一种赤泥料浆化多级循环脱碱方法

摘要

本发明公开了一种赤泥料浆化多级循环脱碱方法，本方法经赤泥料浆化脱碱、赤泥料浆过滤碱分离、脱碱溶液碱回收等工序，在有效地处理氧化铝工业排出的固体废弃物赤泥的同时还实现了综合利用；本方法没有“三废”排放，无二次环境污染问题，且工艺简单，成本低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝工业排出工业废渣－赤泥的处理方法，特别涉及一种赤泥料浆化多级循环脱碱与碱回收联合处理方法。

背景技术

近年来我国的氧化铝产业急速增长，2010年我国氧化铝产量可能达到3000万t/a。氧化铝工业的迅猛发展，随之带来的问题是其产出尾渣的处理；赤泥是一种红色泥状废料，主要组份是SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、TiO₂、K₂O等，还含有微量有色金属。赤泥对环境的危害主要集中于其含有大量的强碱性化学物质，并导致其无法大规模资源化利用。其稀释10倍后pH值仍为11.25-11.50，极高的pH值决定了赤泥对生物、金属、硅质材料的强烈腐蚀性。赤泥附液的碱度高达26348mg/L，浸出液的pH值为12.1-13.0。赤泥的综合利用难度较大，目前多采用赤泥库（坝）湿法存放或脱水干化处理，造成土地侵占、空气污染、建筑结构破坏、地下水污染及放射性污染等危害。目前我国赤泥累积总量已达数亿吨，居于全球首位。

目前针对赤泥脱碱工艺国内外进行了诸多方面的研究，具体如表1中所列。

表1  现有各种赤泥脱碱工艺

 技术名称具体工艺优劣性分析石灰水热法加入石灰高压溶出釜中升温300℃所需时时间长，成本较高酸浸出法采用浓酸浸出造成二次污染，成本较高盐浸出法用某些无机盐溶液或其酸性溶液作为浸出剂脱钠率偏高，但赤泥浆过滤性能差，同时需要在一定温度(90℃)下进行石灰纯碱烧结法将掺有石灰和纯碱的拜耳法赤泥混合，在一定温度下烧结，用弱碱性溶液溶出熟料，从中提取一定量的Al₂O₃和Na₂O工艺复杂，成本较高细菌浸出法利用新陈代谢变质菌酶的直接或间接作用将赤泥中的钠溶解出来时效性不足，周期较长膜脱钠技术和选择性絮凝技术脱钠借助半透膜将赤泥浆和纯分离剂隔开，使得赤泥中的钠、钾和碱土金属离子渗透半透膜，进入分散剂中而被脱除不能大量应用，成本很高

对于大量累积赤泥的处理，一方面要提高脱碱效率，另一方面还要考虑时效性及成本问题；同时赤泥的含水量偏高，堆场中陈化多年的赤泥含水量也在40%左右，采用一般的烘干处理工艺需要大量的能耗，生产成本难以控制。

发明内容

本发明人经过大量实验工作和研究工作后，找到了一种能够处理各类型赤泥且处理后

的脱碱赤泥可以再生利用的方法，本方法能够解决赤泥造成的环境污染和占地问题，实现赤泥的综合利用且成本低廉。

本发明的目的在于提供一种赤泥料浆化多级循环脱碱方法。

本发明目的通过以下技术方案实现，包括步骤：

1）赤泥料浆化脱碱：

先通过矩型原料场端堆堆料方法对赤泥进行预均化；之后按所述质量比取赤泥、CaO、表面活性剂和膨胀珍珠岩，混合均匀，搅拌下加入水至固体物质与水的质量比为1.1～1.5：1～1.4，搅拌均匀后经湿磨5～15mi得料浆；赤泥：CaO：表面活性剂：膨胀珍珠岩=85%～91%：7%～12.5：1%～2%：0.8～2% ；

控制浆体搅拌均化的温度在60-80℃，陈化10-15min；

2）赤泥料浆过滤碱分离：

陈化结束后以甩干机过滤并收集滤液；测定过滤后的赤泥碱含量，如碱含量在1%以上，则再重复步骤1），进行二级分离；如此，直至赤泥的碱含量达到1.0%或以下。将脱碱后的赤泥干燥，包装，用作道路水泥的生产原料；并将收集的滤液集中，备用。

