拜耳法赤泥的处理和利用
赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6×107t。我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量超过600万t ，全部露天堆存，并且大部分堆场坝体用赤泥构筑。目前，人们日益关注赤泥堆放给环境带来的危害。赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染。裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。因此，赤泥的综合利用和回收以及合理处理有重要的意义。拜耳法赤泥的处理有很强有力的经济利益和环保效益。
拜耳法赤泥与适量的石灰混合，经石灰消化、水热处理、煅烧处理和碱液溶出，可从赤泥回收70%以上的Al2O3和90%以上的Na2O，并使不溶残渣中NaO含量降到1%以下。分离的铝酸钠溶液被送往拜耳法溶出料浆稀释过程，分离的残渣被进一步在750～950℃煅烧，制得活性β–C2S为主的胶凝材料，可用作水泥的活性混合成分。
生产1 t 氧化铝通常排弃1t多的赤泥，但是不管是拜耳法工厂，抑或是烧结法、联合法工厂，目前都尚未有效地处理和利用赤泥。迄今已探明的我国铝土矿，约80%为中等品位即铝硅比5～7、含铁低的一水硬铝石型铝土矿。我们立足本国资源，成功地开发了单流法管道溶出技术，为经济、有效地处理拜耳法赤泥，使我国氧化铝工业获得更大的经济效益、社会效益，应进一步开发低温煅烧工艺。本文在铝土矿及其拜耳法赤泥加工试验的基础上，讨论了在回收赤泥中的氧化铝和氧化钠后进一步将其加工成水泥的工艺，及建立拜耳–低温煅烧法工艺处理我国铝土矿的可能性。
1 原料
拜耳法赤泥：拜耳法赤泥末次洗涤后排送堆场的设备上，再洗涤、烘干，置于干燥器内。
生石灰：化学纯试剂氧化钙，CaO含量不小于96 % ，经研磨，在1 000 ℃煅烧1h冷却后放入密闭瓶中，再置于干燥器内。
氟化钙：化学纯试剂氟化钙，CaF2不小于98 % 。
纯碱溶液：分析纯试剂碳酸钠，加入蒸镏水配制而成。
2 原理
2. 1 拜耳法赤泥的成份
赤泥主要是铝土矿在拜耳法溶出过程或烧结法熟料在溶出过程中形成的残渣，特性受所处理的铝土矿及其工艺条件的影响。拜耳法溶出过程中生成含水铝硅酸钠[3 (Na2O·Al2O3·2SiO2) Na2 X·nH2O，式中X可能是CO32 -，SO42 -，Cl-，OH-或AlO2-，当X为CO32 -时为钙霞石]，造成碱和氧化铝的损失；CaO可将含水铝硅酸钠中的Na2O置换出来，生成钙霞石型铝硅酸盐[ (Ca ， Na2 ) 4 (AlSiO4 )
6· CO3·nH2O]。当有石灰存在时，拜耳法溶出过程中首先生成含硅量不等的水化石榴石型含水铝硅酸钙[ 3CaO (Al2O3， Fe2O3， TiO2 ) ·X ( SiO2，TiO2)
(6 - 2 X)H2O]，并且过量石灰的存在可以使所生成的钙霞石减少到完全消失的
程度。此外，钛矿物与石灰在拜耳法溶出过程中形成水钙钛矿[CaO· TiO2· H2O]
等。铝土矿在拜耳法溶出过程中形成的赤泥的化学成分范围，一般是SiO2 8 %～
22 % ，Fe2O34 %～5 % ，Al2O315 %～30 % ，TiO25 %～12 % ，CaO 15 %～28 % ，
Na2O 4 %～10 % ，LOI 10 %～15 %。由于Fe2O3在拜耳法赤泥中的含量小于10 %，
所以有利于在回收赤泥中的Na2O后进一步将其加工成水泥。
2. 2 化学原理
2. 2. 1 赤泥的水热活化处理
按照(CaO/SiO2)= 2.0，(CaO/ Al2O3) =1.71和(CaO/TiO2 )= 1.0将计算量的
石灰加入赤泥，混匀，并加入适量的水使CaO消化，再在常压、100℃蒸汽中进
行混合料的水热活化处理，注意防止CO2污染，使钙霞石转为水化石榴石
[ 3CaO· Al2O3·XSiO2(6 - 2 X) H2O]，其Na2O游离出来，同时合成了高聚合度
的硅酸钙(如Ca2 ( SiO4 )·nH2O 或Ca3( Si2O7 )·nH2O)等：
2. 2. 2 蒸养料的煅烧活化处理
水热处理后的物料(即蒸养料)，无须加入稳定剂，在 750～950℃煅烧下生
成12CaO·7Al2O3和 2CaO·SiO2等矿物。
（1）3CaO·Al2O3·XSiO2·(6 - 2 X) H2O300～500 ℃ 3CaO·Al2O3·XSiO2·(1.5 -2 X)
H2O + 4.5H2O ( X ≤0.5)
（2）3CaO·Al2O3·XSiO2·（6 - 2 X) H2O300～500 ℃ 3CaO·Al2O3· XSiO2·(1.5 - X) H2O + (4.5 - X) H2O(0.5 ≤X ≤1.2)
（3）7[ 3CaO·Al2O3·XSiO2· (1.5 - m X)H2O]600～950 ℃ 12CaO·7Al2O3·9CaO +7 XSiO2 + 7(1.5 - mX) H2O(m = 2 或 1)
（4）Ca2(SiO4)·nH2O750～950 ℃β-CaO·SiO2 +nH2O
（5）2[Ca3 (Si2O7)· nH2O]750～950 ℃3[β–2CaO·SiO2 ] + SiO2 + nH2O
（6）Ca（OH)2540 ℃ CaO + H2O
（7）2CaO + SiO2750～950 ℃β-2CaO·SiO2
（8）12CaO + 7Al2O3750～950 ℃ 12CaO· 7Al2O3
