第10卷增刊1 过程工程学报 2010 年 4月 Vol.10 Suppl。No.1 The Chinese Journal of Process Engineering Apr。2010
作物必需的微量元素。赤泥脱水后，在120~300℃烘干活化、并磨细至粒径为90~150μm，即可配制硅钙农用肥。它可使植物形成硅化细胞，增强作物生理效能和抗逆性能，有效提高作物产量、改善粮食品质，同时降低土壤酸性、作为基肥改良土壤[26]。
山东铝厂生产的硅钙肥在济宁等地的缺硅土壤中的实验表明，该肥对水稻、玉米、地瓜、花生等农作物均有增产效果，一般为8%~10%。但目前对这一技术很少使用，其原因是长期使用，容易引起渗漏，造成地下水污染[27]。
3.3.2 赤泥中回收和提取有用成分
由于赤泥中含有一定的有价金属盒非金属元素，如含有大量的氧化铝、氧化铁、氧化硅、氧化钙、氧化锌等，此外还含有微量元素Ti，Ni，Cd，K，Pb，As等，是一种宝贵而丰富的二次资源，因此对赤泥中有价金属和稀有稀土元素的回收具有重要的意义。 3.3.2.1 从赤泥中回收铁的工艺研究
烧结法赤泥由于经过1200℃高温煅烧，其中含大量的2CaO?SiO2等活性矿物组分，可以直接应用建筑材料生产[23，28，29]。拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱NaOH溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型土矿，所产生的拜耳法赤泥中不存在2CaO?SiO2等活性成分，另外含铁高，耐腐蚀性差，很难直接用于建材行业。虽然希腊的有关学者在赤泥作为烧制水泥原料方面进行了研究[30]，但赤泥掺量只有3%~5%，与赤泥巨大的产生量相比，这种利用方式并不能彻底解决问题。虽然采用从赤泥中提取Ti、Sc等稀有金属的工艺[31，32]可以
基金项目：辽宁省青年人才基金资助项目(编号：2005221012)；教育部高校博士点专项基金资助项目(编号：
20050145029) 作者简介：南相莉(1979?)，女，吉林省通化县人，博士研究生，环境科学专业；张廷安，通讯联系人，E-mail: zta2000@163.net。
第10卷增刊1 过程工程学报 2010 年 4月 Vol.10 Suppl。No.1 The Chinese Journal of Process Engineering Apr。2010
获得较高附加值的产品，但一般成本较高、流程复杂，在国内推广困难。
针对拜耳法赤泥中铁含量较高的特点，国内外对拜耳法赤泥中回收铁进行了广泛研究[33?37]，可以实现赤泥中铁的回收利用。目前，我国则采用直接还原焙烧、磁选制得铁精矿产品之后[38]，进一步将铁分离后的残渣即对铁提取后、仍占原赤泥总量60%以上的残渣用于生产建筑材料，从而可以实现拜耳法赤泥零排放的可行途径。
广西冶金研究院开展赤泥炼海绵?磁选分离铁的研究，使铁的回收率从30%上升到85.86%。另外有报道采用焙烧还原→磁选→浸出工艺[39]、直接浸出→提取工艺回收Fe[40]等，回收率达到90%以上。 3.3.2.2 从赤泥中提取稀有金属的工业研究[41]
目前，从赤泥中回收稀土金属的工艺师采用酸浸出工艺，其中包括盐酸浸出、硫酸浸出、硝酸浸出等。
希腊科学家Petropulu等研究了不同浓度的盐酸、硫酸、硝酸及二氧化硫气体压力等浸出条件(如浸出时间、温度、液固比)对浸出回收率的影响。结果表明，在浸出剂浓度均为0.5 mol/L、温度为25℃、浸出时间为24 h、固液比为1:50 条件下，其浸出率依次为硝酸>盐酸>硫酸，但相差不是太大，其中硝酸浸出时，钪的浸出回收率为80%，钇的浸出回收率达90%，重稀土(镝、铒、镱)浸出回收率超过70%，中稀土(钕、钐、铕、钆)浸出回收率超过50%，轻稀土(镧、铈、镨)浸出回收率超过30%。由于硝酸具有较强的腐蚀性，且不能与随后提取工艺的介质相衔接。因此，大多采用盐酸或硫酸浸出。此工艺侧重
