硫、土壤修复等；用于农业生产，如生产农用肥、改良能耕土层。本文从上述方面对目前赤泥回收及综合利用技术及现状进行描述。2赤泥中提取有价金属 2.1赤泥中提铁技术 拜耳法赤泥中铁平均含量最多，可达32%左右。其赋存状态主要以弱磁性的赤铁矿Fe2O3为主，其次为FeO。因此，可采用物理选矿技术对赤泥中铁进行回收，最主要的方法是采用高磁场强度磁选机。中铝广西分公司采用两道高梯度磁选机等设备组成串级磁选生产线，对赤泥中铁进行别选，富集，每年可得到品位达55%以上的铁精矿22.88万t，这些从赤泥中提选的铁精矿作为钢铁冶炼工业的原料，每年实现销售收入5866万元。采用熔炼技术回收赤泥中铁，主要是将少量赤泥与铁矿石混合再进入高炉中熔炼，虽然此方法能回收赤泥中少量铁，但从环保角度考虑，增加了炉渣处理的难度，不符合社会的可持续发展。直接还原焙烧技术是近几年研究的热点，直接还原铁或叫海绵铁，同样可作为炼钢原料使用。北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室[1]，采用模拟转底炉法，用无烟煤、氟化钙分别做还原剂，将焙烧温度控制在1400oC下12min，可从高铁赤泥中分离出珠铁和渣。转底炉法直接还原回收赤泥中铁技术，不仅使赤泥中铁回收率高，还有利于对赤泥中其它金属进行回收，目前该技术已在美国实现工业化生产，但国内尚在实验室阶段。 2.2脱碱提铝技术 赤泥中铝的赋存状态为铝硅酸钠（Na2O.mAl2O3.nSiO2.xH2O），含量在5%～20%左右。国内矿源产生的赤泥，可采用联合法回收，总回收率及产品质量均达到世界水平，而进口矿源产生的拜耳法赤泥，因其

铁矿石中铁含量测定方案

重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量（无汞法） 一、实验目的 1. 掌握重铬酸钾法测定亚铁盐中铁含量的原理和方法； 2. 了解氧化还原指示剂的作用原理和使用方法。 二．原理： 经典的重铬酸钾法测定铁时，每一份试液需加入饱和氯化汞溶液10mL，这样约有480mg 的汞排入下水道，而国家环境部门规定汞的允许排放量是0.05mg·L-1，因此，实验中的排放量是大大超过允许排放量的。实际上，汞盐沉积在底泥和水质中，造成严重的环境污染，有害于人的健康。近年来研究了无汞测铁的许多新方法，如新重铬酸钾法，硫酸铈法和EDTA 法等。本法是新重铬酸钾法。 新重铬酸钾法是在经典的有汞重铬酸钾法的基础上，去掉氯化汞试剂，采用钨酸钠作为 指示剂指示Fe3＋还原Fe2＋ 的方法。试样用硫－磷混酸溶剂后，先用氯化亚锡还原大部分Fe3＋，继而用三氯化钛定量还原剩余部分的Fe3＋，当Fe3＋定量还原成Fe2＋ 之后，过量一滴三氯化钛溶液，即可使溶液中作为指示剂的六价钨（无色的磷钨酸）还原为蓝色的五价钨化合物，俗称“钨蓝”，故使溶液呈现蓝色。滴入重铬酸钾溶液，使钨蓝刚好褪色，以消除少量还原剂的影响。“钨蓝”的结构式较为复杂 定量还原Fe3＋时，不能单用氯化亚锡，因为在此酸度下，氯化亚锡不能很好的还原W(Ⅵ)为W(V)，故溶液无明显颜色变化。采用SnCl2-TiCl3联合还原Fe3＋为Fe2＋

，过量一滴TiCl3与Na2WO4作用即显示“钨蓝”而指示。如果单用TiCl3为还原剂也不好，尤其是试样中铁含量高时，则使溶液中引入较多的钛盐，当加水稀释试液时，易出现大量的四价钛沉淀，影响测定。在无汞测定铁实验中常用SnCl2-TiCl3联合还原，反应式如下： 2Fe3++SnCl42-+2Cl-=2Fe2++SnCl62- Fe3++Ti3++H2O=Fe2++TiO2++2H+ 试液中Fe3＋已经被还原为Fe2＋，加入二苯胺磺酸钠指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定溶液呈现稳定的紫色即为终点。 三．试剂： (1) K2Cr2O7标准溶液c(1/6 K2Cr2O7)=0.1000mol·L-1 (2) 硫磷混酸：将200mL浓硫酸缓慢加入到500mL去离子水中，再加入300mL浓磷酸中，充分搅拌均匀，冷却后使用。 (3) 浓HNO3 (4) HCl（1＋1） (5) Na2WO4 25％水溶液：称取25g Na2WO4溶于适量水中（若浑浊则应过滤），加入2～5mL浓H3PO4，加水稀释至100mL。 (6) SnCl2溶液10％：称取10g SnCl2·2H2O溶于40mL浓的热HCl，加水稀释至100mL。 (7) TiCl3 1.5％：量取10mL原瓶装TiCl3溶液，用（1＋4）的HCl稀释至100mL。加入少量石油醚，使之浮在TiC l3溶液的表面上，用以隔绝空气，避免TiCl3氧化。

