收稿日期: 2023-02-03
网络出版日期: 2023-11-16
基金资助
中国铝业股份有限公司科技攻关项目(gxzz201903);广西重点研发计划项目(桂科AB20297039);矿泥土壤化处置示范及赤泥矿泥土壤化处置技术工程应用项目(gxzz202210)
Function and effect of ferric chloride solution in alkaline regulation of red mud
Received date: 2023-02-03
Online published: 2023-11-16
针对赤泥碱性调控过程中存在的碱性强、控碱成本高等难题，以赤泥回收精铁矿生产的FeCl3溶液为控碱药剂，对赤泥进行控碱及陈化处置。结果表明：FeCl3溶液会使赤泥中可溶性钠碱含量显著降低，水化石榴石、方钠石等结合碱出现不同程度的溶解、转化，置换出的Na+、Ca2+等离子以石盐、CaCl2等矿相的形式在控碱赤泥表层结晶析出；Fe3+的吸附、聚集作用使得控碱赤泥表层孔径降低、比表面积显著增加、表面更为致密，致使药剂在赤泥控碱前期下渗缓慢，控碱效果受限；FeCl3溶液可以通过中和、沉淀作用显著降低赤泥碱分，控碱反应至30 d时整体控碱赤泥pH稳定在8.50左右，且随着陈化时间的延长其碱性并无显著反弹，反应、陈化历程可依次分为快速反应、迁移转化、溶解反弹、平衡构建4个阶段。
岳远隋 , 成官文 , 徐敏 , 徐晓宇 , 张振林 , 农国武 . 氯化铁溶液赤泥控碱作用及效果[J]. 无机盐工业, 2023 , 55(11) : 121 -129 . DOI: 10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0049
To address the problems of strong alkalinity and high cost of controlling alkalinity in the process of alkaline regulation of red mud，it was proposed that FeCl3 solution produced by recovering refined iron powder from red mud worked as an alkali control agent to control alkalinity and conduct aging of red mud.The results showed that FeCl3 solution could significantly reduce the soluble alkali，such as NaOH，Na2CO3，NaHCO3，NaAl（OH）4 in red mud，and the combined alkali，like hydrated garnet and sodalite，had different degrees of dissolution and transformation.The replaced Na+ and Ca2+ ions crystallized in the surface layer of alkali-controlled mud as halite，CaCl2 and other mineral phases.The adsorption and aggregation of Fe3+ made the surface pore diameter of alkali-controlled mud decrease，and the specific surface area was increased significantly，and the surface became compact accordingly，which made the agent penetrate slowly in the early stage of alkali control of red mud and limited alkali control performance.In addition，FeCl3 solution could significantly reduce the alkali content of red mud through neutralization and precipitation.After 30 days of reaction and aging，the pH of the red mud was stabilized at about 8.50，and there was no significant rebound in late aging.The reaction and aging process could be divided into four stages，such as rapid reaction，migration and transformation，dissolution and rebound，and balanced construction.
| 1 | 夏帆，崔诗才，蒲锡鹏.赤泥综合利用现状综述［J］.中国资源综合利用，2021，39（4）：85-89，105. |
| XIA Fan， CUI Shicai， PU Xipeng.Summary of the status quo of comprehensive utilization of red mud［J］.China Resources Comprehensive Utilization，2021，39（4）：85-89，105. | |
| 2 | 薛生国，李玉冰，郭颖.氧化铝工业赤泥环境影响研究进展［J］.中国科学院大学学报，2017，34（4）：401-412. |
| XUE Shengguo， LI Yubing， GUO Ying.Environmental impact of bauxite residue：A comprehensive review［J］.Journal of University of Chinese Academy of Sciences，2017，34（4）：401-412. | |
| 3 | 张毅，莫皓然.赤泥脱碱技术研究进展［J］.中国有色冶金，2019，48（2）：26-29，33. |
| ZHANG Yi， MO Haoran.Research progress on dealkalization technology for red mud［J］.China Nonferrous Metallurgy，2019，48（2）：26-29，33. | |
| 4 | MI Hongcheng， YI Longsheng， WU Qian，et al.A review of comprehensive utilization of red mud［J］.Waste Management & Research：The Journal for a Sustainable Circular Economy，2022，40（11）：1594-1607. |
| 5 | Fei LYU， HU Yuehua， WANG Li，et al.Dealkalization processes of bauxite residue：A comprehensive review［J］.Journal of Hazardous Materials，2021，403：123671. |
