拜耳法赤泥脱硫特性研究

通过自制鼓泡反应器和XRD等手段研究赤泥处理低浓度SO2的脱硫效果及其脱硫机理.试验结果表明,当赤泥浆液固液比为1∶20,赤泥浆液在排放标准内能容硫362.7 mg/g,且赤泥浆液能够在酸性条件下净化SO2,其浆液pH值能降至1.58左右.浆液脱硫过程中固相物质发挥了更大脱硫作用,并提出赤泥分阶段脱硫机理:碱性物质脱硫阶段和铁离子催化氧化脱硫阶段.试验还证明了在赤泥浆液pH≤4时,浆液中铁离子的溶出促进SO2的吸收,且这种促进作用为催化氧化作用.SO2与赤泥反应的最终产物主要为硫酸钙和斜钠明矾.     

亚熔盐法处理铝土矿工艺的赤泥常压脱碱

研究了在低温常压下亚熔盐法处理铝土矿所得赤泥的脱碱过程,考察了反应温度、CaO添加量、初始溶液Na2O浓度及反应时间等因素对反应过程的影响.结果表明,随CaO用量增加、反应温度提高和反应时间延长,终赤泥中Na2O含量降低,初始碱浓度过高或过低都不利于Na2O溶出.在95℃、NaOH溶液/干赤泥质量比6、CaO/原赤泥质量比0.22、初始溶液Na2O浓度60g/L、反应时间10h的条件下,终赤泥中Na2O含量可降至1.41%,钠/硅质量比为0.07.反应后生成了硅酸钙相,赤泥由棒状晶体转变成了绒球状的薄片聚集体.     

高铁赤泥中氧化铁与钠硅渣的分离

采用碱介质湿法处理高铁赤泥,脱除赤泥中钠硅渣并使其中的氧化铁在渣相中富集.考察了反应温度、反应时间、初始溶液Na2O浓度、苛性比(Na2O与Al2O3的摩尔比)及液固比等对终渣化学组成及物相的影响.结果表明,在250℃、初始溶液Na2O浓度530 g/L、苛性比15、液固比6 mL/g、反应30 min的条件下,赤泥终渣Fe2O3含量由33.56%提高到46.27%,Na2O含量由4.99%降至0.87%.经碱介质处理后赤泥的主要物相由方钠石和钙铁榴石转化为较单一物相钙铁榴石.     

CaCl2回收液赤泥碱性调控

赤泥是氧化铝行业最大的环境污染问题,碱性调控是处置赤泥的关键。本文以赤泥资源化过程中产出的CaCl₂溶液的模拟液作为脱碱剂对赤泥进行碱性调控研究,考察了可能影响碱性调控过程的因素,并进行了柱淋洗实验以模拟实际赤泥堆存过程中的淋洗过程,进行盆栽试验来评估脱碱赤泥的土壤化潜力。结果表明：在固液比为500g/L、脱碱液Ca²⁺浓度为10g/L、反应温度为85℃、反应时间为2h的条件下,浸出液中Ca、Na浓度分别为7.74g/L和1.22g/L,pH可降低至8.39,并且一次脱碱过程即可达到脱碱平衡。柱淋洗流出液Na/Ca比高达107.8,远高于海水Na/Ca比（25.8）,可用作氯碱工业原料;脱碱后赤泥pH由11.14降至8.05。黑麦草在脱碱赤泥与锯末的混合基质中的七天发芽率达到92%,高于新鲜土壤中黑麦草发芽率（84%）,表明脱碱后赤泥适合植物生长。利用CaCl₂回收液进行赤泥碱性调控可为赤泥处置提供一种成本低廉、绿色环保的方法。     

