2026年中考化学一轮复习教学素材：赤泥的蜕变

【教学素材】 赤泥的蜕变 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】“赤泥”是从铝土矿提炼氧化铝过程中产生的强碱性固体废渣，因含氧化铁呈红色而得名，具有强碱性、成分复杂、堆存量大等特点，是全球铝工业面临的重大环境挑战。我国已将赤泥综合利用列为工业绿色发展的重要任务，通过政策引导与示范工程推动落地。 一、赤泥的特性与环境挑战 （1）物理化学特性：赤泥通常呈灰白色或暗红色粉状，平均粒径小于10微米，具有强碱性（pH值在9,5～13.0之间）、含水量高、粒度细、比表面积大等特点。其成分复杂，主要含有铁、铝、硅、钙、钛、钠的氧化物，并富含钪、镓等稀有稀土元素。 （2）主要环境危害： ①土地占用与污染：赤泥堆存占用大量土地，其‌强碱性和高盐分会导致堆场及周边土壤碱化、地下水污染。 ②安全风险：赤泥库存在溃坝风险，国内外均发生过严重事故，造成生命财产损失和生态灾难。 ③粉尘污染：干化后的赤泥易产生扬尘，形成细颗粒物（PM2.5），危害空气质量和人体健康。 二、综合利用的主要方向 为实现赤泥的大规模消纳与资源化，目前正通过选铁、建材、土壤改良等技术路径推动规模化综合利用： （1）建筑材料领域：这是大宗量消纳赤泥的主要途径。赤泥可用于生产建筑用砖、水泥、陶瓷、微晶玻璃，以及作为路基、堤坝的填充材料。 （2）有价金属回收：赤泥中含有铁、铝、钛、特别是‌战略稀土金属钪‌，通过磁选、酸浸、生物浸出等技术可回收这些有价元素，减少对原生矿产的依赖。 （3）环境修复材料：利用赤泥‌比表面积大、吸附性强、碱性高的特性‌，可将其开发为吸附剂或催化剂，用于处理废水、废气，或作为酸性土壤改良剂，实现“以废治废”。 三、现状与政策推动 （1）我国赤泥问题严峻：中国是氧化铝生产大国，2024年赤泥年排放量约1.15亿吨，累计堆存量已超过15亿吨‌，但年利用量不足1500万吨，综合利用率低于15%，减量化与资源化压力巨大。 （2）国家层面行动方案：中国多部委于2024年底联合发布了《赤泥综合利用行动方案》以推动其资源化利用。该方案旨在通过强化创新驱动，推动赤泥源头减量、提升可利用性、扩大利用规模、丰富应用场景，促进赤泥综合利用产业与氧化铝产业绿色协同发展。 【同步训练设计】 1．赤泥（主要含Fe2O3）是氧化铝生产过程中产生的碱性固体废渣。一种利用赤泥和炭粉回收铁的工艺流程如图所示。分析流程，解决问题： （1）高温焙烧时，发生反应的化学方程式为 ，该反应的基本类型为 反应属于。 （2）高温焙烧时，通入N2的目的是 。 （3）磁选分离的过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。 （4）该工艺的意义是 。 2．铝冶炼过程中会产生废渣赤泥（主要含Fe2O3），赤泥中金属氧化物含量丰富,但随意堆积会对土壤造成污染。科研人员提出一种使用竖炉回收利用赤泥的新方法,装置示意图如下所示，请回答下列问题。 （1）Fe2O3中铁元素的化合价是 。 （2）反应室中发生反应的化学方程式为2Fe2O3＋3C ( 高温 ) 4Fe＋3X，由此可知X的化学式是 。该反应的基本反应类型为 反应，其中被还原的物质是 （填名称）。 （3）氢气可以通过风电电解水制取,在这个过程中的能量转化方式是风能→电能→ 。该新方法相较于传统方法使用CO还原Fe2O3的优势是 。 3．赤泥（主要含Fe2O3）和煤矸石（主要含Al2Si2O5(OH)4）是矿业固体废物，采用协同还原焙烧有助于实现其所含Fe、Al等元素的回收。