（9）2CaO + SiO2 + Al2O3750～950 ℃2CaO·Al2O3· SiO2
煅烧料中合成的 12CaO· 7Al2O3和β-2CaO3· SiO2等矿物是有用的，而2CaO· Al2O3·SiO2等矿物是没有用的，因其不被碱分解而造成氧化铝损失。
2. 2. 3 煅烧料的溶出
将煅烧料磨细后，以稀Na2CO3溶液溶出，则煅烧料中Al2O3和 Na2O 约70 %以上得回收。
（10）12CaO· 7Al2O3 + 12Na2CO3 + 5H2O——12CaCO3 + 14NaAlO2 + 10NaOH （11）12CaO· 7Al2O3 + 33H2O——4 (3CaO· Al2O3· 6H2O) + 6Al(OH)3
（12）3CaO· Al2O3· 6H2O + 3Na2CO3——3CaCO3 + 2NaAlO2 + 4NaOH + 4H2O 3 实验结果和讨论
3. 1 赤泥的性质
氧化铝生产中所用的铝土矿矿物成分，以一水硬铝石为主，约60 %～75 % ，其次为粘土矿物，高岭石约10%～30%，其余为少量碎屑矿物一水软铝石等。一水硬铝石在矿石中呈显微晶质结构，它形粒状，粒度微细。在湿磨中加过量石灰，采用单流拜耳法溶出。所用铝土矿的化学成分是：
SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 CaO Na2O MgO LOI
7.61 2.57 69.74 3.62 1.15 0.05 - 4.20
所取拜耳法溶出后的赤泥试样，主要矿物是水化石榴石、钙霞石、钙钛矿、一水硬铝石及方解石等。赤泥试样的主要化学成分是：
SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 CaO Na2O MgO LOI
14.56 4.81 28.76 5.20 22.56 6.60 - 15.05
3. 2 赤泥的处理过程
3. 2. 1 水热处理
拜耳法赤泥和石灰等在混合均匀、加适量水使CaO消化及制成 d 20mm ×20mm团块后，放入密闭箱中，在常压、100℃下进行蒸汽养护，完成后取出烘干。经水热处理后，钙霞石逐渐消失，物料中Na2O回收1/3以上。
3. 2. 2 低温煅烧处理
水热处理后的混合料团块(即蒸养料)，直接在750～950℃下煅烧，得到低温煅烧料。其主要矿物有： 2CaO· SiO2， 12CaO· 7Al2O3， CaO·TiO2和2CaO· Al2O3· SiO2等，主要化学成分是：
SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 CaO Na2O MgO LOI
18.0 4.22 24.86 - 45.60 3.48 - -
3. 2. 3 低温煅烧料的溶出
将低温煅烧料磨细至0.124 mm，在3 %～6 %Na2CO3溶液、液固比5、60℃和15 min的条件下进行搅拌溶出，煅烧料中的 Al2O3和Na2O 70 %以上进入溶液。分离的铝酸钠溶液，用于拜耳法溶出后料浆的稀释。由于拜耳法赤泥的脱硅能力高，因此在不用高温脱硅的条件下，使拜耳法溶出液和低温煅烧料的溶出液合并脱硅，可以达到制取高纯氢氧化铝所需要的溶液脱硅深度。分离的残渣，即贝利特渣，主要化学成分是：
SiO2 Fe2O3 Al2O3 T iO2 CaO Na2O MgO LOI
11.83 4.28 7.37 - 47.47 0.98 - -
3. 3 赤泥处理工艺的应用
3. 3. 1 活性贝利特胶凝材料的制取
经过水热处理、煅烧处理和煅烧料溶出处理后得到的贝利特渣，在烘干后即可用作普通硅酸盐水泥的混合材料；但是将其在750～950 ℃再煅烧一次，即成为质量更好的胶凝材料；此时，加入适量粉煤灰或氢氧化铝或氟化钙等，可降低其游离氧化钙的含量。因此，制取以活性β–Ca2S (即β–2CaO· SiO2 )和11CaO·7Al2O3· CX ( CX 为CaF2或CaSO4)等为主要成分的胶凝材料是不难的。制取的贝利特胶凝材料的 X 射线衍射分布，其主要化学成分如表：
SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 CaO
15.79 4.55 9.60 - 58.34
MgO Na2O f CaO LOI
0.67 1.12 - 0.55
3. 3. 2 活性β-C2S胶凝材料作水泥的活性混合成分
活性贝利特胶凝材料可提高普通硅酸盐水泥的早期强度，及改善抗渗，抗冻等性能。当其掺入量为15 %～25 %时，普通硅酸盐水泥胶砂强度可提高5～10MPa。其放射性检测表明，添加由赤泥制取的活性贝利特胶凝材料的混合水泥的比放射活度，完全能符合国家建筑材料的放射性防护标准的规定。
3. 3. 3 拜耳–低温煅烧法工艺的开发
采用拜耳法处理铝土矿和采用低温煅烧法处理拜耳法赤泥，便构成拜耳–低温煅浇法工艺。工艺流程如图2所示。该工艺将能经济地处理我国大多数铝硅比5以上和氧化铁含量5 %以下的一水硬铝石型铝土矿，生产氧化铝和水泥，实现废渣的“零排放”。该工艺将氧化铝工业的经济效益和社会效益结合起来，为我国氧化铝工业的发展展现了光明的前景。
4 结论
(1) 拜耳赤泥和石灰等的混合料，经石灰消化、水热处理、煅烧处理等过程，在低温下合成了β—2CaO· SiO2和 12CaO· 7Al2O3等矿物，同普通烧结法比较，降低温度300～400℃，能耗减少10%左右。
