赤泥脱碱方法及其机理研究进展

赤泥是氧化铝生产过程中产生的强碱性废弃物,其强碱性是制约自身大规模综合利用的重要因素。因此十分有必要对赤泥进行脱碱,以期实现赤泥的综合利用,保障铝工业可持续发展。论文综述了国内外赤泥脱碱方法,如水洗法、酸浸法、石灰法、盐类浸出法、CO₂法、生物法等;同时从自由碱和化学结合碱的角度分析了各种脱碱方法的特点及主要脱碱机理,总结出赤泥脱碱的原理主要是中和反应、沉淀反应及钠置换反应。最后剖析了各种脱碱方法存在的问题,并对赤泥脱碱的研究提出了建议,这将为赤泥脱碱技术的进步以及赤泥的综合利用提供参考。     

赤泥的脱碱与贮存

０引言中国长城铝业公司氧化铝厂（下简称长铝公司）采用混联法生产氧化铝,每年外排赤泥约６０～８０万ｔ,由于目前尚没有找到有效的利用方法,不但占用大量的农田,而且严重污染环境。长铝公司外排赤泥中含有高达４３５%的Ｃ２Ｓ矿物,是生产普通水泥的很好原料。为了变废为宝,长铝公司水泥厂曾在１９６６年建了一套转鼓式真空过滤赤泥系统,由于赤泥粒度粗,赤泥浆在输送管道中经常出现沉淀现象,赤泥碱含量偏高,所以利用率也很低。为了找到一条有效的利用赤泥作原料生产水泥的途径,于１９９７年应用赤泥常压石灰脱碱技术,对赤泥进行了脱碱和贮…     

烧结法赤泥脱碱过程

采用适当的工艺流程对烧结法赤泥进行脱碱处理．研究了脱碱剂用量、赤泥粒度、液－固比、温度、时间对脱碱结果的影响．结果表明：使用该脱碱工艺,可使脱碱后赤泥中碱含量１％．     

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。     

赤泥改性磷石膏作水泥缓凝剂

在对磷石膏直接应用于水泥中的危害分析的基础上,用赤泥对磷石膏在焙烧条件下进行改性。结果表明:磷石膏与赤泥按1∶5混合后,在800℃进行焙烧,保温2h后急冷,可消除磷石膏中有害杂质对水泥的不良影响,能代替天然石膏作水泥的缓凝剂,并且对水泥的强度具有增强效果。     

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］。     

赤泥水浸脱碱实验及动力学研究

赤泥是一种碱性污染物,强碱性是制约其综合利用的关键因素。进行了拜耳法赤泥水浸脱碱实验及动力学研究,实验结果表明：赤泥在水浸次数为4次、液固体积质量比为9 mL/g、反应温度为90 ℃和反应时间为60 min的条件下,赤泥的脱碱率可达71%。采用未反应收缩核模型对水浸脱碱数据进行线性拟合,动力学分析表明：活化焙烧后赤泥的水浸脱碱过程受扩散步骤控制,线性相关系数大于0.97,表观活化能为11.72 kJ/mol。     

赤泥草酸脱碱实验研究

赤泥强碱性是影响环境和制约其综合利用的关键因素.本文提出了赤泥草酸脱碱的实验研究,考察了草酸用量,反应温度,液固比和反应时间对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥和脱碱渣进行了XRD物相分析.结果表明:在草酸用量为15％,反应温度为80℃,液固比为4 mL/g和反应时间为40 min条件下,赤泥脱碱率超过95％.草酸显著破坏了赤泥中钙霞石的结构,可以选择性地脱除赤泥中的钠,脱碱渣中氧化钠含量低于0.5％,而钛、钙和硅等元素含量略有提高.     

赤泥与磷石膏制备胶凝材料的激发研究

赤泥是氧化铝生产的工业副产物,其组成与粘土相似,呈碱性。磷石膏是磷酸生产中产生的固体废渣,主要成分是二水硫酸钙,呈酸性。针对现有赤泥和磷石膏利用率低,大量堆积而严重制约氧化铝工业和磷化工的可持续发展的难题。本研究通过外加激发剂分别对赤泥和磷石膏进行活化,再混合制备胶凝材料,最后对胶凝材料的力学性能和微观形貌进行分析。实验结果表明:与NaOH、硫酸铝和硫酸铁比较,氯化钙也能较好的促进磷石膏中二水石膏向半水石膏转变,其可以有效提高磷石膏和赤泥复合胶凝材料的强度和环境安全性。     

赤泥碱回收的初步研究

赤泥是氧化铝冶炼工业生产过程中排放的固体废弃物,它属于强碱废渣,是一种严重的碱性污染源。采用热水及氧化钙水浴法对强碱性赤泥进行脱碱过滤洗涤。实验结果表明,添加氧化钙后赤泥滤液中碱浓度明显高于未添加氧化钙的,且随氧化钙添加量的增加,赤泥滤液中的碱浓度升高。赤泥中氧化钙的添加量为5%（质量分数）时,滤渣水洗3次回收碱的效率最高,回收的碱量接近回收总量的3/4。水洗各组赤泥的洗涤液的pH改变不大,均只降低了约0.5。各组水洗回收碱的回收效率与前期反应处理方式的关系不大,回收率主要受洗涤次数的影响。     

赤泥资源化利用和安全处理现状与展望

综述了近年赤泥在有价组分回收、污水处理、气体净化、催化材料、建筑材料及土壤改良等方面的机理研究和应用进展,通过赤泥理化特征分析阐述其各个应用方向的优势及前景。指出造成目前赤泥综合利用率低的最大因素是赤泥中含有大量碱性物质和重金属等,由此突出介绍了赤泥脱碱技术及赤泥毒性浸出研究。总结了国内外赤泥资源化途径较为分散、对赤泥利用的系统研究不足、未真正实现赤泥最大程度资源化也未解决当前赤泥造成的现实及潜在环境安全等问题。立足赤泥处置的"减量化、无害化和资源化"原则,并基于我国国情提出了"气体净化-资源回收-制备建筑材料"赤泥综合治理利用技术路线,为大规模工业固废-赤泥的资源化利用提供了新的研究和工业化思路。     

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。     

Selective separation of sodium from red mud with citric acid leaching

Selective separation of sodium with citric acid leaching from red mud has been put forward. The main factors and dealkalization mechanism by using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, X-ray diffraction, and shrinking core model were studied. The results show that the dealkalization rate reached more than 95% under the following conditions: citric acid dosage of 15%, liquid-to-solid ratio of 7 mL/g, leaching temperature of 100°C, stirring speed of 300 rpm, and leaching time of 120 min. Sodium easily dissolved in the solution by citric acid leaching. The dealkalization process was controlled by internal diffusion and the apparent activation energy (E_a) was 19.43 kJ/mol.     

热活化温度对氧化铝赤泥反应活性的影响及机理研究

通过热重-差热分析（TG-DTA）赤泥的相变温度,通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）分析赤泥热活化前后矿物的组成变化和键能变化,并以活性指数来评定活化赤泥的反应活性,分析了热活化温度对赤泥反应活性的影响规律和作用机理。实验结果表明:热活化后赤泥中硅酸二钙的衍射峰明显,硅酸二钙增多,方解石分解转化成不稳定的高活性物质,Si—O键和Al—O键的结构稳定性降低;热活化温度低于700 ℃时,赤泥的活性指数随着活化温度的升高而增加,700 ℃时活化赤泥的活性指数比原生赤泥提高19.1%,而热活化温度升高至800 ℃时,活化赤泥的活性指数急剧下降。