專利名稱：一種赤泥料漿化多級循環(huán)脫堿方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化鋁工業(yè)排出工業(yè)廢渣一赤泥的處理方法，特別涉及一種赤泥料漿化多級循環(huán)脫堿與堿回收聯(lián)合處理方法。
背景技術(shù)：
近年來我國的氧化鋁產(chǎn)業(yè)急速增長，2010年我國氧化鋁產(chǎn)量可能達到3000萬t/ a。氧化鋁工業(yè)的迅猛發(fā)展，隨之帶來的問題是其產(chǎn)出尾渣的處理；赤泥是一種紅色泥狀廢料，主要組份是Si02、CaO、Fe203> A1203、Na2O, TiO2, K2O等，還含有微量有色金屬。赤泥對環(huán)境的危害主要集中于其含有大量的強堿性化學(xué)物質(zhì)，并導(dǎo)致其無法大規(guī)模資源化利用。其稀釋10倍后pH值仍為11. 25-11. 50，極高的pH值決定了赤泥對生物、金屬、硅質(zhì)材料的強烈腐蝕性。赤泥附液的堿度高達26348mg/L，浸出液的pH值為12. 1-13.0。赤泥的綜合利用難度較大，目前多采用赤泥庫(壩)濕法存放或脫水干化處理，造成土地侵占、空氣污染、 建筑結(jié)構(gòu)破壞、地下水污染及放射性污染等危害。目前我國赤泥累積總量已達數(shù)億噸，居于全球首位。目前針對赤泥脫堿工藝國內(nèi)外進行了諸多方面的研究，具體如表1中所列。 表1現(xiàn)有各種赤泥脫堿工藝
技術(shù)名稱具體工藝優(yōu)劣性分析石灰水熱法加入石灰高壓溶出釜中升溫30(TC所需時時間長，成本較高酸浸出法采用濃酸浸出造成二次污染,成本較高鹽浸出法用某些無機鹽溶液或其酸性溶液作為浸出劑脫鈉率偏高,但赤泥漿過濾性能差，同時需要在一定溫度(9(TC )下進行石灰純堿燒結(jié)法將摻有石灰和純堿的拜耳法赤泥混合,在一定溫度下燒結(jié),用弱堿性溶液溶出熟料,從中提取一定量的Al2O3和Nii2O工藝復(fù)雜,成本較高細菌浸出法利用新陳代謝變質(zhì)菌酶的直接或間接作用將赤泥中的鈉溶解出來時效性不足,周期較長膜脫鈉技術(shù)和選擇性絮凝技術(shù)脫鈉借助半透膜將赤泥漿和純分離劑隔開，使得赤泥中的鈉、鉀和堿土金屬離子滲透半透膜,進入分散劑中而被脫除不能大量應(yīng)用，成本很高
對于大量累積赤泥的處理，一方面要提高脫堿效率，另一方面還要考慮時效性及成本問題；同時赤泥的含水量偏高，堆場中陳化多年的赤泥含水量也在40%左右，采用一般的烘干處理工藝需要大量的能耗，生產(chǎn)成本難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人經(jīng)過大量實驗工作和研究工作后，找到了一種能夠處理各類型赤泥且處
理后
的脫堿赤泥可以再生利用的方法，本方法能夠解決赤泥造成的環(huán)境污染和占地問題， 實現(xiàn)赤泥的綜合利用且成本低廉。本發(fā)明的目的在于提供一種赤泥料漿化多級循環(huán)脫堿方法。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，包括步驟 1)赤泥料漿化脫堿
先通過矩型原料場端堆堆料方法對赤泥進行預(yù)均化；之后按所述質(zhì)量比取赤泥、CaO、
3表面活性劑和膨脹珍珠巖，混合均勻，攪拌下加入水至固體物質(zhì)與水的質(zhì)量比為1. 1 1. 5 :1 1. 4，攪拌均勻后經(jīng)濕磨5 15mi得料漿；赤泥CaO 表面活性劑膨脹珍珠巖 =85% 91% 7% 12. 5 1% 2% :0. 8 2% ；
