中国粉体网讯 赤泥的化学组成复杂，主要含Fe2O3、Al2O3、SiO2、TiO2、Na20，同时伴生Sc、Ga、REEs等有价金属。
其中，钪在轻质合金改性、催化材料与固体氧化物燃料电池电解质材料中具有独特应用潜力，被称为“21世纪重要的绿色能源科技金属”、关键性或战略性矿产资源。
钪的物理化学特性
1、赤泥中钪的含量与价值
虽然赤泥中有钪，但含量不高，还不好提取。此外，不同地区生产的赤泥中钪含量有明显差异，大概范围约40-120g/t。赤泥中钪之所以备受关注，主要有三个客观原因：钪自身稀有；钪在高端应用领域中价值巨大；赤泥量大，提取具备可持续性，提取量十分可观。
算一笔账，以每吨赤泥40g钪计算，我国16亿吨的赤泥存量，其中的钪储量理论上达到了6.4万吨，接近我国钪总储量的十分之一。即使部分地区的赤泥中不含钪或少含钪，其储量也是万吨级别。
再算一笔账，从价格上我们可以更直观地感受钪的价值，某网络平台上100g4N钪价格接近6500元；500g纳米级高纯氧化钪价格约在3700-5500元之间。
从钪的视角看，赤泥真值钱啊！
我国部分地区及个别国家赤泥中钪和稀土的含量g/t
2、赤泥中钪的存在形式
铝土矿生产为氧化铝后，基本上98%的钪在赤泥中富集，所以赤泥是很好的提钪原料。
通过研究分析证实，赤泥中的Sc不是离子吸附型，也不存在于新形成的铝硅酸盐矿物相中，主要以类质同象形式分散于铝土矿及其副矿物如金红石、钛铁矿、锐钛石、锆英石、独居石等中。
3、赤泥钪浸出工艺
目前，从赤泥中回收钪的技术路线主要包括湿法工艺、火法冶金、火法-湿法联合工艺及生物浸出等提取技术。
（1）湿法冶金
采用湿法工艺回收赤泥中钪的过程中，常伴有其他金属一起溶出，分离难度系数大且工序繁琐，常用的方法以酸浸法为主，还有溶剂萃取法、离子交换法、生物浸出法等。
酸浸
酸浸法采用高浓度的酸（硫酸、盐酸、磷酸或硝酸其中一种）浸出赤泥，赤泥中金属离子如铁、钠、铝、钪和钛等主要以金属氧化物的形式存在，与酸反应生成可溶性的金属阳离子进入溶液中，然后将酸浸液中钪进行溶剂萃取或离子交换回收。
湿法冶金工艺具有技术简单、流程短、成本及能耗低等优点，但同样具有选择性差、赤泥中其他主要元素利用率低等缺点，尤其对于高铁赤泥，铁的溶出会对钪与铁的分离造成很大困难，不过协同其他工艺可明显改善回收效果。
黄魁等采用两步酸浸法浸出赤泥中的钪和钇。结果表明，赤泥经磷酸浸出后，脱碱和脱硅效果较好，K、Na、Si浸出率分别为75.62%、87.82%、80.25%；在硫酸浓度2.5mol/L、液固比7∶1、反应温度70℃、反应时间45min条件下进行二段硫酸浸出，Sc、Y平均浸出率分别为74.49%、80.02%。Sc和Y的硫酸浸出过程均符合多相液固区域反应模型，受扩散控制，表观反应活化能分别为18.50kJ/mol和16.74kJ/mol。
Lei等利用盐酸处理赤泥，然后采用溶剂萃取浸出液除铁，再在萃余液中加入Ca(OH)2使钪、钛富集于沉淀。试验探究了盐酸浓度、浸出时间、温度及液液比等因素对钪浸出率的影响，最佳条件下钪的浸出率为99.97%，钛的浸出率为5.44%。流程产生的硅渣可用于钢渣回炼生铁、制备白炭黑等，中和沉淀滤液可再次送回使用，此工艺流程有效实现了铁、钛、钪的有效分离，产品得到进一步提纯。
中和沉淀－酸浸法回收赤泥中的钪
生物浸出
生物浸出的主要原理是，当可溶性金属离子在细胞膜和细胞之间运输（代谢依赖性细胞内摄取）时，微生物与矿物之间会发生氧化还原、吸附、分解等交换作用，使金属离子与存在于细胞壁上的官能团结合，导致固体颗粒在液泡中积累或沉淀。
生物浸出被视为一种绿色金属提取技术，与传统化学方法相比，具备显著经济和环境优势，但目前关于利用微生物从赤泥中提取有价元素的研究较少。