| 6 | RAI S， WASEWAR K L， AGNIHOTRI A.Treatment of alumina refinery waste（red mud） through neutralization techniques：A review［J］.Waste Management & Research：The Journal for a Sustainable Circular Economy，2017，35（6）：563-580. |
| 7 | KISHIDA M， HARATO T， TOKORO C，et al. In situ remediation of bauxite residue by sulfuric acid leaching and bipolar-membrane electrodialysis［J］.Hydrometallurgy，2017，170：58-67. |
| 8 | UJACZKI é， FEIGL V， MOLNáR M，et al.Re-using bauxite residues：Benefits beyond（critical raw） material recovery［J］.Journal of Chemical Technology & Biotechnology，2018，93（9）：2498-2510. |
| 9 | REDDY P S， REDDY N G， SERJUN V Z，et al.Properties and assessment of applications of red mud（bauxite residue）：Current status and research needs［J］.Waste and Biomass Valorization，2021，12（3）：1185-1217. |
| 10 | DI CARLO E， BOULLEMANT A， COURTNEY R.A field assessment of bauxite residue rehabilitation strategies［J］.Science of the Total Environment，2019，663：915-926. |
| 11 | CHAO Xi， ZHANG Tingan， LV Guozhi，et al.Comprehensive application technology of bauxite residue treatment in the ecological environment：A review［J］.Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2022，109（1）：209-214. |
| 12 | 徐文珍，李灿华，季洪峰，等.赤泥在回收金属和建筑材料领域的研究进展［J］.无机盐工业，2023，55（2）：10-18，44. |
| XU Wenzhen， LI Canhua， JI Hongfeng，et al.Research progress of red mud in field of recycled metals and building materials［J］.Inorganic Chemicals Industry，2023，55（2）：10-18，44. | |
| 13 | 陈珊，陈允建，谢鑫，等.赤泥脱碱方法及其机理研究进展［J］.硅酸盐通报，2021，40（10）：3414-3426. |
| CHEN Shan， CHEN Yunjian， XIE Xin，et al.Research progress on dealkaliation methods and mechanism of red mud［J］.Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2021，40（10）：3414-3426. | |
| 14 | 张雪，王重庆，曹亦俊.赤泥固废土壤化修复研究进展［J］.有色金属（冶炼部分），2021（3）：84-92. |
| ZHANG Xue， WANG Chongqing， CAO Yijun.Research progress on soilification of red mud solid waste［J］.Nonferrous Metals （Extractive Metallurgy），2021（3）：84-92. | |
| 15 | LI Yiwei， LUO Xinghua， LI Chuxuan，et al.Variation of alkaline characteristics in bauxite residue under phosphogypsum amendment［J］.Journal of Central South University，2019，26（2）：361-372. |
| 16 | 田桃，吴玉俊，薛生国，等.石膏对赤泥盐分离子迁移的影响［J］.中国科学院大学学报，2019，36（4）：521-529. |
| TIAN Tao， WU Yujun， XUE Shengguo，et al.Effects of gypsum amendment on salinity ion migration in bauxite residue［J］.Journal of University of Chinese Academy of Sciences，2019，36（4）：521-529. | |
| 17 | 喻阳华，吴永贵，喻理飞，等.磷石膏与碳酸钙对赤泥脱碱的效果及可能机理［J］.无机盐工业，2014，46（10）：58-61. |
| YU Yanghua， WU Yonggui， YU Lifei，et al.Effect and mechanism of phosphogypsum and CaCO3 on dealkalization of red mud［J］.Inorganic Chemicals Industry，2014，46（10）：58-61. | |
| 18 | 成官文，张燎，韦桥权，等.FeCl3赤泥控碱及离子效应研究［J］.安全与环境学报，2022，22（2）：996-1005. |
| CHENG Guanwen， ZHANG Liao， WEI Qiaoquan，et al.Study on alkali control and lon effect of FeCl3 red mud［J］.Journal of Safety and Environment，2022，22（2）：996-1005. | |
| 19 | 张宇玲，成官文，韦桥权，等.MgCl2和脱水矿泥对赤泥盐碱性的调控［J］.环境工程学报，2022，16（3）：937-945. |
| ZHANG Yuling， CHENG Guanwen， WEI Qiaoquan，et al.Conditioning of salinity and alkalinity in red mud by MgCl2 and dehydrated mineral slime［J］.Chinese Journal of Environmental Engineering，2022，16（3）：937-945. | |