控制漿體攪拌均化的溫度在60-80°C，陳化10-15min ； 2)赤泥料漿過濾堿分離
陳化結(jié)束后以甩干機過濾并收集濾液；測定過濾后的赤泥堿含量，如堿含量在1%以上，則再重復(fù)步驟1)，進行二級分離；如此，直至赤泥的堿含量達到1. 0%或以下。將脫堿后的赤泥干燥，包裝，用作道路水泥的生產(chǎn)原料；并將收集的濾液集中，備用。3)脫堿溶液堿回收
取步驟2)收集集中的濾液，保持濾液溫度為60-80°C，慢慢通入水泥窯尾氣直至溶液 pH<9時，將溶液溫度降至10-25°C ；過濾，收集濾液作為制備料漿用水循環(huán)使用；所得結(jié)晶物用適量冷去離子水洗滌三次，甩干，置300°C溫度下烘干，冷卻，粉碎；依據(jù)要求選擇不同孔徑篩過篩，即得工業(yè)級碳酸鈉產(chǎn)品。所述赤泥的質(zhì)量是指赤泥的固含量。所述表面活性劑為聚羧酸系減水劑或高效萘系減水劑。為了獲得較好的效果，步驟3)中所述水泥窯尾氣的溫度，優(yōu)選100°C以下。為了降低實施成本并提高綜合利用效率，步驟2)中赤泥的堿含量達到1.0%后，優(yōu)選，以水泥窯爐余熱尾氣對赤泥進行脫水干燥。本發(fā)明優(yōu)點和特點
1、本方法可以處理現(xiàn)階段氧化鋁工業(yè)所涉及的各類型工藝排出的固體廢棄物。2、本方法實現(xiàn)了綜合循環(huán)利用，且實施成本低廉。不僅解決了赤泥的環(huán)境污染問題，同時還得到了工業(yè)碳酸鈉，真正做到廢物利用。同時對脫堿處理后的赤泥的后續(xù)利用， 也節(jié)約寶貴的土資源。3、本方法基本沒有“三廢”排放。本方法中料漿制備采用的水主要為本方法步驟 3)濾液分離工業(yè)碳酸氫鈉后的濾液。另外，本方法可采取水泥窯爐尾氣余溫脫水干燥，既有效利用了廢棄的能源，又節(jié)約了本方法的實施成本。4、經(jīng)脫堿處理后的赤泥可廣泛大消納量應(yīng)用于水泥、墻體材料制備及土壤改良等方面，能夠解決目前其導(dǎo)致的環(huán)境污染及土地占用等問題，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效
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具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但并不限制本發(fā)明。實施例1
通過矩型原料場端堆堆料方法對赤泥進行預(yù)均化；赤泥的堿含量為4. 23%，取濕赤泥 207公斤置容器中，測定固含量為44% ；加入CaO 7公斤、聚羧酸減水劑1公斤和膨脹珍珠巖1公斤，攪拌混合均勻后，加入水直至漿體中固體物質(zhì)與水的比例為44 :56，繼續(xù)攪拌均勻，經(jīng)濕磨快速輕磨5分鐘得料漿，保持料漿溫度為60°C陳化lOmin。用真空甩干機甩干分離，將分離出的濾液收集在搪瓷罐中。測定甩干分離出的赤泥為堿含量2. 85%，水含量為 10%，質(zhì)量為94公斤。
將分離出的赤泥與6. 51公斤CaO 、0. 93公斤聚羧酸減水劑及0. 93公斤膨脹珍珠巖混合，重復(fù)上述制備漿體、陳化、甩干等工序進行二級分離。測定分離出的赤泥堿含量為2%，水含量為10%，質(zhì)量為90公斤。將二級分離得到的赤泥與6. 23公斤CaO 、0. 89公斤聚羧酸減水劑及0. 89公斤膨脹珍珠巖混合，再次按上述方法制備漿體、陳化、甩干分離等工序進行三級分離。測定三級分離出的赤泥堿含量為1. 59%。將水泥窯尾氣慢慢通通入裝于搪瓷罐的濾液中，保持濾液溫度