平底沉降槽内固液分离与赤泥沉降的数值模拟

采用计算流体力学软件Fluent、简化的三维Eulerian两相流和Realizable k-e湍流模型,并结合SIMPLE算法对直径40 m的氧化铝赤泥沉降槽内的固液分离过程进行数值模拟,以得到槽内流场形态和赤泥浓度的分布规律. 通过对比计算结果和现场测试数据,并结合自定义分析评价指标,分析了有无溢流围堰和中心下料桶的不同进料方式下沉降槽的固液分离和赤泥沉降的流动规律. 结果表明,去掉沉降槽的溢流围堰后浆液的固相浓度降低84.3%;采用自吸式射流进料管,60~64 g/L固相浓度范围内的浆液在中心桶内所占体积由3.70%提高到14.36%,可有效促进中心桶内赤泥浓度分布的均匀性,提高平底沉降槽内赤泥的沉降分离效率.     

稀土镧对化学镀Co-Ni-B合金沉积速度的影响

向Co-Ni-B合金镀液中加入了稀土La。以沉积速度为评价标准,通过正交试验得到其适宜的镀液基础配方为:10~13g/L CoCl2·6H2O,2.3~4.9g/L NiCl2·6H2O,0.6~1.2g/LNaBH4,55~65g/L Na2C4H4O6·2H2O,12~16g/L NH4Cl,1~2g/L稳定剂,0.8~1.2g/L La,θ50~80℃,pH14,负载因子0.4~0.8dm2/L。在此基础上,研究了La对沉积速度的影响,结果表明,La能提高Co-Ni-B镀液稳定性、沉积速度,改善镀层表面质量。在一定范围内,La的加入量越多,效果越明显;La的适宜加入量为0.8g/L。同时探讨了主盐浓度、还原剂浓度、络合剂浓度、缓冲剂浓度对沉积速度的影响。     

Na4Ca3(AlO2)10的合成和浸出行为

以分析纯CaCO3,Al2O3和Na2CO3为原料,在1100~1250℃合成了Na4Ca3(AlO2)10,研究了浸出时间、浸出温度、液固比及溶液中碳酸钠和氢氧化钠浓度对Na4Ca3(AlO2)10浸出性能的影响. 结果表明,在1200℃烧结30 min,可以合成纯度高于90%的Na4Ca3(AlO2)10. 当碳酸钠浓度为80 g/L、氢氧化钠浓度18 g/L时,Na4Ca3(AlO2)10在40℃浸出10 min的氧化铝浸出率达到90%以上. 当碳酸钠浓度降为30 g/L时,Na4Ca3(AlO2)10在60℃浸出15 min的氧化铝浸出率大于85%. 浸出时添加氢氧化钠有利于氧化铝浸出率的提高,氢氧化钠浓度大于5 g/L时,氧化铝浸出率可提高10%以上. Na4Ca3(AlO2)10的浸出性能优于12CaO·Al2O3和CaO·Al2O3.     

硫含量对铝酸钠种分母液盐蒸发结晶析出的影响

研究了高硫铝土矿中硫对拜耳法NaAl(OH)4种分母液蒸发排盐的影响.结果表明,NaAl(OH)4溶液深度蒸发排盐渣中主要存在Na2CO3·H2O和NaAlO2·1.25H2O,苛碱浓度300~310 g/L时能有效析出Na2CO3且不导致NaAlO2析出过高.硫对NaAl(OH)4溶液中Na2CO3、硫盐和NaAlO2析出影响很大,析出率均随硫含量增加而增加,且排盐率均在60%以上.Na2SO4对析出率影响最大,硫浓度6 g/L时排盐率可达91.33%;Na2SO3的影响稍低;Na2S对析出率影响较小,硫浓度6 g/L时排盐率仅为68.49%.将硫浓度为4.5 g/L的NaAl(OH)4溶液蒸发至苛碱浓度为310 g/L时排盐渣中存在Na2CO·3H2O,NaAlO21.25·H2O,Na2CO32Na2SO4和其他形式复盐.蒸发过程中有部分低价硫被氧化,约有7%和4%的S2氧化为S2+和S4+,7%~11%S4+氧化为S6+.Na2CO3和各价态硫化合物交互作用,影响蒸发排盐效果.     

