Methods for Extracting Valuable Elements (Fe, Al, Na, Ti) From Red Mud

This article summarizes the results of a systematic review of the literature in one particular application area – the extraction of valuable elements (Fe, Al, Na, Ti) from red mud. The analysis showed that depending on the composition of the bauxite being processed and the instrumentaltechnological scheme for producing alumina, the content of iron oxide (Fe₂O₃) varies from 7 to 70 % by weight, aluminum oxide (Al₂O₃) – from 2 to 33 % by weight, titanium oxide (TiO₂) from 2.2 to 25 % wt., sodium oxide (Na₂O) up to 12.5 % wt. The achieved maximum percentage of iron extraction is 97.5 %, aluminum – 89.7 %, sodium – 96.4 %, titanium – 97 %. It was noted that all practical studies were carried out in laboratory conditions only. As the most effective, technological proposals have been allocated for complex processing of red mud, including processes of smelting reduction, magnetic separation, leaching with mineral (HCl, H₂SO₄, HNO₃) and organic (H₂C₂O₄) acids. In modern studies, it is proposed to use microwave, ultrasound, or plasma technologies in recycling. As a result of the work, a systematic table was proposed on methods for extracting Fe, Al, Na, Ti from red mud. Suggestions are made on the criteria of technology that would have environmental, energy and economic benefits.

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.