充电桩发展的现状

第一部分充电桩发展的现状 1.概述 目前，珍惜地球.上有限的石油资源，保护人类赖以生存的自然环境，减少 温室气体的排放量，遏制全球变暖趋势已经成为个全世界各国而临的共同话题。 汽车作为现代社会化大工业的产物，为推动人类文明向前跃进做出了巨大贡献，给人类的生活带来了舒适和使捷。根据联合国的统计数据显示，目前汽车的耗油量已占全部石油消耗的75%，同时一也带来了巨大的环境污染。 要缓解这两个日趋严重的两个问题，汽车工业必然向着环保、清洁和节能的方向发展，包括发展清洁替代燃料汽车和电动汽车。 电动汽车在环保、清洁、节能等方而占据明显的优势，据相关统计，电动汽车在能量利用率比燃油汽车高7.5个百分点，污染物排量仅为普通内燃机车的2%一8%，基本无污染物排放。电动汽车具有无(低)污染物律放、噪音低、能效高、维修及运行成本低等优点，它的广泛普及将是缓解大气环境污染和能源紧缺的最有效为一式之一。 2.电动汽车发展现状 电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮于了驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。目前国际国内汽车厂商相继推出了相关的电动汽车产品，主要厂商有比亚迪，万向集团，上汽，奇瑞、大众、丰川、日产等。电动汽车详细可分为三类：即仅以车载蓄电池(或电容)为动力源的纯电动汽车，以多 个车载动力源提供动力的混合功力电动汽车（当前主要是指以内燃机及蓄电池）和以燃料电池为动力的燃料电池汽车。 经过近30年的努力，特别是过去10多年国家汽车生产和消费政策的调整，我国汽车产业呈现爆发式增长，产销规模在1998-2008年的10年间保持了20%以上的年均增幅。目前我国己跃居世界第一大汽车消费国和第三大汽车生产国。我国汽车工业发展为世界瞩目，但在传统燃油汽车领域与发达国家有很大差距，但在新能源汽车上的差距却没有那么大。特别在电动汽车领域，我国企业在关键的电池技术上获得了突破，具备了率先启动产业化的条件，有实现跨越的机会。电动汽车为我国汽车产业缩短差距,实现跨越提供了难得的重大战略机遇。 我国从“十五”时期开始实施新能源汽车科技规划，“863”项目共投入20亿元研发经费，形成了以纯电动、油电混合合动力、燃料电池三条技术路线为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机及控制系统、动力蓄电池及其管理系统、三种共性技术为“三横”的电动汽车研发格局。共计200多家整车及零部件、企业、高校和科研院所，以及3000多名科技人员直接参加了电动汽车专项研发。 经过近十年的发展，我国电动汽车的研发取得明显进展。到2009年，我国已形成约1800项专利，并开发出了多款电动汽车样车。目前，共有48个型号的各类电动汽车获得机动车新产品公告，其中，比亚迪、奇瑞、长安安等企业的插电式和油电混合动力汽车已具备上市销售的条件。电动汽车价我国正在进入快速发展新阶段。 3、电动汽车电池使用现状 纯电动汽车的最大瓶预是电池。电动汽车对电池的要求比较高，高比能、高比功率、快速充电和其有深度放电功能、循环和使用寿命长。铅酸电池作为比较成熟的技术，虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低，但是高的性价比及高倍放电率，成为目前唯一能大批量生成的电动汽车用电池。镍镉电池和镍氢电池虽然性能好于铅酸电池，但是其性价比不高，含垂金属，用完遗弃后对环境会造成严重污染。 目前，越来越多的研究人员选用锂离子电池作为电动汽车的动力电池，因为锂离子动力电池有以下优点:工作电压高（是镍镉电池氢-镍电池的3倍);比能最大(可达165 WH/kg ,是氢镍电池的3倍):体积小;质饭轻;循环寿命长;自放电率低;无记忆效应:无污染等。如果采用锂离子电池，电动汽车成本难以降低。磷酸铁锂电池也是一种锂电池，其比能量不到钻酸锂电池的一半，但是其安全性能高，循环次数能达到2000次，放电稳定，价格便宜，成为车用动力新的选择。