| 20 | 崔姗姗，王宁，顾汉念.CaCl2废液在赤泥脱碱中的应用［J］.化工环保，2016，36（5）：553-556. |
| CUI Shanshan， WANG Ning， GU Hannian.Application of CaCl2 waste liqior in dealkalizition of red mud［J］.Environmental Protection of Chemical Industry，2016，36（5）：553-556. | |
| 21 | XUE Shengguo， WANG Qiongli， TIAN Tao，et al.Regional-scale investigation of salt ions distribution characteristics in bauxite residue：A case study in a disposal area［J］.Journal of Central South University，2019，26（2）：422-429. |
| 22 | 薛生国，李晓飞，孔祥峰，等.赤泥碱性调控研究进展［J］.环境科学学报，2017，37（8）：2815-2828. |
| XUE Shengguo， LI Xiaofei， KONG Xiangfeng，et al.Alkaline regulation of bauxite residue：A comprehensive review［J］.Acta Scientiae Circumstantiae，2017，37（8）：2815-2828. | |
| 23 | XUE Shengguo， KONG Xiangfeng， ZHU Feng，et al.Proposal for management and alkalinity transformation of bauxite residue in China［J］.Environmental Science and Pollution Research，2016，23（13）：12822-12834. |
| 24 | MüLLER-STEINHAGEN H.Determining silica solubility in bayer process liquor［J］.JOM，1998，50（11）：44-49. |
| 25 | AUTHIER-MARTIN M， FORTE G， OSTAP S，et al.The mineralogy of bauxite for producing smelter-grade alumina［J］.JOM，2001，53（12）：36-40. |
| 26 | KHAITAN S， DZOMBAK D A， LOWRY G V.Chemistry of the acid neutralization capacity of bauxite residue［J］.Environmental Engineering Science，2009，26（5）：873-881. |
| 27 | GR?FE M， POWER G， KLAUBER C.Bauxite residue issues：III.Alkalinity and associated chemistry［J］.Hydrometallurgy，2011，108（1/2）：60-79. |
| 28 | KIRWAN L J， HARTSHORN A， MCMONAGLE J B，et al.Chemistry of bauxite residue neutralisation and aspects to implementation［J］.International Journal of Mineral Processing，2013，119：40-50. |
| 29 | 黄可龙.无机化学［M］.北京：科学出版社，2007：522-525. |
| 30 | 张利祥.拜耳法赤泥硫酸铁脱碱研究［D］.昆明：昆明理工大学，2020. |
| ZHANG Lixiang.Study on de-alkaliization of red mud ferric sulfate with bayer process［D］.Kunming：Kunming University of Science and Technology，2020. | |
| 31 | LI Yiwei， JIANG Jun， XUE Shengguo，et al.Effect of ammonium chloride on leaching behavior of alkaline anion and sodium ion in bauxite residue［J］.Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2018，28（10）：2125-2134. |
| 32 | 郑朝振.水化石榴石生成过程及碳化分解性能研究［D］.沈阳：东北大学，2015. |
| ZHENG Chaozhen.Research on the generation process and carbonation properties of hydrogarnet［D］.Shenyang：Northeastern University，2015. | |
| 33 | 刘世丰，刘世鸿，曾建民.热处理后的赤泥物相、粒径和比表面积研究［J］.矿产综合利用，2020（5）：169-178. |
| LIU Shifeng， LIU Shihong， ZENG Jianmin.Phase，particle size and specific surface area of heat-treated red mud［J］.Multipurpose Utilization of Mineral Resources，2020（5）：169-178. | |
| 34 | WANG Jingyi， SUN Panpan， XUE Huimin，et al.Red mud derived facile hydrothermal synthesis of hierarchical porous α-Fe2O3 microspheres as efficient adsorbents for removal of Congo red［J］.Journal of Physics and Chemistry of Solids，2020，140：109379. |
| 35 | 何余生，李忠，奚红霞，等.气固吸附等温线的研究进展［J］.离子交换与吸附，2004，20（4）：376-384. |
| HE Yusheng， LI Zhong， XI Hongxia，et al.Research progress of gas-solid adsorption isotherms［J］.Ion Exchange and Adsorption，2004，20（4）：376-384. | |
| 36 | PANG Yin， ZHAO Cong， LI Yao，et al.Cadmium adsorption performance and mechanism from aqueous solution using red mud modified with amorphous MnO2 ［J］.Scientific Reports，2022，12：4424. |
/
| 〈 |
|
〉 |