(2) 用Na2CO3溶液溶出磨细的煅烧料，其Al2O3和 Na2O 溶出率不低于70 %。由于水热处理过程中已经排出约30 %的 Na2O (不等于CaO 从钙霞石置换出的Na2O)，因此赤泥中90%以上的Na2O的化学损失可以回收。
(3) 由于低温制取的β—2CaO· SiO2比普通高温制取β-2CaO· SiO2的水化活性高10倍左右，因此制得的活性贝利特胶凝材料可用作水泥的活性混合材料。
(4) 拜耳–低温煅烧法与混联法比较，氧化铝成本低 5 %以上。
(5) 拜耳–低温煅烧法工艺，用来处理我国大多数铝硅比5～7 以上、氧化铁含量5 %以下的一水硬铝石型铝土矿，氧铝总回收率不低于91%，碱耗大大低于混联法，使全部赤泥变成了有价值产品。
铝工业废渣赤泥的综合利用和处理技术是一个世界性的难题。目前对赤泥低附加值的建筑材料和筑路材料等领域的研究有较成熟的工艺，应用于实践且取得一定成效；对于赤泥中高附加值产品如有价元素的回收和开发是一个重要的发展方向。总之，赤泥的综合利用和有效处理是实现赤泥零排放的基本原则。在今后的研究中，需要进一步探索新途径和提高新产品的附加值，使得赤泥的处理更经济更环保。
图2—工艺流程
改性拜耳法赤泥制备高纯度聚合氯化铝3 孟铁宏1,朱云勤1,胡兆平2,李 令1 (1.贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳 550025;2.贵州平坝宏大铝化工有限公司,贵州平坝 561108) 摘 要:以改性拜耳法赤泥为原料,采用碳酸钠碱溶法溶出改性赤泥中的氧化铝和利用碳酸化分解处理制得高活性酸溶氢氧化铝凝胶,在一定温度条件下,加入到一定量的盐酸溶液中反应制备出高盐基度纯聚合氯化铝。产品质量达到G B15892—2003《水处理剂 聚氯化铝》饮用水处理优等品要求。该工艺为拜耳法赤泥的综合利用开辟了一条新途径。 关键词:拜耳法赤泥 改性 凝胶法 聚合氯化铝 制备 中图分类号:X756 文献标志码:A 文章编号:1674-0254(2009)04-0023-04 Use the M od i f i ed Red M ud M ade from Bayer Process to Prepare Extre m ely H i gh Pure Ploya lu m i n u m Chlor i de MENG Tiehong1,ZHU Yunqin1,HU Zhaop ing2,L IL ing1 (1.College of chem ical engineering,Guizhou University,Guiyang550025,China; 2.Guizhou Pingba Hongda A lum inium Chem icals Co.L td,Pingba561108,China) Abstract:This paper intr oduced that using the modified bayer red mud as raw materials,leached out alu m inum oxide under the s odium carbonate soluti on,and obtaining highly activated alum inum hydroxide gel with the p r ocess of carbon di oxide decomposition.Under s pecific temperature,put them into hydr ochl oric acid s oluti on and we can get the pure high-basicity P AC.The p roduct met the requirements of high class of national stand2 ard G B15892-2003for drinking water use.This p rocess devel oped a new way for comp rehensive utilizati on of bayer red mud. Key words:bayer red mud,modified,gel method,poly meric alum inum chloride,p reparation 0 引言 拜耳法赤泥是采用拜耳法生产氧化铝所产生的碱性废渣。由于拜耳法生产氧化铝条件的限制,铝土矿中仍有相当多的氧化铝未被溶出利用而进入赤泥中,造成了大量氧化铝资源的浪费。随着铝工业的发展,铝矿资源逐渐枯竭,对赤泥中宝贵的铝资源的综合利用,具有很重要的现实意义。 聚合氯化铝是一种重要的混凝剂。目前,生产聚合氯化铝较常用的方法有:酸溶一步法、中和法、凝胶法、热分解法等。但是生产较纯净的聚合氯化铝目前只有采用铝锭、铝屑[1]、氢氧化铝[2]为原料的酸溶一步法和以硫酸铝[3]、三氯化铝为原料的凝胶法。以工业废渣拜耳法赤泥作为原料制备纯聚合氯化铝尚未见报道。本文以改性拜耳法赤泥为原料,经纯碱溶出、碳酸化中和生产出高活性的酸溶氢氧化铝,再经盐酸溶解,生产出高盐基度的纯聚合氯化铝。这既利用了工业废渣,又有效地降低了制备聚合氯化铝的成本,具有很好的工业前景。 3贵州省重点技术创新项目“赤泥综合利用技术开发”,合同号:黔经贸技创[2008]16号。 收稿日期:2009-03-03;2009-03-14修回 作者简介:孟铁宏,男,1985年生,硕士研究生,研究方向:应用化学。E-mail:mengtiehong19850@https://www.doczj.com/doc/2d4965672.html, ? 3 2 ?