赤泥的市场情况分析

赤泥的市场情况分析 赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产一吨氧化铝，大约产生赤泥0.8—1.5吨。我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝2378万吨，约占世界总产量的30%，产生的赤泥近3000万吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4%，累积堆存量达到2亿吨，每吨每年要花堆存费约50元。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。赤泥综合利用是解决环境污染和安全隐患的治本之策，也是我国铝工业持续发展的必由之路。 目前我国对赤泥的综合利用十分重视，加强赤泥综合利用交流与合作，引进和吸收国外先进经验和适用技术，建立赤泥综合利用技术和经验交流推广机制，促进赤泥综合利用产业良性循环，提升赤泥综合利用水平势在必行，力争2015年我国赤泥综合利用率达到20%。 贵州赤泥情况分析 贵州省由于具有铝土矿资源优势，氧化铝工业正在飞速发展。赤泥累计堆存量约为3000万吨左右。2011年的排放量将达到250万吨，随着清镇广铝、凯里启亚铝业、中电投务川铝业等氧化铝项目的相继投产，每年将以100万吨赤泥排放量递增，至2014年将达到年排放赤泥约500万吨，至十二末贵州省的赤泥堆存量将达5000万吨。由于缺少相应的政策支持，贵州省除了宏大铝业和本公司之外，尚没有

真正实施赤泥综合利用的单位和企业。 为贯彻落实国务院《有色金属产业调整和振兴规划》及工业和信息化部，科学技术部关于《赤泥综合利用指导意见》提高赤泥综合利用率和技术水平，减少赤泥堆存对环境、安全造成的影响，促进赤泥综合利用工作，按照贵州省“十二五”科技发展规划的要求，在整合资源与优势互补的基础上，依托现有关联高等院校、科研院所，组建一家科技研发中心。 贵州将建赤泥墙体材料示范项目，这是一个比较简便易行大量消纳赤泥的项目。 赤泥烧结多孔砖、空心砖项目，生产规模为15～20万m3，采用隧道窑生产工艺和自动化码坯技术，重点解决赤泥湿掺技术。总投资2800～3500万元。赤泥掺量大于30%，消纳赤泥7～10万吨。 根据贵阳粉煤灰烧结空心砖市场价为250元/m3，项目总收入3750～5000万元，利润1500～2000万元。投资回收期两年（不计建设期）。贵阳市年耗墙材（砖）300万m3以上，只按三分之一来计算，年耗赤泥50～70万吨。 山西省赤泥情况分析 山西省为推进赤泥的综合利用，该省出台了《山西省赤泥综合利用第十二个五年规划》，明确指出，到2015年，山西赤泥综合利用率将达15%至20%，年综合利用量力争达到150万吨以上，同时建立1-2个省级产学研结合赤泥资源综合利用技术工程中心，突破3-5项关键技术，推动技术装备升级，建成一批具有带动效益的应用示范和

氧化铝生产主要计算公式

主要计算公式 6.1 配料计算 6.1.1 处理1吨铝土矿应配入的母液量 () 母石灰铝矿石灰铝矿赤石灰铝矿赤 石灰铝矿Rp Rp N Rp CO S S N S S A A V K -??? ??+?+?-= ++++241.1 式中：Ｖ—每吨铝土矿应配入的循环母液体积ｍ３／ｔ矿 Ａ铝矿+石灰—表示碎铝土矿和配入石灰中所含ＡＩ２Ｏ３的量（ｋｇ） Ａ／Ｓ赤—为溶出赤泥中氧化铝和氧化硅的比值 Ｓ铝矿+石灰—为铝土矿和石灰带入的氧化硅的量（ｋｇ） １. ４１—Ｎａ２Ｏ和ＣＯ２的分子量的比值 ＣＯ２铝矿+石灰—铝土矿和石灰带入的ＣＯ２量（ｋｇ） Ｒp —配料Ｒp 值Ｒp=1.17亦为溶出液中ＡＩ２Ｏ３与Ｎａ２Ｏk 的 重量比 Ｒp 母—循环母液中ＡＩ２Ｏ３与Ｎａ２Ｏk 的重量比 注：在磨矿过程中机械损失为0.1% 6.1.2 处理一吨铝土矿应配入的石灰量G 石灰 G 石灰=1吨×1000×15%=150kg 根据贵州铝厂轻金属研究所的溶出试验结果确定的。 ６.1.3 溶出率的计算 1） 实际溶出率η实 η 实 = () ()()()％矿 赤泥 溶出矿 100///?-S A S A S A 2） 理论溶出率η 理 假定在理想溶出条件下，赤泥中的()矿S A /=1，