赤泥沉降分离数据模型建立的新方法——多元正交回归法

本文对赤泥沉降分离的部分影响因素——赤泥浆液固含、沉降温度、絮凝剂浓度设计了正交试验.对赤泥的沉降分离过程建立了数据模型。建立了赤泥沉降的的数据模型H=aLn(t) b,并推导出赤泥沉降分离的速率模型v=(dH)/(dt)=a/t.并通过正交回归法得到了系数a的多元正交回归多项式模型.此模型和试验结果的拟合程度很高,误差不超过5%.     

拜耳法赤泥强化沉降研究

本文以拜耳法赤泥固化堆存为背景,研究了拜耳法赤泥的物理特性和自然沉降特性,比较了不同促沉剂在不同掺量条件下对赤泥浆体沉降性能的影响;通过正交试验优选出赤泥促沉剂的合理配比:腐植酸钠/萘系减水剂/六偏磷酸钠/十二烷基苯磺酸钠=1/11/2/3,在浓度为40％的赤泥浆体中掺用3.4‰的促沉剂,沉降8h后沉降层浆体浓度可以达到52.6％,24h后沉降层浓度可以达到59.8％;与自然沉降24h相比,沉降层浓度提高了27％;对强化浓缩赤泥进行固化,并与自然沉降赤泥固化体相比,内聚力提高了50％,提高了固化堆存的稳定性和安全性.     

水洗处理赤泥初步脱碱

赤泥是氧化铝冶炼工业生产过程中排放的固体废弃物,是一种严重的碱性污染源。实验采用不同温度（20、55、75、95 ℃）的水分别对强碱性赤泥进行洗涤。结果表明,首次洗涤所得洗涤液的质量浓度较高,6次洗涤液的平均质量浓度在2.44~2.72 g/L,其中冷水洗涤赤泥所得的溶液质量浓度最高。每次洗涤得到的洗涤液的pH变化不大。不同温度的水洗涤赤泥,回收碱的效率相差不大,前3次洗涤碱的回收量占总量的70%以上。其中,冷水洗涤赤泥回收碱的质量最多。经过6次洗涤后,每克赤泥中最终回收的氢氧化钠的质量最高达8.18 mg。     

改性赤泥颗粒吸附剂的性质及机理研究

采用焙烧法对赤泥进行活化处理,将其与粉煤灰、碳酸氢钠和膨润土按照质量比为16∶2∶1∶3制成改性赤泥颗粒,该改性赤泥颗粒破碎率与磨损率之和为0.2%。将其作为吸附剂,采用静态吸附试验方法研究了该改性赤泥颗粒吸附剂对模拟含磷废水除磷的一般规律,在磷的质量浓度为3~100 mg/L条件下,考察了反应时间、初始磷浓度、投加量等因素对改性赤泥颗粒吸附效果的影响,经过计算得出其饱和吸附量。结果表明,改性赤泥颗粒对磷的去除效果在反应8 h后趋于稳定,其最佳投加量为5 g/L,改性赤泥颗粒的饱和吸附量为56.2 mg/g。     

拜耳法赤泥不同脱碱工艺的对比分析

赤泥是氧化铝冶炼工业中排放的强碱性固体废弃物,为了降低赤泥中碱的含量,实现赤泥综合利用,对二氧化碳浸出法、酸中和法、钙离子置换法等脱碱工艺进行了初步的对比研究。结果表明,二氧化碳浸出法能够降低赤泥浆的pH,并有效去除赤泥中的钠（I）;盐酸的加入可以大幅度降低赤泥浆的pH,进一步水洗虽然能基本去除赤泥中的钠（I）,但pH会增加;钙化合物的添加能有效置换出赤泥中的结合碱,但对赤泥浆pH的影响不大。     