3）脱碱溶液碱回收：

取步骤2）收集集中的滤液，保持滤液温度为60-80℃，慢慢通入水泥窑尾气直至溶液pH<9时，将溶液温度降至10-25℃；过滤，收集滤液作为制备料浆用水循环使用；所得结晶物用适量冷去离子水洗涤三次，甩干，置300℃温度下烘干，冷却，粉碎；依据要求选择不同孔径筛过筛，即得工业级碳酸钠产品。

所述赤泥的质量是指赤泥的固含量。

所述表面活性剂为聚羧酸系减水剂或高效萘系减水剂。

为了获得较好的效果，步骤3）中所述水泥窑尾气的温度，优选100℃以下。

为了降低实施成本并提高综合利用效率，步骤2）中赤泥的碱含量达到1.0%后，优选，以水泥窑炉余热尾气对赤泥进行脱水干燥。

本发明优点和特点：

1、本方法可以处理现阶段氧化铝工业所涉及的各类型工艺排出的固体废弃物。

2、本方法实现了综合循环利用，且实施成本低廉。不仅解决了赤泥的环境污染问题，同时还得到了工业碳酸钠，真正做到废物利用。同时对脱碱处理后的赤泥的后续利用，也节约宝贵的土资源。

3、本方法基本没有“三废”排放。本方法中料浆制备采用的水主要为本方法步骤3）滤液分离工业碳酸氢钠后的滤液。另外，本方法可采取水泥窑炉尾气余温脱水干燥，既有效利用了废弃的能源，又节约了本方法的实施成本。

4、经脱碱处理后的赤泥可广泛大消纳量应用于水泥、墙体材料制备及土壤改良等方面，能够解决目前其导致的环境污染及土地占用等问题，具有重要的经济效益和社会效益。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但并不限制本发明。

实施例1

通过矩型原料场端堆堆料方法对赤泥进行预均化；赤泥的碱含量为4.23%，取湿赤泥207公斤置容器中，测定固含量为44%；加入CaO  7公斤、聚羧酸减水剂1公斤和膨胀珍珠岩1公斤，搅拌混合均匀后，加入水直至浆体中固体物质与水的比例为44：56，继续搅拌均匀，经湿磨快速轻磨5分钟得料浆，保持料浆温度为60℃陈化10min。用真空甩干机甩干分离，将分离出的滤液收集在搪瓷罐中。测定甩干分离出的赤泥为：碱含量2.85%，水含量为10%，质量为94公斤。

将分离出的赤泥与6.51公斤CaO  、0.93公斤聚羧酸减水剂及0.93公斤膨胀珍珠岩混合，重复上述制备浆体、陈化、甩干等工序进行二级分离。测定分离出的赤泥碱含量为2%，水含量为10%，质量为90公斤。

将二级分离得到的赤泥与6.23公斤CaO  、0.89公斤聚羧酸减水剂及0.89公斤膨胀珍珠岩混合，再次按上述方法制备浆体、陈化、甩干分离等工序进行三级分离。测定三级分离出的赤泥碱含量为1.59%。

将水泥窑尾气慢慢通通入装于搪瓷罐的滤液中，保持滤液温度

60℃，尾气温度小于100℃，通气至溶液pH为8.9。快速将溶液温度降至20℃，抽滤，结晶物用冷去离子水洗涤三次，用离心机甩干；所得结晶物为碳酸氢钠湿品，送入300℃干燥器中烘干。冷却后以球磨机粉碎，过孔径60目筛，分装，得工业级碳酸钠。 滤液合并，用于料浆制备用水，再次循环使用。

实施例2

取预均化后的湿赤泥，测得固含量为56.3 %，碱含量为4.23%。按照质量分数取赤泥90%、CaO  8%、聚羧酸系减水剂1.2%、膨胀珍珠岩0.8% 各物料，搅拌混合均匀；加入水至浆体中固体物质与水的比例为56.3：43.7；料浆温度控制在70℃，陈化10min。赤泥质量按固含量计。