工艺流程涉及：赤泥、煤矸石→粉碎→还原焙烧→磁选→含铁氧化物、含铝氧化物→加稀硫酸→溶液、SiO2。 【查阅资料】①“磁选”是利用不同物质对磁场的反应不同，来对物质进行分离； ②Fe、Fe3O4能被磁铁吸引，FeO、Fe2O3不能被磁铁吸引。 （1）赤泥和煤矸石焙烧前进行粉碎的目的是 。 （2）Al2Si2O5(OH)4在焙烧过程中会生成3种氧化物：Al2O3、SiO2和 ，由此可得出SiO2的一条化学性质为 （写一条即可）。 （3）加入稀硫酸时反应的化学方程式为 。 （4）仪器分析测得：对Fe2O3进行还原焙烧时，所得固体中铁元素质量分数随温度变化情况如图所示。为使含铁氧化物满足磁选需求，焙烧温度应选择的最大范围是 ℃。 4．科研人员提出一种回收利用铝冶炼产生的废渣赤泥（含Fe2O3）的新方法，助力产业逐“绿”前行。应用新方法从赤泥中提取铁的装置示意图如图1所示。 （1）Fe2O3中铁元素的化合价是 ，铁、氧元素的质量比为 。 （2）应用新方法从赤泥中提取铁发生反应的化学方程式2Fe2O3＋3H2 ( 一定条件 )4Fe＋3H2O。①以该方法处理某赤泥样品的实验数据如图2所示。据图计算，反应从开始至10分钟，提取铁的质量为 g。 ②我国每年产生赤泥约9000万吨，假设赤泥中Fe2O3的质量分数为30%，用新方法处理9000万吨赤泥，理论上可提取铁 万吨（写出计算过程）。 ③传统方法通常使用CO还原Fe2O3，新方法能使产业更加绿色环保的原因是 （写一种）。 5．赤泥是铝土矿在生成氧化铝过程中形成的强碱性固体废弃物，其中可回收利用的主要成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2、TiO2、CaO等。某研究小组采用“磁化焙烧—磁选”方法回收铁，并将磁选尾矿作为浸出原料回收钛。 （1）从物质分类角度分析，赤泥中可回收利用的五种主要成分均属于化合物中的 。 （2）磁化焙烧前要对赤泥进行破碎烘干研磨后再用网筛筛选，破碎过程发生 变化，研磨的目的是 ，网筛筛选相当于实验室的 操作。 （3）磁化焙烧时加入煤，通过控制温度等因素使赤泥中弱磁性的Fe2O3转变成磁性较强的Fe3O4，从而使铁通过磁选分离回到精矿中、温度对磁化焙烧的影响如图所示，控制焙烧温度为 ℃时，可使铁回收率最高，当焙烧温度在 ℃之间时精矿铁品位最佳。 （4）赤泥磁选后得到的高品位铁精矿再逐级还原为铁，此过程铁元素化合价 （填“上升”“不变”或“下降”）。 （5）尾渣中含有较丰富的钛，不同浸出剂对钛浸出效果的影响如图所示。由图可知，浸出剂 （填名称）对钛的浸出效果最好。浸出过程中TiO2发生反应的化学方程式为 。 参考答案 1．（1）2Fe2O3＋3C ( 高温 )4Fe＋3CO2↑；置换反应；（2）作保护气，防止生成的铁被氧化；（3）物理；（4）实现废物资源化利用（合理即可）。 2．（1）＋3；（2）CO2；置换；氧化铁；化学能；减少碳排放、对空气污染小等（合理即可）。 3．（1）增大反应物间的接触面积，使反应更快、更充分；（2）H₂O；不与水反应（或耐高温、不与酸反应等合理即可）；（3）Al2O3＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋3H2O；（4）400～670。 4．（1）＋3；7：3；（2）①2.58；②1890；新方法产物是水，对环境无污染（合理即可）。 5．（1）氧化物；（2）物理；增大反应物的接触面，加快反应速率；过滤；（3）750；650～700；（4）下降；（5）硫酸；TiO2＋2H2SO4＝Ti（SO4）2＋2H2O。 学科网（北京）股份有限公司 $