600C，尾氣溫度小于100°C，通氣至溶液pH為8. 9。快速將溶液溫度降至20°C，抽濾，結(jié)晶物用冷去離子水洗滌三次，用離心機甩干；所得結(jié)晶物為碳酸氫鈉濕品，送入300°C干燥器中烘干。冷卻后以球磨機粉碎，過孔徑60目篩，分裝，得工業(yè)級碳酸鈉。濾液合并，用于料漿制備用水，再次循環(huán)使用。實施例2
取預(yù)均化后的濕赤泥，測得固含量為56. 3 %，堿含量為4. 23%。按照質(zhì)量分數(shù)取赤泥 90%、CaO 8%、聚羧酸系減水劑1. 2%、膨脹珍珠巖0. 8%各物料，攪拌混合均勻；加入水至漿體中固體物質(zhì)與水的比例為56. 3 43. 7 ；料漿溫度控制在70°C，陳化lOmin。赤泥質(zhì)量按固含量計。在提取濾液中的碳酸氫鈉時，保持濾液溫度70°C。其余操作同實施例1，經(jīng)三級分離后赤泥堿含量為1. 46%。實施例3
取預(yù)均化后的濕赤泥，測得固含量為59. 5 %，堿含量為4. 23%。按照質(zhì)量分數(shù)取赤泥 85%、CaO 12. 5%、聚羧酸系減水劑1. 7%、膨脹珍珠巖0. 8%各物料，攪拌混合均勻；加入水至漿體中固體物質(zhì)與水的比例為59. 5 41. 5。赤泥質(zhì)量按固含量計。料漿溫度控制在80°C，陳化IOmin。在提取濾液中的碳酸氫鈉時，保持濾液溫度80°C。其余操作同實施例1，經(jīng)三級分離后赤泥堿含量為1. 23%。實施例4
取預(yù)均化后的濕赤泥，測得固含量為44. 5 %，堿含量為4. 23%。按照質(zhì)量分數(shù)取赤泥 90%、Ca0 7%、聚羧酸系減水劑1%、膨脹珍珠巖洲各物料，攪拌混合均勻；加入水至漿體中固體物質(zhì)與水的比例為44. 5 55. 5，經(jīng)濕磨IOmin進行料漿制備。赤泥質(zhì)量按固含量計。料漿溫度控制在60°C，陳化lOmin。在提取濾液中的碳酸氫鈉時，保持濾液溫度 60°C，溶液降溫至15°C。其余操作同實施例2，經(jīng)四級分離后赤泥堿含量為1. 07%。將所得赤泥用滾筒干燥機
進行脫水干燥。實施例5
取預(yù)均化后的濕赤泥，測得固含量為57. 5 %，堿含量為4. 23%。按照質(zhì)量分數(shù)取赤泥 87%、CaO 9%、高效萘系減水劑洲、膨脹珍珠巖洲各物料，攪拌混合均勻；加入水至漿體中固體物質(zhì)與水的比例為57. 5 42. 5，經(jīng)濕磨15min進行料漿制備。赤泥質(zhì)量按固含量計。料漿溫度控制在70°C，陳化IOmin。
在提取濾液中的碳酸氫鈉時，保持濾液溫度70°C。其余操作同實施例4，經(jīng)四級分離后赤泥堿含量為0. 93%。用水泥窯爐余熱尾氣對所
得赤泥進行脫水干燥實施例6
取預(yù)均化后的濕赤泥，測得固含量為60 %，堿含量為4. 23%。按照質(zhì)量分數(shù)取赤泥85%、 CaO 11. 5%、高效萘系減水劑2%、膨脹珍珠巖1. 5%各物料，攪拌混合均勻；加入水至漿體中固體物質(zhì)與水的比例為60 40經(jīng)濕磨IOmin進行料漿制備。赤泥質(zhì)量按固含量計。料漿溫度控制在80°C，陳化IOmin。在提取濾液中的碳酸氫鈉時，保持濾液溫度80°C。其余操作同實施例4，經(jīng)四級分離后赤泥堿含量為0.91%。用水泥窯爐余熱尾氣對所得赤泥進行脫水干燥
實施例7
取預(yù)均化后的濕赤泥，測得固含量為56%，堿含量為4. 23%。按照質(zhì)量分數(shù)取赤泥85%、 CaO 11%、聚羧酸系減水劑洲、膨脹珍珠巖洲各物料，攪拌混合均勻；加入水至漿體中固體物質(zhì)與水的比例為56:44。赤泥質(zhì)量按固含量計。料漿溫度控制在80°C，陳化15min。在提取濾液中的碳酸氫鈉時，保持濾液溫度80°C。其余操作同實施例4，經(jīng)四級分離后赤泥堿含量為0.92%。用水泥窯爐余熱尾氣對所得赤泥進行脫水干燥。實施例8