此时计算的溶出率为理论溶出率。 η 理= () () ()()() ()％％＝矿 矿 矿 赤泥 矿 100/1 /100///?-?-S A S A S A S A S A 3） 相对溶出率η相对 ()%1001 ///%100?--=?= 矿赤泥 矿理实相对）（）（S A S A S A ηηη 4） 净溶出率η净 %100///?-= 矿 末赤 矿净）（）（）（S A S A S A η ６.2 产量的估算 AL 2O 3产量=下矿量×A%矿×η实×（1-5%）×（1-5%） 式中：A%矿——铝土矿中氧化铝含量% η实——铝土矿的实际溶出率% 5%—— 分别为铝土矿的含水率和氧化铝生产过 程损失。 ６.3 赤泥产出率 6.3.1 原矿浆中每吨固体产赤泥量： Q=K × 分赤 固S S t/t 式中：K ——修正系数，考虑到在原矿浆磨制与贮存过程 中有一部分SiO 2进入溶液，使计算赤泥中产出率偏低，K=1.04； S 固——原矿浆（固体）中的SiO 2含量% S 分赤——分离赤泥中SiO 2的含量%

资料整理(赤泥)

碳化钙化 针对高铁、高碱、高铝赤泥的堆存量逐年增加，综合利用难度较大这一世界性难题。东北大学张廷安教授提出采用改变拜耳法赤泥平衡结构的“钙化-碳化-还原提铁”新工艺处理高铁拜耳法赤泥[1-5]。即首先通过钙化处理将赤泥中的含硅相全部转化为钙铝硅化合物即水化石榴石，并使用CO2对水化石榴石进行碳化处理，得到主要组成为硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝，再通过低温溶铝后浸出渣的主要成分为硅酸钙、碳酸钙及氧化铁。赤泥中的铁经“钙化-碳化”处理后可实现充分单体解离，经还原-磁选提铁后即可得到主要成分为硅酸钙和碳酸钙的低碱、低铝、低铁的新型结构赤泥，可直接用于水泥工业。该技术可将拜耳法赤泥中的碱和铝转化为铝酸钠溶液并返回拜耳法工艺，高钙介质体系还原-磁选的方式可有效提高赤泥中铁的回收效率，实现赤泥有价元素的有效回收及综合利用，目前该技术已获国家自然科学基金重点项目（云南联合基金）和国家自然科学基金等项目资助，目前已与国内氧化铝厂及设计单位达成工业化试验合作协议。 参考文献 [1] Basic research on calcification transformation process of low grade bauxite. Zhu X F,Zhang T A,Lv G Z,et al. 2013 T M S Light M etals . 2013 [2] Research on the phase transformation and separation performance in calcificationcarbonationmethod for alumina production. Lv G Z,Zhang T A,Zhu X F,et al. 2013 T M S Light M etals . 2013 [3] Calcification-Carbonation method for alumina production by using low-grade bauxite. Zhang Ting’’An,Zhu Xiaofeng,Lv Guozhi,Pan Lu,Liu Yan,Zhao Qiuyue,Li Yan,Jiang Xiaoli,He Jicheng. TMS Light Metals . 2013 [4]一种消纳拜耳法赤泥的方法[P]. 张延安,吕国志,刘燕,豆志河,赵秋月,牛丽萍,赫冀成. 中 国专利:CN102757060A,

电解法制备高铁酸钾的合成研究

电解法制备高铁酸钾的合成研究 摘要 高铁酸钾具有很强的氧化性、选择性以及环境友好特性。人们发现高铁酸钾可以作为一种高效、无毒的环境友好型多功能水处理剂；高铁酸钾具有很好的选择性，还可用于有机合成；此外，高铁酸钾还可以用作高能的“超铁”电池的电极材料。因此，高铁酸钾在以上几个领域具有很好的应用前景。但是高铁酸钾的稳定性差，制备和提纯工艺复杂，合成条件苛刻；至今尚未得到公认的成熟的生产工艺。本文主要研究直接电解法制备高铁酸钾。 研究电解法制备高铁酸钾的最佳工艺条件，研究电解质溶液的浓度、温度、电流密度、电解时间等工艺参数对高铁酸钾的产量的影响。提高NaOH的浓度可以增加高铁酸钾的产量，当浓度增加到16mol/L时，产量会下降。升高温度对高铁酸钾产量的提高非常显著，随温度升高在30℃出现高铁酸钾产量最大值，随后产量急剧下降。同样电流密度、电解时间对高铁酸钾产量的影响都是先增大再减小，中间存在一个最大值，分别为53mA/cm2，6h。 实验表明：根据对单因素实验数据进行正交实验处理得出64.2mA/cm2，14mol/LNaOH，30℃，6h为最佳的工艺参数。 关键词：固体高铁酸钾；电解合成；电流密度