基金项目：辽宁省青年人才基金资助项目(编号：2005221012)；教育部高校博士点专项基金资助项目(编号：
20050145029) 作者简介：南相莉(1979?)，女，吉林省通化县人，博士研究生，环境科学专业；张廷安，通讯联系人，E-mail: zta2000@163.net。
第10卷增刊1 过程工程学报 2010 年 4月 Vol.10 Suppl。No.1 The Chinese Journal of Process Engineering Apr。2010
回收钪、钇，而其他稀土的回收率不高，特别是轻稀土的回收率较低。同时还研究了赤泥用盐酸浸出→离子交换和溶剂萃取分离提取钪及钇与镧系元素(REE)。该工艺是将干燥赤泥与一定量的碳酸钠、硼酸钠混合，在1100℃熔烧20min，用1.5mol/L的盐酸浸出后，采用Dowex50W离子交换机和X8离子交换树脂吸附，用1.75mol/L的盐酸解吸，铁、铝、钙、硅、钛、钠等首先被解吸，钪、钇、REE则留在树脂中，再经6mol/L的盐酸解吸后，在pH值为0、液固比为5~10的条件下用0.05mol/LDEHPA进行萃取分离，有机相中的钪用2mol/L氢氧化钠反萃，经进一步提纯可制得纯度较高的三氧化二钪。
Petropulu等研究了用稀硝酸酸浸赤泥，采用离子交换法从浸出液中分离钪、镧系元素的方法。工艺过程：赤泥稀硝酸(0.6mol/L)混合(液固比为200:1)，搅拌1h，在常温常压下浸出。在这个过程中赤泥中碱被酸中和溶解，酸的浓度应控制在0.5mol/L左右，钪、钇、镧系等稀土金属能从赤泥中溶解出50%~75%。然后，取出溶解液体，通过离子交换柱，进行离子交换。采用耐强酸阳离子型树脂，然后用0.5mol/L的硝酸淋洗。在此研究中，作者确定了酸浸过程中的固液比、硝酸的浓度、浸出液酸度控制等参数。而且进行溶剂萃取富集提纯钪及其他稀土的半工业化试验取得了成功。
俄罗斯的Smirnov等[31]研究了一种树脂在赤泥矿浆中吸附→溶解新工艺，回收富集钪、铀、钍。该工艺在硫酸介质中将赤泥矿浆与树脂搅拌混合，钪、铀、钍等被选择性吸附于树脂中，经筛网过滤、10级逆流吸附，进入树脂相中的钪为50%、铀为96%、钍为17%、
基金项目：辽宁省青年人才基金资助项目(编号：2005221012)；教育部高校博士点专项基金资助项目(编号：
20050145029) 作者简介：南相莉(1979?)，女，吉林省通化县人，博士研究生，环境科学专业；张廷安，通讯联系人，E-mail: zta2000@163.net。
第10卷增刊1 过程工程学报 2010 年 4月 Vol.10 Suppl。No.1 The Chinese Journal of Process Engineering Apr。2010
钛为用P204+仲辛醇+煤油从酸浸液中萃取钪，盐酸反萃除杂后，用氢氧化钠溶液反萃取，得氢氧化物沉淀。再用盐酸溶解，用TBP+仲辛醇+煤油萃取钪，经水反萃后，加酒石酸+氨水进行沉淀，将沉淀物灼烧得到三氧化二钪产品，纯度可达95.25%。
我国学者徐刚研究和总结了一些国内外专家在这方面的研究成果。指出了目前从赤泥中提取钪的主要方法有：还原熔炼法，赤泥+碳粉+石灰→生铁+含铝硅炉渣→苏打浸出→钪进人浸出渣(白泥)；硫酸化焙烧，赤泥+浓硫酸(200℃焙烧1h)→2.5 mol/L硫酸浸出(固液比为1:10)→浸出液(含)；酸洗液浸出，赤泥→灼烧→废酸浸出→铝铁复盐(净水剂)+浸出渣(高硅，保温材料)+浸出液(钪10mol/L)；硼酸盐或碳酸盐熔融，赤泥熔融→盐酸浸出→离子交换NON?RE?Sc/RE分离[42]。