取預(yù)均化后的濕赤泥，測得固含量為59%，堿含量為4. 23%。按照質(zhì)量分數(shù)取赤泥85%、 CaO 11%、聚羧酸系減水劑洲、膨脹珍珠巖洲各物料，攪拌混合均勻；加入水至漿體中固體物質(zhì)與水的比例為59:41。赤泥質(zhì)量按固含量計。料漿溫度控制在80°C，陳化15min。在提取濾液中的碳酸氫鈉時，保持濾液溫度80°C。其余操作同實施例4，經(jīng)四級分離后赤泥堿含量為0. 95%。用水泥窯爐余熱尾氣對所
得赤泥進行脫水干燥。
權(quán)利要求
1.一種赤泥料漿化多級循環(huán)脫堿方法，其特征在于包括步驟1)赤泥料漿化脫堿先通過矩型原料場端堆堆料方法對赤泥進行預(yù)均化；之后按所述質(zhì)量比取赤泥、CaO, 表面活性劑和膨脹珍珠巖，混合均勻，攪拌下加入水至固體物質(zhì)與水的質(zhì)量比為1. 1 1. 5 :1 1. 4，攪拌均勻后經(jīng)濕磨5 15mi得料漿；赤泥CaO 表面活性劑膨脹珍珠巖=85% 91% 7% 12. 5 1% 2% :0. 8 2% ；控制漿體攪拌均化的溫度在60-80°C，陳化10-15min ；2)赤泥料漿過濾堿分離陳化結(jié)束后以甩干機過濾并收集濾液；測定過濾后的赤泥堿含量，如堿含量在1%以上，則再重復(fù)步驟1)，進行二級分離；如此，直至赤泥的堿含量達到1.0%或以下；將脫堿后的赤泥干燥，包裝，用作道路水泥的生產(chǎn)原料；并將收集的濾液集中，備用；3)脫堿溶液堿回收取步驟2)收集集中的濾液，保持濾液溫度為60-80°C，慢慢通入水泥窯尾氣直至溶液 pH<9時，將溶液溫度降至10-25°C ；過濾，收集濾液作為制備料漿用水循環(huán)使用；所得結(jié)晶物用適量冷去離子水洗滌三次，甩干，置300°C溫度下烘干，冷卻，粉碎；依據(jù)要求選擇不同孔徑篩過篩，即得工業(yè)級碳酸鈉產(chǎn)品；所述赤泥的質(zhì)量是指赤泥的固含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種赤泥料漿化多級循環(huán)脫堿方法，其特征在于所述表面活性劑為聚羧酸系減水劑或高效萘系減水劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種赤泥料漿化多級循環(huán)脫堿方法，其特征在于步驟3)所述水泥窯尾氣的溫度為100°C以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種赤泥料漿化多級循環(huán)脫堿方法，其特征在于步驟2)中赤泥的堿含量達到1. 0%或以下后，以水泥窯爐余熱尾氣對赤泥進行脫水干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種赤泥料漿化多級循環(huán)脫堿方法，本方法經(jīng)赤泥料漿化脫堿、赤泥料漿過濾堿分離、脫堿溶液堿回收等工序，在有效地處理氧化鋁工業(yè)排出的固體廢棄物赤泥的同時還實現(xiàn)了綜合利用；本方法沒有“三廢”排放，無二次環(huán)境污染問題，且工藝簡單，成本低廉。
文檔編號B09B3/00GK102172598SQ20111000451
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者嚴亮, 周愛華, 張磊, 李建偉, 楊久俊, 羅忠濤 申請人:天津城市建設(shè)學(xué)院