Study on Electrochemical Process Preparation of Potassium Ferrate（VI） Abstract The iron(VI) derivation, potassium ferrate(VI)(Fe(VI)) has properties such as oxidizing power,selectivity, and a non-toxic by-product Fe(III),that make potassium ferrate(VI) an environmentally friendly oxidant for several applications. Potassium ferrate has been considered for years to treat with natural waters and wastewaters, because of its environmental friendly properties and its high efficiency. Fe(VI) is also a selective oxidant for a large number of organic compounds with Fe(III) as a by-product.Fe(VI) therefore has a role in greener technology for organic synthesis.Moreover,Ferrate has also been recently used in a new class of “super-iron”batteries，referred to as super-iron batteries, there use the Fe(VI)/Fe(III) system as anode material.In this paper we reported an electrochemical method generation of ferrate. Study prepared by electrolysis of potassium ferrate optimum conditions to study the concentration of electrolyte solution, temperature, current density, electrolysis time of processing parameters on the production of potassium ferrate impact. NaOH to raise the concentration of potassium can increase the output of the high-speed railway, when the increased concentration of 16mol / L, the output will be dropped. Elevated temperature on the production of potassium ferrate was significantly improved, with the temperature at 30 ℃Ferrate high production value, followed by sharp decline in production. The same current density, electrolysis time on the high yield of Ferrate are further reduced to increase the middle there is a maximum, respectively 53mA/cm2, 6h. Experiments show that, single factor experiment based on orthogonal experimental processing data obtained 64.2mA/cm2, 14mol/LNaOH, 30 ℃, 6h the technical parameters for the best Keywords：Potassium ferrate(VI)；Electrochemical Method；current density

食品中铁含量的测定

食品中铁含量的测定 食品安全检验技术(理化部分) 食品中铁的测定有火焰原子吸收光谱法,二硫腙比色法(邻菲啰啉,磺基水杨酸,硫氰酸盐比色法等)两种国家标准方法.下面对原子吸收分光光度法,分光光度法(邻二氮菲法)进行详细阐述. (一)原子吸收分光光度法 1,原理 经湿法消化样品测定液后,导入原子吸收分光光度计,经火焰原子化后,吸收波长248.3nm的共振线,其吸收量与铁的含量成正比,与标准系列比较定量. 2,主要试剂: (1)高氯酸-硝酸消化液:1+4(体积比) (2)0.5mol/LHNO3溶液 (3)铁标准储备液:每毫升相当于1mg铁. (4)铁标准使用液:取10.0mL(3)液于100mL容量瓶中,加入0.5mol/L硝酸溶液,定容. 3,主要仪器原子吸收分光光度计(铁空心阴极灯) 4,操作方法: 样品处理品系列标准溶液的配制仪器参考条件的选择标准曲线的绘制样品测定 仪器参考条件的选择:波长248.3nm;光源为紫外;火焰:空气-乙炔;其它条件按仪器说明调至最佳状态. 5,结果计算: 式中 X----样品的铁含量,mg/100g(或μg/100mL); ρ----测定用样品液中铁的浓度, μg/mL; ρ0----试剂空白液中铁的浓度,μg/mL; m----样品的质量或体积,g或mL; V----样品处理液总体积,mL; f----稀释倍数. 6,说明 (1)所用玻璃仪器均经硫酸-重铬酸钾洗液浸泡数小时,再以洗衣粉充分洗刷,其后用水反复冲洗,再用去离子水冲洗烘干. (2)本方法最低检出浓度为0.2μg/mL. (二),分光光度法(邻二氮菲法) 1,原理: 在pH为2～9的溶液中,二价铁离子与邻二氮菲生成稳定的橙红色配合物,在510nm有最大吸收,其吸光度与铁的含量成正比,故可比色测定. 2,试剂 ①盐酸羟胺溶液:10% ②邻二氮菲水溶液(新鲜配制):0.12% ③醋酸钠溶液:10% ④盐酸:1mol/L ⑤铁标准溶液: 3,测定方法: ①样品处理:干法灰化 ②标准曲线绘制:吸取10g/mL铁标准溶液0.0mL,1.0mL,3.0mL,4.0mL,5.0mL,分别置于50mL容量瓶中,