在提取滤液中的碳酸氢钠时，保持滤液温度70℃。

其余操作同实施例1，经三级分离后赤泥碱含量为1.46%。

实施例3

取预均化后的湿赤泥，测得固含量为59.5 %，碱含量为4.23%。按照质量分数取赤泥85%、CaO 12.5%、聚羧酸系减水剂1.7%、膨胀珍珠岩0.8%各物料，搅拌混合均匀；加入水至浆体中固体物质与水的比例为59.5：41.5。赤泥质量按固含量计。

料浆温度控制在80℃，陈化10min。

在提取滤液中的碳酸氢钠时，保持滤液温度80℃。

其余操作同实施例1，经三级分离后赤泥碱含量为1.23%。

实施例4

取预均化后的湿赤泥，测得固含量为44.5 %，碱含量为4.23%。按照质量分数取赤泥90%、CaO 7%、聚羧酸系减水剂1%、膨胀珍珠岩2%各物料，搅拌混合均匀；加入水至浆体中固体物质与水的比例为44.5：55.5，经湿磨10min进行料浆制备。赤泥质量按固含量计。

料浆温度控制在60℃，陈化10min。在提取滤液中的碳酸氢钠时，保持滤液温度60℃，溶液降温至15℃。

其余操作同实施例2，经四级分离后赤泥碱含量为1.07%。将所得赤泥用滚筒干燥机

进行脱水干燥。

实施例5

取预均化后的湿赤泥，测得固含量为57.5 %，碱含量为4.23%。按照质量分数取赤泥87%、CaO 9%、高效萘系减水剂2%、膨胀珍珠岩2%各物料，搅拌混合均匀；加入水至浆体中固体物质与水的比例为57.5：42.5，经湿磨15min进行料浆制备。赤泥质量按固含量计。

料浆温度控制在70℃，陈化10min。

在提取滤液中的碳酸氢钠时，保持滤液温度70℃。

其余操作同实施例4，经四级分离后赤泥碱含量为0.93%。用水泥窑炉余热尾气对所

得赤泥进行脱水干燥

实施例6

取预均化后的湿赤泥，测得固含量为60 %，碱含量为4.23%。按照质量分数取赤泥85%、CaO 11.5%、高效萘系减水剂2%、膨胀珍珠岩1.5%各物料，搅拌混合均匀；加入水至浆体中固体物质与水的比例为60：40经湿磨10min进行料浆制备。赤泥质量按固含量计。

料浆温度控制在80℃，陈化10min。

在提取滤液中的碳酸氢钠时，保持滤液温度80℃。

其余操作同实施例4，经四级分离后赤泥碱含量为0.91%。用水泥窑炉余热尾气对

所得赤泥进行脱水干燥

实施例7

取预均化后的湿赤泥，测得固含量为56%，碱含量为4.23%。按照质量分数取赤泥85%、CaO 11%、聚羧酸系减水剂2%、膨胀珍珠岩2%各物料，搅拌混合均匀；加入水至浆体中固体物质与水的比例为56：44。赤泥质量按固含量计。

料浆温度控制在80℃，陈化15min。

在提取滤液中的碳酸氢钠时，保持滤液温度80℃。

其余操作同实施例4，经四级分离后赤泥碱含量为0.92%。用水泥窑炉余热尾气对

所得赤泥进行脱水干燥。

实施例8

取预均化后的湿赤泥，测得固含量为59%，碱含量为4.23%。按照质量分数取赤泥85%、CaO 11%、聚羧酸系减水剂2%、膨胀珍珠岩2%各物料，搅拌混合均匀；加入水至浆体中固体物质与水的比例为59：41。赤泥质量按固含量计。

料浆温度控制在80℃，陈化15min。

在提取滤液中的碳酸氢钠时，保持滤液温度80℃。

其余操作同实施例4，经四级分离后赤泥碱含量为0.95%。用水泥窑炉余热尾气对所

得赤泥进行脱水干燥。