逆流浸取法回收赤泥中的碱

赤泥脱碱现有的方法不足主要表现在：酸法或碱法脱碱会耗费大量的酸或碱,使脱碱成本偏高;简单水洗法脱碱时,副产品中碱浓度较低,不能实现赤泥与碱的综合利用。本文以阴离子型聚丙烯酰胺为絮凝剂,水为浸取剂,采用五级逆流浸取法对赤泥中碱的回收利用进行研究,考察了温度、液固比、浸取速度等因素对碱的浸出率及浓度的影响,得出碱的浸出率与浓度随温度、液固比、浸取速度等因素的变化规律,确定最佳浸取条件为：温度70℃,液固比3∶1,浸取速度15mL/min,在此条件下赤泥中碱的浸出率达89.18%,浓度达到20.38g/L。此方法不仅能将赤泥中的碱有效脱除,同时得到浓度较高的碱溶液,实现赤泥与碱的综合利用。     

Effects of Polymeric Flocculants on Settlement of Bayer Red Mud Generated from Chinese Diaspore Bauxite

A systematic investigation on the interaction between Bayer red mud particles generated from Chinese diaspore bauxite and commercial sodium polyacrylate (SPA) or polyacrylamide (PAM) was performed by red mud settling tests, conductivity-pH titration and Ubbelodhe viscosimetric measurement. The results indicate that the treatment with red mud by SPA gives a lower red mud settling rate and lower supematant turbidity than the treatment with red mud by PAM. There is an optimum polymer dosage of 300 g/t (based on the weight of dry red mud) when red mud slurry is treated by SPA or PAM, so "bridging" adsorption is one of the main interactions between red mud and SPA or PAM. With the increase of NaOH concentration, the hydrolysis degree of PAM dissolved in NaOH solution increases and its molecular weight almost does not change, but the settling rote of red mud treated by it drops rapidly. The settling rate of red mud treated by PAM dissolved in 10 g/L NaOH solution is 0.61 m/h while by PAM dissolved in distilled water it is 1.31 m/h, because the adsorption ability of the hydrolyzed PAM onto red mud surface declines primarily due to the formation of-CONH2～-COO-～－CONH2 intramolecular hydrogen bond.     

常压石灰法处理烧结法赤泥脱碱及其机理研究

采用石灰（CaO）作为脱碱剂处理烧结法赤泥,研究了反应温度、反应时间、脱碱剂添加量、液固比等因素对赤泥中钾、钠溶出率等碱脱除效果的影响,分析了石灰处理赤泥的脱碱机理。结果表明：温度升高、反应时间延长、石灰掺量增加以及液固比增大均能提高赤泥的脱碱效果,其中尤以反应时间和石灰掺量的影响效果更显著。添加石灰处理烧结法赤泥的脱碱机理是部分方钠石（Na₈Al₆Si₆O₂₄CO₃）中的2个Na⁺被1个Ca²⁺置换出,生成了更难溶的钙霞石［Na₆CaAl₆Si₆（CO₃）O₂₄·2H₂O］。     

阴离子/非离子表面活性剂体系洗涤含油污泥

针对新疆某油田重度石油污染土壤,进行了洗涤剂的复配及洗脱条件的优化研究。考察了阴离子表面活性剂浓度、非离子表面活性剂浓度以及硅酸钠助剂浓度对残油量的影响。正交实验结果表明,十二烷基苯磺酸钠（LAS）与烷基酚聚氧乙烯醚（平平加,APEO）间存在着较强的交互协同作用;两者复配可以增强洗涤效果,并减少药剂用量。优化的复配洗涤剂配方为： LAS 2g/L,平平加3g/L,Na2SiO3 3g/L。复配洗涤剂洗涤含油污泥的最佳操作条件为：液固质量比10∶1、洗涤温度70℃、洗涤时间1h,在此条件下污泥含油量从26.07%降低至1.21%。对污泥洗涤前后的红外光谱检测表明该复配洗涤剂对于污泥中原油的饱和分、芳香分、胶质和沥青质都有洗涤效果,特别是对饱和分的去除效果尤为显著。