Войти
Красный шлам возле Стад ( Германия )
боксит, алюминиевая руда (департамент Эро, Франция ). Красноватый цвет обусловлен оксидами железа, которые образуют вверх по основной части красного шлама. Красный шлам, также известный как остаток боксита, представляет собой промышленные отходы, образующиеся при переработке боксита в оксид алюминия с использованием процесса Байера. Он состоит из различных оксидных соединений, включая оксиды железа, которые придают его красный цвет. Более 95% глинозем, производимый во всем мире, производится по технологии Байера; На каждую тонну произведенного глинозема также производится от 1 до 1,5 тонн красного шлама. Годовое производство глинозема в 2018 году составило примерно 126 миллионов тонн, в результате чего образовалось более 160 миллионов тонн красного шлама.
Благодаря такому высокому уровню производства и высокой щелочности, он могут представлять серьезную опасность для окружающей среды и проблемы хранения. В результате прилагаются значительные усилия для поиска более эффективных методов решения этой проблемы.
Реже этот материал также известен как бокситовые хвосты, красный осадок, 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 операций по всему миру используют процесс Байера для производства глинозема из бокситовой руды. Бокситовая руда добывается обычно на карьерах и передается на глиноземный завод для переработки. Оксид алюминия экстрагируют гидроксидом натрия в условиях высокой температуры и давления. Нерастворимую часть боксита (остаток) удаляют, получая раствор алюмината натрия, который затем засевают кристаллами гидроксида алюминия и дают остыть, что вызывает осаждение оставшегося гидроксида алюминия из раствора. Некоторая часть гидроксида алюминия используется для затравки следующей партии, в то время как остальная часть кальцинируется (нагревается) при температуре выше 1000 ° C во вращающихся печах или кальцинаторах мгновенного испарения для получения оксида алюминия (оксида алюминия).
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 всегда 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, обычно>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-за оксидов железа, которые составляют до 60% масс. Шлам имеет высокую основность с pH в диапазоне от 10 до 13. Помимо железа, другие доминирующие компоненты включают кремнезем, остаточный невыщелоченный оксид алюминия 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:
| Химический | Процентный состав |
|---|---|
| Fe2O3 | 5–60% |
| Al2O3 | 5–30% |
| TiO 2 | 0–15% |
| CaO | 2–14% |
| SiO 2 | 3–50% |
| Na2O | 1–10% |
Минералогически выраженные присутствующие компоненты:
| Химическое название | Химическая формула | Процентный состав |
|---|---|---|
| Содалит | 3Na 2 O⋅3Al 2O3⋅6SiO 2 ⋅Na 2SO4 | 4–40% |
| канкринит | Na3⋅CaAl 3 ⋅Si 3⋅O12CO3 | 0–20% |
| Глинозем - гетит (глиноземистый оксид железа) | α- (Fe, Al) OOH | 10–30% |
| Гематит (оксид железа) | Fe2O3 | 10–30% |
| Кремнезем (кристаллический и аморфный) | SiO 2 | 5–20% |
| Алюминат трикальция | 3CaO⋅Al 2O3⋅6H 2O | 2–20% |
| Бемит | AlO (OH) | 0–20% |
| Диоксид титана | TiO 2 | 0–10% |
| Перовскит | CaTiO 3 | 0–15% |
| Мусковит | K2O ⋅3Al 2O3⋅6SiO 2 ⋅2H 2O | 0–15% |
| Карбонат кальция | CaCO 3 | 2–10% |
| Гиббсит | Al (OH) 3 | 0–5% |
| Каолин ите | Al2O3⋅2SiO 2 ⋅2H 2O | 0–5% |
В целом состав остатка отражает состав неалюминиевых компонентов, за исключением части кремния компонент: кристаллический кремнезем (кварц) не будет реагировать, но часть присутствующего кремнезема, часто называемая реактивным кремнеземом, будет реагировать в условиях экстракции и образовывать силикат алюминия и натрия, а также другие родственные соединения.
Сброс красного шлама опасен для окружающей среды из-за его щелочности.
В 1972 году произошел выброс красного шлама у побережья Корсики итальянской компанией Montedison. Дело имеет важное значение в международном праве, регулирующем Средиземное море.
В октябре 2010 года около одного миллиона кубометров красного шлама с завода глинозема недалеко от Колонтара в Венгрия был случайно выпущен в окружающую сельскую местность в результате аварии на глиноземном заводе Айка, в результате чего десять человек погибли и была загрязнена большая территория. Говорят, что вся жизнь в реке Маркал была «потушена» красной грязью, и через несколько дней грязь достигла Дуная. Однако долгосрочное воздействие разлива на окружающую среду было незначительным.
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 дамбой, и остатки оседали в этих зонах хранения.
Когда-то было обычной практикой для красного шлама. сбрасываться в реки, эстуарии или море по трубопроводам или баржам; в других случаях остатки вывозились в море и сбрасывались в глубокие океанические траншеи за много километров от берега. В настоящее время прекращено захоронение в море, устьях и реках.
Поскольку места для хранения остатков заканчиваются и возрастает озабоченность по поводу влажного хранения, с середины 1980-х годов все чаще 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 с использованием фильтра образуется жмых (обычно с содержанием влаги 26-29%). Этот кек можно промыть водой или паром для снижения щелочности перед транспортировкой и хранением в виде полусухого материала. Остаток, произведенный 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 Vedanta Aluminium, Ltd. ввела в эксплуатацию установку по производству порошка красного шлама на своем нефтеперерабатывающем заводе в Ланджигархе в Odisha, Индия, описывая это
Поскольку процесс Байера впервые был внедрен в промышленности в 1894 году, ценность оставшихся 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 по разработке использования красного шлама. По оценкам, от 2 до 3 миллионов тонн ежегодно используются в производстве цемента, строительстве дорог и в качестве источника железа. Потенциальные применения включают производство недорогого бетона, нанесение на песчаные почвы для улучшения, уменьшение кислотности почвы, перекрытие свалок и связывание углерода.
. Обзоры, описывающие текущее использование остатков бокситов в портландцементе клинкер, дополнительные цементные материалы / смешанные цементы и специальные цементы на основе сульфоалюмината кальция были тщательно исследованы и хорошо задокументированы.
В 2015 году в Европе на средства Европейского Союза была начата крупная инициатива по решению повышения 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 преобразовании остатков в строительные материалы.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Red Mud. |