赤泥的资源化利用

赤泥的资源化利用 （环境工程王时亮 2011021289） 摘要：调查了全国氧化铝生产的基本情况和赤泥堆放的环境问题，论述了赤泥的开发利用。关键词：赤泥；综合利用；氧化 氧化铝厂赤泥的综合利用是世界性的难题。近年来，许多国家致力于赤泥中有用物质回收技术的开发，使有用的物质得以回收利用，同时也去除了大量有害物质，因此赤泥的综合利用具有广阔的前景。 1 世界及我国氧化铝生产的基本情况 目前，世界上主要生产氧化铝的地区有亚洲、大洋洲、拉丁美洲和欧洲。从2005年开始，亚洲成为每年氧化铝产量最高的地区。2009年，亚洲氧化铝产量占全球氧化铝产量的36.9％。亚洲氧化铝市场中，中国所占份额最大。2009年中国氧化铝产量占据亚洲氧化铝总产量77.99％的份额。2010年我国部分省份氧化铝产量见表1。 表1 2010 年我国部分省份氧化铝产量（万t） 省份7月8月9月10月1-10月累计山西27.9 29.9 33.9 30.7 291.9 山东66.2 73.3 71.1 75.3 744.7 河南86.9 83.8 80.2 67.5 807.4 广西45.6 41.4 39.9 39.2 443.0 贵州11.4 10.0 11.9 11.3 113.8 全国总计238 238.4 236.9 224 2400.9 据统计：2009年国内氧化铝生产企业数量上升至40家（包括13家生产氢氧化铝的企业），平均产能规模达到91万t/a。年产量超过80万t的企业已上至18家，合计产量为2165万t，占全国总产量的比例为91％。 2 赤泥堆存危害及综合利用的情况 2.1 赤泥堆存及危害 赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后所排出的工业固体废渣，一般平均每生产1t氧化铝，附带产生1.0t～2.0t赤泥。作为世界第四大氧化铝生产国的我国，每年所产生的赤泥保守估计也在3000万t以上，而大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场进行堆放。赤泥的堆存一方面需要一定的基建费用，占用大量土地，而且使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成了资源的浪费；另一方面，赤泥在堆放过程中由于其化学成分渗入到土地中易造成土地和地下水污染，人们长期摄取这些物质，必然会影响身体健康。赤泥中的主要污染物碱、氟化物、钠及铝等的含量，大大超过了国家规定的排放标准（见《有色金属工业固体废物污染控制标准》GB 5058—85）。通常，碱的质量浓度30mg/L～400mg/L 是公共水源的适合范围，而赤泥附液的碱的质量浓度高达26348mg/L，可见，高碱度的赤泥附液进入水体，其污染程度不言而喻。赤泥对生态环境的不良影响必须给予高度的重视和认真的研究。 2.2 目前我国赤泥综合利用的情况 赤泥作为生产氧化铝所产生的最大的污染物，其解决的根本途径是综合利用，而我国目

拜耳法生产氧化铝的工艺流程

1拜耳法生产氧化铝的工艺流程概述 拜耳法系奥地利拜耳（K.J.Bayer）于 1888年发明。其原理是用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净,并在950～1200℃温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液，蒸发浓缩后循环使用。 拜耳法的简要化学反应如下： 由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以要提供不同的溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125～140℃下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240～260℃并添加石灰（3～7％）的条件下溶出。 现代拜耳法的主要进展在于：①设备的大型化和连续操作； ②生产过程的自动化；③节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图1。

拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低，最低者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右，碱耗一般为100公斤左右（以Na2CO3计）。 拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每公斤SiO2大约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。 2 主要生产原理及过程 2.1 预脱硅与铝硅比的提高 拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2

实验十一 盐酸普鲁卡因注射液含量的测定

实验十一盐酸普鲁卡因注射液含量的测定 一、目的要求 1．掌握亚硝酸钠滴定法测定盐酸普鲁卡因注射液含量的原理及操作方法； 2．掌握盐酸普鲁卡因注射液含量的计算方法； 3. 掌握检验结果的处理与判断，能够规范书写检验原始记录及检验报告书； 4. 正确并更科学合理地解释检验中的现象，处理检验中的异常情况。 二、实验原理 分子结构中具有芳伯胺基的药物，在酸性溶液中课与亚硝酸钠反应，生成重氮盐，因此可用亚硝酸钠滴定法测定含量，用外指示剂法确定滴定终点。 三、仪器与试剂 1. 仪器电子天平或分析天平（0.1mg）、酸式滴定管、烧杯 2. 试剂 亚硝酸钠（分析纯）、无水碳酸钠、对氨基苯磺酸（分析纯）、浓氨水、盐酸（1→2）、溴化钾（分析纯）、淀粉碘化钾试纸 四、实验步骤 1. 亚硝酸钠滴定溶液（0.05mol/L）的配制与标定 取亚硝酸钠约1.8g，加无水碳酸钠0.05g，加水适量使溶解成500mL，作为滴定溶液，摇匀后待标定。 取在120℃干燥至恒重的基准对氨基苯磺酸约0.25g，精密称定，加水30mL及浓氨水3mL，溶解后加盐酸（1→2）20mL，搅拌，在30℃以下用亚硝酸钠滴定溶液迅速滴定。滴定时将滴定管尖端插入液面下约2/3处，事先通过计算，一次将反应所需的大部分亚硝酸钠滴定溶液在搅拌条件下迅速加入，使其尽快反应。然后将滴定管尖提出液面，然后用水淋洗尖端，再缓缓滴定至溶液使碘化钾试纸变蓝为终点。1mmol亚硝酸钠相当于173.2mg对氨基苯磺酸，计算出亚硝酸钠滴定溶液的浓度。 2. 盐酸普鲁卡因注射液含量的测定 精密量取规格为40mg/2mL的盐酸普鲁卡因注射液5mL于200mL烧杯中，加水使成120mL，加入盐酸（1→2）5mL，溴化钾1g，用亚硝酸钠滴定溶液迅速滴定。滴定时将滴定管尖端插入液面下约2/3处，事先通过计算，一次将反应所需的大部分亚硝酸钠滴定溶液在搅拌条件下迅速加入，使其尽快反应。然后将滴定管尖提出液面，然后用水淋洗尖端，再缓