赤泥含有较多的钙(CaO达20%~40%)和钠(Na2O高达8.30%)，主要矿物成分是冶炼过程中生成的方钠石、钙霞石、方解石等。钪和稀土含量却大大高于铝土矿原矿。赤泥中钪和稀土含量明显受铝土矿成分影响。中国几大铝厂赤泥中钪和稀土含量表如表3—3[43]。
从近几年的研究成果看来，从赤泥中回收稀有金属工艺在技术上是可行的。要实现工业化，关键在于能否找到一种经济、节能和环保的工艺[44]。
表3—3中国几大铝厂赤泥中钪和稀土含量表
Table 3 Sc and rare earth contents of red mud in some alumina factories in China Component Sc2O3(%，w) Guizhou Aluminum Factory 1.07×10?2 Zhengzhou Aluminum Factory 7.05×10?3 Shanxi Aluminum Factory 4.12×10?3 Shandong Aluminum Factory 4.49×10?3 基金项目：辽宁省青年人才基金资助项目(编号：2005221012)；教育部高校博士点专项基金资助项目(编号：
20050145029) 作者简介：南相莉(1979?)，女，吉林省通化县人，博士研究生，环境科学专业；张廷安，通讯联系人，E-mail: zta2000@163.net。
第10卷增刊1 过程工程学报 2010 年 4月 Vol.10 Suppl。No.1 The Chinese Journal of Process Engineering Apr。2010
Component RE2O3(%，w) Guizhou Aluminum Factory 1.40×10?1 Zhengzhou Aluminum Factory 6.60×10?3 Shanxi Aluminum Factory 3.55×10?2 Shandong Aluminum Factory 6.64×10?2 3.3.3 赤泥在环保领域中的应用
3.3.3.1 吸附废水中放射性金属离子
土耳其研究者[45]研究用赤泥吸附水中的放射性元素Cs137、Sr90。赤泥使用前要经过水洗、酸洗、热处理三个步骤，以产生类似吸附剂的水合氧化物。赤泥的表面处理有助于Cs137吸附，但热处理对赤泥表面吸附Sr90的活性点不利，导致对Sr90吸附能力不高。
据日本报道[45]，用酸活化过的赤泥吸附水中的铀，然后用碱液解脱，铀回收率达97%，使用过的赤泥可用35%盐酸再生。 3.3.3.2 除去废水中的重金属离子
三井石化的研究结果表明[46]，将赤泥在温度600℃焙烧30min，然后加入含有Cd2+3.5mg/L，Zn2+4mg/L，Cu2+5mg/L的废水中，搅拌10min，可分别除去98%的Cd2+，Zn2+，Cu2+。赤泥的加入量为500mg/L。徐进修[47]曾进行拜耳法赤泥处理含Cu2+，Zn2+，Cd2+，Pb2+废液的探索试验。不经焙烧的赤泥直接处理废液可使其达排放标准。
?
3.3.3.3 除去废水中的PO34等离子
Jyotsnamayee等[48]将赤泥在20%HCl溶液中回流2h，取回流溶液并让其冷至室温，添加浓氨水至回流液完全析出沉淀。用蒸馏水将沉淀洗至无铵离子，将沉淀在110℃干燥即可制成活化赤泥，其比表面积为249m2/g。在室温下，活化赤泥使用量为2g/L，可将浓度范围
基金项目：辽宁省青年人才基金资助项目(编号：2005221012)；教育部高校博士点专项基金资助项目(编号：20050145029) 作者简介：南相莉(1979?)，女，吉林省通化县人，博士研究生，环境科学专业；张廷安，通讯联系人，E-mail: zta2000@163.net。