拜耳法赤泥的处理和利用 赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6×107t。我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量超过600万t ，全部露天堆存，并且大部分堆场坝体用赤泥构筑。目前，人们日益关注赤泥堆放给环境带来的危害。赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染。裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。因此，赤泥的综合利用和回收以及合理处理有重要的意义。拜耳法赤泥的处理有很强有力的经济利益和环保效益。 拜耳法赤泥与适量的石灰混合，经石灰消化、水热处理、煅烧处理和碱液溶出，可从赤泥回收70%以上的Al2O3和90%以上的Na2O，并使不溶残渣中NaO含量降到1%以下。分离的铝酸钠溶液被送往拜耳法溶出料浆稀释过程，分离的残渣被进一步在750～950℃煅烧，制得活性β–C2S为主的胶凝材料，可用作水泥的活性混合成分。 生产1 t 氧化铝通常排弃1t多的赤泥，但是不管是拜耳法工厂，抑或是烧结法、联合法工厂，目前都尚未有效地处理和利用赤泥。迄今已探明的我国铝土矿，约80%为中等品位即铝硅比5～7、含铁低的一水硬铝石型铝土矿。我们立足本国资源，成功地开发了单流法管道溶出技术，为经济、有效地处理拜耳法赤泥，使我国氧化铝工业获得更大的经济效益、社会效益，应进一步开发低温煅烧工艺。本文在铝土矿及其拜耳法赤泥加工试验的基础上，讨论了在回收赤泥中的氧化铝和氧化钠后进一步将其加工成水泥的工艺，及建立拜耳–低温煅烧法工艺处理我国铝土矿的可能性。 1 原料 拜耳法赤泥：拜耳法赤泥末次洗涤后排送堆场的设备上，再洗涤、烘干，置于干燥器内。 生石灰：化学纯试剂氧化钙，CaO含量不小于96 % ，经研磨，在1 000 ℃煅烧1h冷却后放入密闭瓶中，再置于干燥器内。
拜耳法赤泥硫酸浸出铝离子试验研究 发表时间：2019-07-01T14:08:11.273Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：陈毛毛周永毅 [导读] 赤泥是氧化铝工业产生大量的高碱性工业固体废弃物，因呈酒红色而得名[1]。 广州紫科环保科技股份有限公司广东省 510663 摘要: 酸浸是湿法冶金中提取有价金属重要的步骤。本试验以赤泥中含量最丰富的Al3+离子为研究对象，添加一定量助溶剂，采用 8mol/L的硫酸酸浸，在液固比为15 mL/g的条件下，通过改变反应温度和反应时间得到最佳的酸浸出条件。对比常见的几种酸浸反应模型，得出赤泥中Al3+离子浸出动力学的研究符合收缩未反应芯模型（USCM）。试验数据分析结果表明：Al3+离子的酸浸符合产物层扩散控制，反应的活化能E1=27.68kJ/mol。 关键词: 赤泥酸浸铝动力学活化能 引言 赤泥是氧化铝工业产生大量的高碱性工业固体废弃物，因呈酒红色而得名[1]。赤泥含有丰富的铝、钙、铁、等金属元素，某些地区的赤泥还含有丰富的稀有稀土元素[2]，因此研究赤泥的资源化利用一直是固废行业的热点。 本试验以赤泥中含量最丰富的铝元素作为浸出的对象，在改变酸浸反应条件的情况下，找出Al3+离子浸出的最佳反应条件，并建立 Al3+离子浸出动力学模型。为赤泥中有价金属的回收利用提供可靠的理论依据。 一、试验部分 1.1试验仪器和试剂 试验仪器：FA2204B电子天平；GZX-9140 MBE数显鼓风干燥箱；SHA-BA水浴恒温振荡器；pHS-3C型数字式酸度计；UV3200紫外可见光分光光度计；抽滤装置，QUANTA400环境扫描电子显微镜。 试验试剂：硫酸、氯化钠、过硫酸铵、硫酸钠、氯仿、8-羟基喹啉、乙酸钠、硫酸铝钾、无水硫酸钠、甲醇等。所用试剂均为分析纯，水为去离子水。 1.2试验材料 赤泥样品取自某铝厂拜耳法赤泥堆放场，将赤泥置于数显鼓风干燥箱中，调节温度到105℃烘干24小时，研磨，过140目筛备用。采用等离子光谱法测定赤泥的主要元素含量[3],结果见表1:
氧化铝氟化盐 拜耳法赤泥分离洗涤三种流程的比选 韩安玲 (沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001) 摘要:本文介绍了深锥沉降槽的特点。列举了三种赤泥沉降分离洗涤工艺流程:(1)深锥沉降槽分离、4次深锥沉降槽洗涤;(2)平底沉降槽分离、3次平底沉降槽加一次过滤洗涤;(3)平底沉降槽分离、2次平底沉降槽加2次深锥沉降槽洗涤。在同等条件下对上述流程进行洗涤平衡计算及经济分析比较。 关键词:拜耳法;赤泥;沉降分离洗涤;流程;深锥沉降槽 中图分类号:TF803.23 文献标识码:B 文章编号:10021752(2005)03001004 溶出后的稀释浆液是铝酸钠溶液和赤泥的混合物,将两者分离为纯净的铝酸钠溶液和高固含的赤泥是分离作业的目的;用水洗涤分离赤泥得到高固含、低附碱的弃赤泥浆是洗涤作业的任务。 作为固液分离设备的沉降槽,在氧化铝工业中广泛应用。由于早期的沉降理论认为,沉降槽的产能只与沉降面积有关与高度无关,因而早期建设的氧化铝厂普遍采用高度1.8~ 2.8m的单层或多层沉降槽。近些年来,随着沉降理论的发展和技术进步,其结构形式发生了很大变化,沉降槽的性能也有突破性的提高,原来使用的高度小的单层和多层沉降槽已逐步被淘汰。 考核沉降槽固液分离的效果,不仅要看其产能高低,还要看其溢流净度(溢流浮游物含量)和底流固含多少,这些产量、质量指标对于衡量沉降槽性能的先进性和取得较好的技术经济效益是至关重要的。 现代沉降理论、实验和生产实践证明,上述三项指标均与沉降槽高度有关。适当提高沉降槽的高度,使泥浆层受到进一步压缩,可增加底流固含;液体穿过更高的清液层得到进一步澄清提高了溢流的净度。因此,在新建的氧化铝厂和老厂的技术改造中,赤泥分离洗涤沉降槽已被大型高帮平底沉降槽、深锥沉降槽所取代。 深锥沉降槽是上世纪70年代由加拿大铝业公司和贝克工业设备公司开发研制并应用于氧化铝工业中的新型沉降槽。其进料管专利E-DUK的结构能从清液层中汲取溶液,有效地稀释进料浆液的固含,使赤泥的沉降过程在有利于赤泥沉降的状态下进行,其絮凝剂进料方式为多点加入,该絮凝剂具有快速絮凝和降解作用。不断增大的高度/直径(H/D 1)等诸多方面的改进对提高沉降槽的产量和技术指标起到了很大作用。 1 深锥沉降槽 深锥沉降槽的进料结构(见图 1) 图1 进料筒结构原理图 2 大型平底沉降槽和深锥沉降槽的比 较 大型平底沉降槽、深锥沉降槽的规格和性能指标见表1。 进料技术条件 Na2O浓度:Na2O k165g/l 收稿日期:2004-10-08
