Методы извлечения ценных элементов (Fe, Al, Na, Ti) из красных шламов

Приведены обобщенные результаты систематического обзора литературы в одной конкретной прикладной области – извлечение ценных элементов (Fe, Al, Na, Ti) из красных шламов. Анализ показал, что в зависимости от состава перерабатываемого боксита и аппаратурно-технологической схемы получения глинозема содержание оксида железа (Fe₂O₃) варьируется от 7 до 70 % по массе, оксида алюминия (Al₂O₃) – от 2 до 33 % по массе, оксида титана (TiO₂) от 2,2 до 25 % по массе, оксида натрия (Na₂O) до 12,5 % по массе. Достигнутый максимальный процент извлечения железа составляет 97,5 %, алюминия – 89,7 %, натрия – 96,4 %, титана – 97 %. Практически все исследования проведены лишь в лабораторных условиях. Как наиболее эффективные выделены технологические предложения по комплексной переработке КШ, включающие процессы восстановительной плавки, магнитную сепарацию, выщелачивание минеральными (HCl, H₂SO₄, HNO₃) и органическими (H₂C₂O₄) кислотами. В современных исследованиях предлагается использовать в рециклинге микроволновое, ультразвуковое излучение или плазменные технологии. Предложена систематизирующая таблица по методам извлечения Fe, Al, Na, Ti из красных шламов. Высказаны предложения по критериям технологии, которая имела бы экологические, энергетические и экономические преимущества.

1. Liu Z., Li H. Metallurgical process for valuable elements recovery from red mud — a review. Hydrometallurgy. May 2015. Vol. 155. 155. P. 29—43.

2. Трушко В.Л., Утков В.А., Бажин В.Ю. Актуальность и возможности переработки красных шламов глиноземного производства. Записки Горного института. 2017. Т. 227. С. 547—553.

3. Горбачев С.Н., Александров А.В., Ордон С.Ф. Перспективы внедрения технологии ультрасухого складирования красного шлама. Журнал Сибирского федерального университета. 2017. 10 (7). С. 854—861.

4. Wang S., Ang H., Tade M. Novel applications of red mud as coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes. Chemosphere. 2008. Vol. 72 (11). P. 1621—1635.

5. Глинская И.В., Горбунов В.Б., Подгородецкий Г.С., Теселкина А.Э. Аналитический контроль металлургического процесса переработки красного шлама. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2013. № 9. С. 17—21.

6. Joyce P.J. Environmental considerations in the zerowaste valorisation of bauxite residue: a life cycle perspective. Stockholm, Sweden, KTH Royal Institute of Technology Architecture and the Built Environment. Environmental Science and Engineering (SEED), 2018. 95 p.

7. Egler S.G., Magalhães D.P., França S.C., Couto H.J., Barbosa R. Ecotoxicological assessment of bauxite residue (red mud) overflow treated by dissolved air flotation (DAF). Ecotoxicology and Environmental Safety 2019 Dec 15;185:109708. doi: 10.1016/j.ecoenv.2019.109708.

8. Васюнина Н.В., Белоусов С.В., Дубова И.В. и др. Извлечение оксидов кремния и железа из глиноземсодержащих сметок алюминиевого производства. Известия вузов. Цветная металлургия. 2018. № 2. С. 4—12.

9. Васюнина Н.В., Дубова И.В., Белоусов С.В., Шарыпов Н.А. Рециклинг сметок электролизного производства алюминия. Обогащение руд. 2019. № 2. С. 39—44.

10. Логинов Ю.Н., Логинова И.В. Варианты переработки красных шламов методами пирометаллургии. Матер. IV Междунар. интеракт. науч.-практ. конф. "Инновации в материаловедении и металлургии". 2015. С. 80—83.

11. Распопов Н.А. Корнеев В.П. Аверин В.В., Лайнер Ю.А., Зиновеев Д.В., Дюбанов В.Г. Восстановление оксидов железа при пирометаллургической переработке красных шламов. Металлы. 2013. № 1. C. 41—45.

12. Mombelli D., Barella S., Gruttadauria A., Mapelli C. Iron recovery from bauxite tailings red mud by thermal reduction with blast furnace sludge. Applied sciences. November 2019. 9(22):4902 DOI: 10.3390/app9224902.

13. Tam P., Cardenia C., Xakalashe B.S. et al. Conceptual flowsheets for combined recovery of Fe and Al from bauxite residue. Proceedings of the 2nd International Bauxite Residue Valorisation and Best Practices Conference, Athens, Greece, 7—10 May 2018. P. 275—279.

14. Yang Y., Wang X., Wang M., Wang H., Xian P. Recovery of iron from red mud by selective leach with oxalic acid. Hydrometallurgy. 2015. Vol. 157. P. 239—245.

15. Дружинин К.Е., Васюнина Н.В., Немчинова Н.В., Гильманшина Т.Р. Очистка отходящих газов печей спекания с использованием подшламовой воды в качестве газоочистного раствора. Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 3. С. 4—9.

16. Смирнов Д.И., Молчанова Т.В. Исследование сорбционного восстановления серной кислоты скандия и урана из красного шлама глиноземного производства. Гидрометаллургия. 1997. 45 (3). C. 249—259.

17. Johannes Vind J., Malfliet A., Blanpain B., Tsakiridis P.E. et al. Rare earth element phases in bauxite residue. Minerals. 2018. Vol. 8(2). Р. 77. doi.org/10.3390/min8020077.

18. Borra C.R., Blanpain B., Pontikes Y., Binnemans K., Gerven T.V. Recovery of Rare Earths and Major Metals from Bauxite Residue (Red Mud) by Alkali Roasting, Smelting, and Leaching. Journal of Sustainable Metallurgy. 2016. Vol. 3. Р. 393—404.