Войти
Красная грязь возле Штаде ( Германия ) 
Боксит, алюминиевая руда ( департамент Эро, Франция ). Красноватый цвет обусловлен оксидами железа, которые составляют основную часть красного шлама. Красный шлам, также известный как остаток боксита, представляет собой промышленные отходы, образующиеся при переработке бокситов в глинозем с использованием процесса Байера. Он состоит из различных оксидных соединений, в том числе оксидов железа, которые придают ему красный цвет. Более 95% производимого в мире глинозема производится методом Байера; На каждую тонну произведенного глинозема также производится от 1 до 1,5 тонн красного шлама. Годовое производство глинозема в 2018 году составило около 126 миллионов тонн, в результате чего образовалось более 160 миллионов тонн красного шлама.
Из-за такого высокого уровня производства и высокой щелочности материала он может представлять значительную опасность для окружающей среды и проблемы при хранении. В результате прилагаются значительные усилия для поиска более эффективных методов решения этой проблемы.
Реже этот материал также известен как бокситовые хвосты, красный шлам или остатки глиноземного завода.
Красный шлам является побочным продуктом процесса Байера, основного средства очистки бокситов на пути к глинозему. Полученный глинозем является сырьем для производства алюминия по процессу Холла-Эру. Типичный бокситовый завод производит в два-два раза больше красного шлама, чем глинозема. Это соотношение зависит от типа боксита, используемого в процессе рафинирования, и условий экстракции.
Более 60 производственных предприятий по всему миру используют процесс Байера для производства глинозема из бокситовой руды. Бокситовая руда добывается, как правило, в открытых карьерах и передается на переработку на глиноземный завод. Оксид алюминия экстрагируют гидроксидом натрия в условиях высокой температуры и давления. Нерастворима часть бокситов (остаток,) удаляются, что приводит к раствору алюмината натрия, который затем затравка с гидроксидом алюминия кристаллом и дает остыть whicfh вызывает оставшийся гидроксид алюминия в осадок из раствора. Некоторая часть гидроксида алюминия используется для затравки следующей партии, а оставшаяся часть кальцинируется (нагревается) при температуре выше 1000 ° C во вращающихся печах или кальцинаторах мгновенного обжига для получения оксида алюминия (глинозема).
Содержание глинозема в используемом боксите обычно составляет от 45 до 50%, но можно использовать руды с широким диапазоном содержания глинозема. Соединение алюминия может присутствовать в виде гиббсита (Al (OH) 3), бемита (γ-AlO (OH)) или диаспора (α-AlO (OH)). Остаток неизменно имеет высокую концентрацию оксида железа, что придает продукту характерный красный цвет. Небольшое остаточное количество гидроксида натрия, используемого в процессе, остается с остатком, в результате чего материал имеет высокий pH / щелочность, обычноgt; 12. Различные стадии процесса разделения твердой и жидкой фаз вводятся для рециркуляции максимально возможного количества гидроксида натрия из остатка обратно в процесс Байера, чтобы сделать процесс максимально эффективным и снизить производственные затраты. Это также снижает конечную щелочность остатка, делая его более простым и безопасным в обращении и хранении.
Красный шлам состоит из смеси твердых и металлических оксидов. Красный цвет возникает из оксидов железа, которые содержат до 60% от массы. Бурового раствора является весьма основным с рН в диапазоне от 10 до 13. В дополнение к железу, другие компоненты включают доминантные диоксид кремния, оксид алюминия невыщелоченной остаточный и оксид титана.
Основными составляющими остатка после экстракции алюминиевого компонента являются нерастворимые оксиды металлов. Процентное содержание этих оксидов, производимых конкретным глиноземным заводом, будет зависеть от качества и природы бокситовой руды и условий добычи. В таблице ниже показаны диапазоны составов для общих химических компонентов, но значения сильно различаются:
| Химическая | Процентный состав |
|---|---|
| Fe 2 O 3 | 5–60% |
| Al 2 O 3 | 5–30% |
| TiO 2 | 0–15% |
| CaO | 2–14% |
| SiO 2 | 3–50% |
| Na 2 O | 1–10% |
Минералогически выраженные компоненты:
| Химическое название | Химическая формула | Процентный состав |
|---|---|---|
| Содалит | 3Na 2 O⋅3Al 2 O 3 ⋅6SiO 2 ⋅Na 2 SO 4 | 4–40% |
| Канкринит | Na 3 ⋅CaAl 3 ⋅Si 3 ⋅O 12 CO 3 | 0–20% |
| Глиноземисто- гетит (оксид железа) | α- (Fe, Al) OOH | 10–30% |
| Гематит (оксид железа) | Fe 2 O 3 | 10–30% |
| Кремнезем (кристаллический и аморфный) | SiO 2 | 5–20% |
| Трикальций алюминат | 3CaO⋅Al 2 O 3 ⋅6H 2 O | 2–20% |
| Бемит | AlO (ОН) | 0–20% |
| Оксид титана | TiO 2 | 0–10% |
| Перовскит | CaTiO 3 | 0–15% |
| Москвич | K 2 O⋅3Al 2 O 3 ⋅6SiO 2 ⋅2H 2 O | 0–15% |
| Карбонат кальция | CaCO 3 | 2–10% |
| Гиббсит | Al (OH) 3 | 0–5% |
| Каолинит | Al 2 O 3 ⋅2SiO 2 ⋅2H 2 O | 0–5% |
В целом, состав остатка отражает состав неалюминиевых компонентов, за исключением части кремниевого компонента: кристаллический кремнезем (кварц) не вступает в реакцию, но часть присутствующего кремнезема, часто называемая реактивным кремнеземом, будет реагировать. в условиях экстракции и образуют алюмосиликат натрия, а также другие родственные соединения.