拜耳法赤泥公路路基施工技术指南Technical Manial for Construction of Red Mud Highway Subgrade 山东省交通科学研究院 2016年12月 目录 前言........................................................... 第一章总则..................................................... 第二章路基施工前应进行的试验评价工作........................... 第三章施工前的准备工作......................................... 第四章赤泥改性固化处理......................................... 第五章赤泥路基施工............................................. 第五章赤泥路基的压实工艺....................................... 第六章压实标准与压实度检测..................................... 第七章石灰土封层............................................... 第八章粘土包边................................................. 前言 赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废弃物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。根据氧化铝生产工艺的不同赤泥可以分成拜尔法赤泥、烧结法赤泥。平均每生产1吨氧化铝，附带产生 0.8~1.5吨赤
碳化钙化 针对高铁、高碱、高铝赤泥的堆存量逐年增加，综合利用难度较大这一世界性难题。东北大学张廷安教授提出采用改变拜耳法赤泥平衡结构的“钙化-碳化-还原提铁”新工艺处理高铁拜耳法赤泥[1-5]。即首先通过钙化处理将赤泥中的含硅相全部转化为钙铝硅化合物即水化石榴石，并使用CO2对水化石榴石进行碳化处理，得到主要组成为硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝，再通过低温溶铝后浸出渣的主要成分为硅酸钙、碳酸钙及氧化铁。赤泥中的铁经“钙化-碳化”处理后可实现充分单体解离，经还原-磁选提铁后即可得到主要成分为硅酸钙和碳酸钙的低碱、低铝、低铁的新型结构赤泥，可直接用于水泥工业。该技术可将拜耳法赤泥中的碱和铝转化为铝酸钠溶液并返回拜耳法工艺，高钙介质体系还原-磁选的方式可有效提高赤泥中铁的回收效率，实现赤泥有价元素的有效回收及综合利用，目前该技术已获国家自然科学基金重点项目（云南联合基金）和国家自然科学基金等项目资助，目前已与国内氧化铝厂及设计单位达成工业化试验合作协议。 参考文献 [1] Basic research on calcification transformation process of low grade bauxite. Zhu X F,Zhang T A,Lv G Z,et al. 2013 T M S Light M etals . 2013 [2] Research on the phase transformation and separation performance in calcificationcarbonationmethod for alumina production. Lv G Z,Zhang T A,Zhu X F,et al. 2013 T M S Light M etals . 2013 [3] Calcification-Carbonation method for alumina production by using low-grade bauxite. Zhang Ting’’An,Zhu Xiaofeng,Lv Guozhi,Pan Lu,Liu Yan,Zhao Qiuyue,Li Yan,Jiang Xiaoli,He Jicheng. TMS Light Metals . 2013 [4]一种消纳拜耳法赤泥的方法[P]. 张延安,吕国志,刘燕,豆志河,赵秋月,牛丽萍,赫冀成. 中 国专利:CN102757060A,