铁矿中铁含量的测定

铁矿中铁含量的测定 化学生物郭梦雨 （四川农业大学四川雅安，625014） 【摘要】本实验运用了改进的重铬酸钾法测定铁的原理，首先是试样用盐酸加热分解, 让有铁的氧化物及硅酸盐都变成氧化铁进入溶液中。先用氯化亚锡将大部分三价铁离子还原成二价铁, 以钨酸钠为指示剂, 用三氯化钛将剩余的三价铁还原成二价铁至生成/ 钨蓝 , 再用重铬酸钾标准溶液氧化至蓝色消失, 加入硫磷混合酸，以二苯胺磺酸钠为指示剂, 用重铬酸钾标准液滴定。用SnCl2- TiCl3- K2Cr2O7 滴定分析法测得铁矿石中铁含量为(19.460.78)% ±, 相对标准偏差为0.03 【关键词】重铬酸钾法、、铁矿石 In the iron mine the assaying of iron content Guo Mengyu 20114049 Chemistry And Biology (Sichuan Agricultural University, Yaan 625014) 【Abstract 】This experiment made use of potassium dichromate method to measurese ferrous principle . First of all, ferric ions was reduced toferrous iron by the stannous chloride, other ferric iron was reduced to ferrous iron by titanium trichloride to generate / tungsten blue0 with sodium tungstate as the indicator . Next, the solution was titratedby potassium dichromate standard solution until the blue was disappeared. After adding mixed acid, the solution was titrated by potassium dichromate standard solution with dipheny lamine sulfonante as indicator.Finally get, in iron content for ±,the average opposite error margin measuring distinguishes to 0.03. (19.460.78)% 【Key words】potassium dichromate method；scraps iron 1引言 铁矿的主要成分是Fe2O3·xH2O。对铁矿来说，盐酸是很好的溶剂，溶解后生成的Fe3+离子，必须用还原剂将它预先还原，才能用氧化剂K2Cr2O7溶液滴定。重铬酸钾法是测铁的国家标准方法。在测定合金、矿石、金属盐及硅酸盐等的含铁量时具有很大实用价值。经典的K2Cr2O7法测定铁时，用SnCl2作预还原剂，多余的SnCl2用HgCl2除去，然后用K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+离子。这种方法操作简便，结果准确。但是HgCl2有剧毒，造成严重的环境污染，近年来推广采用各种不同汞盐的测定铁的方法。本实验采用的是SnCl2-TiCl3联

目前赤泥综述

山西开兴赤泥开发有限公司 赤泥综合利用项目概述 目录 一、全国氧化铝生产的基本情况 二、山西氧化铝生产的基本情况 三、赤泥堆存危害情况及目前综合利用的现状 四、赤泥中有价成分的分析与可利用价值 五、赤泥开发的认识及实验情况 六、开兴赤泥公司赤泥开发的合作及实践路线 七、开兴赤泥公司赤泥开发已取得研发成果 八、开兴赤泥公司赤泥开发的前景及规划

山西开兴赤泥开发有限公司 赤泥综合利用项目概述 一、全国氧化铝生产的基本情况 目前世界上主要生产氧化铝的地区有亚洲、大洋洲、拉丁美洲和欧洲。从2005年开始，亚洲成为每年氧化铝产量最高的地区。2009年，亚洲氧化铝产量占全球氧化铝产量的36.9%。亚洲氧化铝市场中，中国所占份额最大。2009年中国氧化铝产量占据亚洲氧化铝总产量77.99%的份额。 氧化铝工业是我国重要的基础工业之一，有得天独厚的资源优势，据统计我国铝土矿资源储量丰富，主要分布在山西、贵州、河南、广西、山东五个省区、储量为21.16亿吨，占全国总储量的92.48%。而我国氧化铝行业的快速增长是从2005年开始的，2005年氧化铝的产量为856万吨，随着氧化铝新增产能陆续投产，2006年氧化铝产量开始大幅上升，年产量为1380万吨。同比增长61.2%。2007年到2009年，由于氧化铝项目的集中投产，我国氧化铝产量呈持续增长，2007年氧化铝的产量为1946万吨，同比增长41%。2008年氧化铝的产量为2278万吨，同比增长18%。截止2009年底，氧化铝的产量已经达到2379万吨，而据中国有色金属工业协会最新统计，2010年1—10月全国氧化铝累计产量为2400.9万吨，其中10月份氧化铝产量为224万吨。因此，氧化铝生产行业的发展后劲仍然很大。 据统计：2009年国内生产氧化铝企业的数量上升至40家（包括13家生产氢氧化铝的企业），平均产能规模达到91万吨/年。产量超过八十万吨的企业已上至18家，合计产量为2165万吨，占全国总产量的比例为91%。