针对传统“酸浸出法”低效和不能满足环保、低成本、流水线式提取赤泥中富含多种微量稀土与贵金属元素等问题，黄有权等基于异种电荷“静电相吸”机理研究了带负电活性基团的微生物与N高分子活性和G可溶性碳氢化修饰的T聚糖在赤泥中流水线连续高效提取钪、稀土、钛、钒、铌五种金属的回收效率和机理。
研究结果表明微生物和修饰T聚糖在赤泥中金属元素连续吸附过程中兼容性优，且实现对特定的金属离子的专一性吸附。钪、稀土、钛、钒、铌的回收率分别为95.2%、93.8%、95.6%、96.4%和96.9%。阐明了微生物和修饰T聚糖与有价稀土贵金属元素的吸附、络合行为及沉淀行为等机制。
流水线式提取回收五种稀土贵金属流程图
（2）火法-湿法冶金
仅利用湿法工艺从赤泥中提钪时，不仅酸耗大、选择性差，而且主要元素的浸出程度低、浸液中钪含量低。不同于湿法冶金工艺，火法-湿法冶金联合工艺其实质为先通过火法冶金改变赤泥的物理化学性质，再通过湿法冶金提取赤泥中的钪。
火法-湿法冶金的主要原理是将赤泥先焙烧还原除铁、炉渣提氧化铝后，赤泥中含量较高的金属元素如铁、铝等被分离回收，使得钪在渣中得到进一步富集，再用酸浸法将残渣中的钪转移到溶液中，最后将酸浸液中钪进行溶剂萃取或离子交换回收。
针对不同性质的赤泥采用不同的方法进行处理，主要有高温熔炼-磁选-高压酸浸法、氯化钠离析焙烧-磁选-酸浸法、硫酸化焙烧-水浸法等。
高温熔炼-磁选-高压酸浸法
高温熔炼–磁选–高压酸浸法流程
Rivera等以希腊赤泥与三种助熔剂（CaO，SiO2，coke）在不同比例下熔炼产生的三种炉渣，又按照冷却方式不同得到的六种炉渣为原料，经磁选除铁后，再通过盐酸和硫酸的高压浸出选择性提取炉渣中的稀土金属元素。
对于三种常温冷渣，在100℃下，盐酸高压浸出得到的最高钪浸出率为90%，同时钇、镧、钕的浸出率约为95%；在150℃下，硫酸高压浸出得到的最高钪浸出率达95%，但钇、镧、钕的浸出率仅为40%。
硫酸化焙烧-水浸法
硫酸化焙烧-水浸法概念流程
黄苑龄等以贵州某地赤泥为原料，采用低温酸化焙烧-水浸法，考察了焙烧硫酸用量、焙烧温度、焙烧时间、浸出液固比（质量比）、浸出温度、浸出时间等因素对钪浸出率的影响。结果表明：在硫酸与原矿质量比1∶1、焙烧温度200℃、焙烧时间4h、浸出液固比6∶1、浸出温度80℃、浸出时间4h条件下，钪浸出率达到89.10%。
火法-湿法冶金联合工艺可有效降低酸耗、抑制赤泥中铁和其他杂质元素的溶出，并提高钪的浸出率，其缺点是流程复杂、成本及能耗高。
结语
目前赤泥提钪的研究已经从之前单一元素的提取向多元素协同提取的方向发展，这不仅复合技术协同升级的趋势，也提升了从赤泥中提取有价元素带来的经济效益。
参考文献：
雷清源：赤泥中钪和钛的回收研究进展，中南大学
黄波：赤泥中钪的湿法提取与分离提纯技术研究进展，云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业分公司
路梦雨：从赤泥中回收钪研究进展，昆明理工大学国土资源工程学院
郑洁：从赤泥中回收氧化钪的技术研究现状，中铝郑州有色金属研究院有限公司
黄魁：拜耳法赤泥中钪、钇浸出行为及动力学研究，广西大学
黄有权：流水线式高效提取赤泥中钪稀土钛钒铌元素研究，广西市场监管局
Qingyuan Lei，et al. Separation and recovery of scandium and titanium from red mud leaching liquor through a neutralization precipitation-acid leaching approach，Journal of Rare Earths
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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