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2019, 6(2), 72-79 Published Online June 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/2d4965672.html,/journal/meng https://https://www.doczj.com/doc/2d4965672.html,/10.12677/meng.2019.62011 Dealkalization of the Bayer Red Mud: A Comprehensive Review Yanhong Ma1, Zhanwei Liu2* 1CHALCO Zhengzhou Non-Ferrous Metals Research Institute Co., Zhengzhou Henan 2Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan Received: May 16th, 2019; accepted: May 29th, 2019; published: Jun. 5th, 2019 Abstract The high alkali of Bayer red mud makes it difficult to be used comprehensively. The majority of red mud is stored on land, but has the potential to be harmful to the surrounding environment and human health. How to dispose of red mud safely is still a worldwide difficult problem, but dealka-lization of the red mud is the key process that disposes of red mud. In this review, the basic prop-erties of Bayer red mud and the existing form and distribution features of alkali in red mud are summarized. Current status of dealkalization are illustrated in detail, the development trend of the research on dealkalization of red mud is put forward. This review provides technology sup-port for dealkalization of Bayer red mud and a scientific reference for sustainable development of alumina industry. Keywords Bayer Red Mud, Occurrence States of Alkaline, Dealkalization 拜耳法赤泥脱碱研究进展 马艳红1，刘战伟2* 1中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，河南郑州 2昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明 收稿日期：2019年5月16日；录用日期：2019年5月29日；发布日期：2019年6月5日 摘要 拜耳法赤泥的强碱性使其综合利用难度增加，赤泥大量堆存极易引发重大环境安全问题，如何安全处置*通讯作者。
一 原理 1.原理： 1889---1892年俄国纤维工业需要大量氧化铝作媒染剂，在圣彼得堡工作的奥地利化学家卡尔·约瑟夫·拜耳提出了拜耳法并申请了两项专利: 一是发现只要添加氢氧化铝晶种，氢氧化铝会从稀释后的碱液中慢慢沉淀出来； 二是剩余碱液可以回收，提高浓度重新处理新的铝土矿，实现了连续生产。 世界上第一个用拜耳法生产的氧化铝工厂投产于1894年，年产量400t/a ，一百年来它已经有了许多改进，但仍然习惯地沿用着拜耳法这外名字。 一百多年来溶出技术的变化： （1）溶出方法：由单罐阶段溶出作业发展为多罐串联连续溶出，并出现了管道化溶出技术。 （2）溶出温度：最初的为105度、200度、240度，现在的管道化溶出温度280度---300度。 （3）加热方式：蒸汽直接加热变为蒸汽接近加热，直到管道化溶出高温段的熔盐加热。 2实质： aq OH aAl aq O H x NaOH O xH O Al ++-++?42232)(2N )3(2分解 溶出 当溶出一水铝石和三水铝石时x 分别为1和3 当分解铝酸钠溶液时x 为3 3 拜耳法生成流程特点： 用在处理低硅铝土矿，特别是用在处理三水铝石型铝土矿时，流程简单，作业方便，其经济效果远非其他方法所能媲美。目前全世界生成的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上都是拜耳法生产的，且90%以上的氧化铝铝是供电解铝用的。 拜耳法处理高硅铝土矿时有相当多的碱和氧化铝的损失。
4拜耳法循环： 4.1主要包括两个过程： （1）分子比为1.8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加氢氧化铝晶种，不断搅拌，溶液中的氧化铝便可以呈氢氧化铝状态析出，直到分子比提高到6为止，这也就是晶种分解过程。 （2）已经析出大部分氢氧化铝的溶液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这就是种分母液溶出铝土矿的过程。 这其实就是拜耳提出的两项专利，交替使用这两个过程就可以不断的处理铝土矿，从中得纯的氢氧化铝产品，这就构成拜耳循化。 4.2 拜耳法循化图： 4.2.1 四个点： A点:循环母液的成分点。如果不考虑杂质造成的碱液损失，溶出时延一水铝石图形点连线变化，直到饱和。他在高温下是未饱和的具有溶出铝土矿的能力。 B点:溶出后溶液的成分点。在实际生产中由于溶解时间的限制，溶出过程在B点就结束，不会到达理论上的与溶解度等温线的交点。 C点：为了从其中析出氢氧化铝，加入赤泥洗液将其稀释以降低其稳定性，由于溶液中的氧化铝和氧化钠的浓度同时降低，其成分由B点沿等摩尔比线改