Сброс красного шлама опасен для окружающей среды из-за его щелочности.
В 1972 году итальянская компания Montedison произвела выброс красной грязи у побережья Корсики. Дело важно в международном праве, регулирующем Средиземное море.
В октябре 2010 года примерно один миллион кубометров красного шлама с глиноземного завода недалеко от Колонтара в Венгрии был случайно выпущен в окружающую сельскую местность в результате аварии на глиноземном заводе в Айке, в результате чего погибли десять человек и была загрязнена большая территория. Говорили, что вся жизнь в реке Маркал была « потушена » красной грязью, и в течение нескольких дней грязь достигла Дуная. Однако долгосрочные экологические последствия разлива были незначительными.
Способы хранения остатков существенно изменились с момента постройки первоначальных заводов. Раньше практикой была закачка навозной жижи с концентрацией около 20% твердых частиц в лагуны или пруды, которые иногда создавались в бывших бокситовых рудниках или истощенных карьерах. В других случаях водохранилища были построены с помощью дамб или дамб, в то время как для некоторых операций долины были перекрыты дамбами, а остатки оседали в этих зонах ожидания.
Когда-то было обычной практикой сбрасывать красный шлам в реки, устья или море по трубопроводам или баржам; в других случаях остатки вывозились в море и сбрасывались в глубокие океанические траншеи за много километров от берега. Все сбросы в море, устья и реки в настоящее время прекращены.
По мере того, как места для хранения остатков иссякали, и возрастала озабоченность по поводу влажного хранения, с середины 1980-х годов все более широко применяется сухое складирование. В этом методе остатки сгущаются до суспензии с высокой плотностью (48-55% твердых веществ или выше), а затем осаждаются таким образом, чтобы они уплотнялись и высыхали.
Все более популярным процессом очистки является фильтрация, при которой образуется осадок на фильтре (обычно с содержанием влаги от 26 до 29%). Этот кек можно промыть водой или паром для снижения щелочности перед транспортировкой и хранением в виде полусухого материала. Остаток, полученный в этой форме, идеально подходит для повторного использования, поскольку он имеет более низкую щелочность, дешевле в транспортировке и его легче обрабатывать и обрабатывать.
В 2013 году компания Vedanta Aluminium, Ltd. ввела в эксплуатацию установку по производству порошка красного шлама на своем нефтеперерабатывающем заводе в Ланджигархе в Одише, Индия, назвав его первым в своем роде в глиноземной промышленности, устраняющим серьезные экологические риски.
Поскольку процесс Байера был впервые применен в промышленности в 1894 году, ценность остальных оксидов была признана. Были предприняты попытки восстановить основные компоненты, особенно железо. С момента начала добычи, огромное количество исследовательских усилий было посвящено поиску использования остатков.
Было проведено множество исследований для разработки способов использования красного шлама. По оценкам, от 2 до 3 миллионов тонн ежегодно используются в производстве цемента, строительстве дорог и в качестве источника железа. Потенциальные области применения включают производство недорогого бетона, нанесение на песчаные почвы для улучшения круговорота фосфора, улучшение кислотности почвы, перекрытие свалок и связывание углерода.
Обзоры, описывающие текущее использование бокситовых остатков в портландцементном клинкере, дополнительных цементных материалах / смешанных цементах и специальных цементах на основе сульфоалюмината кальция, были тщательно изучены и хорошо задокументированы.
В 2015 году в Европе на средства Европейского Союза была запущена крупная инициатива по повышению ценности красного шлама. Около 15 докторов наук. студенты были приняты на работу в рамках Европейской учебной сети (ETN) по безотходной оценке остатков бокситов. Основное внимание будет уделяться извлечению железа, алюминия, титана и редкоземельных элементов (включая скандий ) при одновременном превращении остатков в строительные материалы.