硫酸亚铁铵中铁含量测定(重铬酸钾法)

硫酸亚铁铵中铁含量测定 一、实验目的 1. 掌握重铬酸钾法测定亚铁盐中铁含量的原理和方法； 2. 了解氧化还原指示剂的作用原理和使用方法。 二、实验的重点和难点 重点：滴定操作的熟练应用；产品分析程序，氧化还原指示剂的应用。难点：氧化还原指示剂作用原理与终点的确定。 四、实验原理 K e Cr zQ在酸性介质中可将Fe2+离子定量地氧化，其本身被还原为Cr3+，反应式为： Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+—Cr+ + 6Fe3+ + 7H2O 滴定在HsPQ—bSQ混合酸介质中进行，以二苯胺磺酸钠为指示剂，滴定至溶液呈紫红色，即为终点。 Fe （III ）的限量分析则是利用Fe （III ）与KSCN形成血红色配合物，将硫酸亚铁铵成品配制成溶液与各标准溶液进行比色，以确定杂质Fe （川）含量范围。 五、实验用品 仪器：容量瓶（250 mL）、烧杯（100 mL 250 mL ）、移液管（25 mL）、滴定管（50 mL）、量筒（10 mL）、锥形瓶、目视比色管等。 药品：硫酸亚铁铵（学生自制）、K262Q （AR）、二苯胺磺酸钠0.2%、H s PQ 85%等。 六、实验内容 1.0.02 mol ?L -1 K262C7标准溶液配制 用差减法称取约1.2?1.3 g （准确至0.0002 g ）烘干过的K262G于250 mL烧杯中，加H z O溶解，定量转入250mL容量瓶中，加H2O稀释至刻度，充分摇匀。计算其准确浓度。 2.硫酸亚铁铵中Fe （II ）的测定 准确称取1?1.5g （NHD 2SQ ? FeSQ ? 6H2O样品，置于250 mL烧杯中，加入8 mL3 mol ?L

氧化铝赤泥处置方式浅谈

氧化铝赤泥处置方式浅谈 更新时间：2011-09-01 14:01:03来源: 工业360 摘要：介绍了氧化铝厂生产过程中，赤泥产生量、赤泥成份及目前赤泥的堆放和利用方式，提出了几种赤泥利用方式。如利用拜耳法氧化铝生产产生的赤泥和工业盐酸为主要原料。添加适量粉状铝酸钙，制备出絮凝剂聚合氯化铝铁；利用赤泥代替石灰石用作燃煤固硫剂。对赤泥中的稀土成份进行回收，再将赤泥进行整体利用，是控制赤泥对地下水环境的碱污染和防止赤泥堆放占用大量土地的最佳措施。 1 赤泥产生量及成份 1．1赤泥产生量 赤泥是用碱从铝土矿中提取氧化铝后的固体残渣，是氧化铝生产过程中可能对环境造成污染的主要因素之一。由于矿石品位及生产方法的不同，生产单位产品氧化铝产生的赤泥量变化很大，如以铝土矿为原料生产1t氧化铝要产出数百公斤到1t多赤泥(干)，而以霞石为原料生产It氧化铝产生的赤泥(干)却高达7t左右。目前我国氧化铝厂均是以铝土矿为原料，1998～2003年我国6家冶金级氧化铝生产企业的赤泥排放系数统计数据见表l。生产lt氧化铝的干赤泥产生量在O.72～1.76t之间，全国平均值为0.98t／t AO 1．2赤泥及其附液主要成份 赤泥主要组份是Si02、CaO、Fe203、A1203、Na20、TiO2、K2O等，此外还含灼减成份和微量其它有色金属等。由于铝土矿成份和生产工艺的不同，赤泥的成份变化很大。我国铝矿以一水硬铝石为主，采用烧结法及联合法工艺生产，赤泥中氧化铝残存量不高，氧化硅和氧化钙较高，氧化铁含量除中铝公司、广西分公司外均很低(因矿石中原始含量低)。国外铝矿主要是三水铝石和一水软铝石，生产工艺以拜耳法为主，赤泥成份的特点是氧化铝残存量和氧化铁含量很高，钙含量较低。我国中铝公司6大氧化铝厂赤泥成份见表2，国外部分氧化铝厂赤泥成份见表3。 除表2和表3的主要成份外，赤泥中还含有丰富的稀土元素和微量放射性元素，如铼、镓、钇、钪、钽、铌、铀、钍和镧系元素等。赤泥主要成份不属对环境有特别危害的物质，赤泥对环境的危害因素主要是其含Na20的附液。附液含碱2～3g／LPH值可达13~14。赤泥附液主要成份是K、Na、Ca、Mg、A1、OH-、F-、C1-、S042-等多种成份，pH值在13~14之间，赤泥对环境的污染以碱污染为主，赤泥附液较典型成份见表4。 2 赤泥输送和堆放方式