1.不悔梦归处，只恨太匆匆。 2.有些人错过了，永远无法在回到从前;有些人即使遇到了，永远都无法在一起，这些都是一种刻骨铭心的痛! 3.每一个人都有青春，每一个青春都有一个故事，每个故事都有一个遗憾，每个遗憾都有它的青春美。 4.方茴说：“可能人总有点什么事，是想忘也忘不了的。” 5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 铝土矿拜耳法 拜耳法主要是针对高铁三水铝石矿，先按拜耳法溶解矿石提取氧化铝，经选矿或酸溶从赤泥中回收铁。对于拜耳法溶出的研究已较为成熟，故研究多集中在从赤泥中回收铁。陈德和徐树涛将高铁三水铝土矿进行了拜耳法溶出－赤泥选铁研究，氧化铝的回收率可达53%～58%；赤泥配入还原煤和燃烧煤，进行成型干燥、还原焙烧、磁选，铁的回收率达到80%以上，得到的海绵铁粉可进行造球、炼钢使用；刘培旺等人采用湿式高梯度脉动磁选法处理某拜耳法赤泥，可得到ＴＦｅ含量54%～56%的铁精矿，该铁精矿能用于高炉炼铁。陈世益对广西高铁三水铝石矿进行常压、低温和低碱浓度条件下溶出约10分钟，三水铝石矿溶出率高于90%，赤泥掺入煤粉经压团、干燥，进入回转窑还原焙烧，然后破碎、磁选、成型为海绵铁团块，产品的全铁品位和金属化率均高于90%，铁回收率大于85%。 拜耳法适合处理高铝硅比（A/S＞7）的三水铝石矿，对原矿的品质要求高，且在高铁三水铝土矿中，Al2O3不仅以三水铝石形式存在，有时会夹杂有一水硬铝石和一水软铝石，而拜耳法常压浸出时只能溶出三水铝石形式存在的Al2O3，Al2O3浸出率较低，原矿中Al2O3在浸出过程中损失较大，而且无法分离固溶在Fe2O3中的Al2O3，导致铁精矿中Al2O3含量会较 高。 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 2.老人们都笑了，自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。 3.石村不是很大，男女老少加起来能有三百多人，屋子都是巨石砌成的，简朴而自然。 4.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 5.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 6.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
第33卷第9期 硅酸盐通报Vol．33No．92014年9月BULLETIN OF THE CHINESE CEＲAMIC SOCIETY September ，2014 拜耳法赤泥脱碱研究现状 朱晓波，李望，管学茂，马娇 （河南理工大学材料科学与工程学院，焦作454000） 摘要：叙述了拜耳法赤泥脱碱的意义以及我国拜耳法赤泥的物理化学性质以及物相特点， 结合国内外拜耳法赤泥脱碱研究现状，总结了目前拜耳法赤泥脱碱工艺存在的问题，并提出了拜耳法赤泥高效脱碱的建议和意见。 关键词：拜耳法赤泥；脱碱；综合利用；稀有金属；建筑材料 中图分类号：TD98文献标识码：A 文章编号：1001- 1625（2014）09-2254-04Ｒesearch Status on Dealkalization of the Ｒed Mud by Bayer Process ZHU Xiao-bo ，LI Wang ，GUAN Xue-mao ，MA Jiao （Henan Polytechnic University ，School of Materials Science and Engineering ，Jiaozuo 454000，China ） 基金项目：河南理工大学博士基金（B2014- 012）作者简介：朱晓波（1985-），男，讲师，博士．主要从事二次资源综合利用及矿物化学提取方面的研究．Abstract ：The significance of dealkalization on the red mud of Bayer process was described．The chemical and physical properties and phase characteristics of the red mud were expounded．The existing problems on the dealkalization process were summarized and the suggestions on efficient dealkalization of the red mud of Bayer process were put forward according to the research status on dealkalization of the red mud of Bayer process at home and abroad． Key words ：red mud of bayer process ；dealkalization ；comprehensive utilization ；rare metals ；building material 1引言 赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的尾渣，因其含有一定量的赤铁矿而成红色，故称之为赤泥。拜耳 法提铝工艺以其能耗低和效益好的特点，得到了国内外氧化铝厂的广泛应用［1］。拜耳法赤泥是一种碱性污 染源，矿物组成及化学成分较复杂，全球每年生产总量达7000余万吨，其中中国每年赤泥产生量为3000多万吨。堆存赤泥筑坝不仅会造成地下水体和土壤污染，同时由于赤泥的粒度极细，还会随风飞扬造成空气污染，因此必须采取有效的措施处理该类固体废弃物。目前，拜耳法赤泥的综合利用主要包括以下三个方面： 一是制备建筑材料，如免烧砖、蒸压砖、陶粒等［2］。二是提取其中的有价金属，如浸出提铝［3-5］，磁化焙烧选 铁［6，7］，酸浸提取钪、 钛、钒等稀有金属［8-12］。三是制备吸附材料，应用于废水处理。由于拜耳法提铝工艺是采用强碱（NaOH ）高温溶出铝土矿中氧化铝的过程，故此该工艺产生的尾渣（拜耳法赤泥）中游离碱和结构碱含量均较高，同时几乎不含2CaO ·SiO 2等活性成分，很难直接应用于建材行业。拜耳法赤泥中含有多种 有价金属，例如除铝、铁等常见金属外，还包括钪、钛、钒、铅和其他稀土金属等 ［13-16］ 。从拜耳法赤泥中提取有价金属一般需采用湿法冶金中的酸浸工艺，因此拜耳法赤泥在酸浸之前若不进行预先脱碱，会导致浸出过程酸耗量大、成本高等问题。在赤泥制备吸附材料之前，若不进行预先脱碱，吸附材料在应用过程中，其结构中的碱会溶解到废水中造成二次污染。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910161861.0 (22)申请日 2019.03.04 (71)申请人 山东铝晖环保科技有限公司 地址 255000 山东省淄博市张店区新村西 路鸿泰嘉园三期31号楼1单元1302室 (72)发明人 焦占忠 张凤炳 赵刚 谷桂芝 韩纪磊 杨保鑫 焦文帅 (51)Int.Cl. C02F 1/52(2006.01) (54)发明名称由铝灰、硫酸及可选的赤泥制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法(57)摘要本发明提供一种由铝灰、硫酸及可选的赤泥制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，包括以下步骤：将铝灰，与碳酸钠和/或氢氧化钠、含钙原料，混匀，在氧化气氛400-1000℃焙烧，焙烧生成料与硫酸及可选的赤泥反应，至浆液滤液pH3.0-4.0，Al 2O 35-12m%，盐基度40-75，过滤，滤液为含聚合硫酸铝的净水剂，滤渣水洗所得固渣进一步利用或堆存、填埋。通过混料焙烧步骤一次性解决了现有技术需要通过二步或三步才能处理的金属铝水解或酸解放氢气的易燃易爆问题、氮化铝酸解产铵进入净水剂造成的净化后水铵氮问题，和低活性氧化铝尤其是α-氧化铝的活化问题，以及铝灰含氟的稳定化、无害化问题；净水剂产品使用过程中， 被处理水的硬度增加较小。权利要求书1页 说明书12页CN 109928472 A 2019.06.25 C N 109928472 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109928472 A 1.一种由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，包括如下步骤： A.将铝灰，与所需量的碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种，所需量的碳酸钙、氧化钙、草酸钙、柠檬酸钙、硫酸钙中的一种或多种，混匀，在氧化气氛400-1000℃焙烧，制得焙烧生成料； B.取焙烧生成料，与含硫酸的水溶液，反应制备浆液，反应至浆液滤液pH3.0-4.0，Al2O35-12m%，盐基度40-75； C.步骤B浆液过滤，滤液为含聚合硫酸铝的净水剂，滤渣水洗所得固渣进一步利用或堆存、填埋； 其中，步骤A所述含钙原料所含的钙，和铝灰所含氟转化生成氟化钙扣除铝灰所含钙所需的钙，其量比为（1.5-10）：1。 2.根据权利要求1 所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤A中采用氢氧化钠时和铝灰的质量比为（0.5-0.8）：1；和/或采用碳酸钠时和铝灰的质量比为（0.5-1.0）：1；和/或所述含钙原料所含钙，和铝灰所含氟转化为氟化钙扣除铝灰所含钙所需的钙，其量比为（3-7）：1。 3.根据权利要求1 所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤A中焙烧温度500-850℃；和/或所述氧化气氛通过供入空气或富氧空气形成。 4.根据权利要求1 所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤A中所述氧化气氛通过供入脱水或除湿的空气或富氧空气形成。 5.根据权利要求1 所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤B中所用硫酸为含氟废硫酸、含铁废硫酸或含铝废硫酸；和/或步骤B中反应过程中，通过控制焙烧生成料的投入速率控制反应浆液的温度，和/或通过控制焙烧生成料的投入量控制浆液滤液的盐基度。 6.根据权利要求1所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤B中反应过程中加入0.1-0.5m%的柠檬酸、柠檬酸钙或柠檬酸钠，作为稳定剂。 7.根据权利要求1 所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤C滤渣用新鲜水洗涤，洗涤液去步骤B作为稀释浓硫酸制备含硫酸的水溶液的水源。 8.根据权利要求1 所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤B浆液中加入硫酸铁或其溶液，或所用硫酸含硫酸铁，或加入由拜耳法赤泥或铁矿粉，或所用硫酸先与拜耳法赤泥或铁矿粉反应生成所需量的硫酸铁，制备含聚合硫酸铝铁的复合净水剂；和/或步骤B浆液滤液中Fe2O31-3.5m%。 9.根据权利要求1所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤B浆液中加入硫酸亚铁或其溶液，或所用硫酸含硫酸亚铁，或加入由废铁屑与硫酸反应生成的含硫酸亚铁的溶液，或所用硫酸先加废铁屑反应生成所需量的硫酸亚铁，并在所述制备浆液的反应过程中pH2-4.0期间鼓入空气、富氧空气、氧气，或者加入双氧水溶液、次氯酸钠溶液、次氯酸钙溶液，将二价铁氧化处理为三价铁，生成含聚合硫酸铝铁的复合净水剂。 10.根据权利要求1 所述由铝灰、硫酸制备含聚合硫酸铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤C固渣用作烧结建材、烧结水泥的原材料或配料。 2