Metallurgical Engineering 冶金工程, 2019, 6(2), 72-79
Published Online June 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/a16961841.html,/journal/meng
https://https://www.doczj.com/doc/a16961841.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。
马艳红，刘战伟
赤泥迄今仍是世界性难题，而赤泥脱碱是赤泥处置的关键。本文综述了拜耳法赤泥的基本性质及碱在赤泥中的存在形式和分布特征，阐述了国内外拜耳法赤泥脱碱研究进展，提出了赤泥脱碱研究的发展方向。这将为拜耳法赤泥脱碱提供技术支持，为保障氧化铝工业的持续健康发展提供科学参考。
关键词
拜耳法赤泥，碱赋存形态，脱碱
Copyright ? 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
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1. 引言
赤泥是氧化铝生产中产生的强碱性废渣，环境风险高、资源化利用难。近几年，中国氧化铝工业的主体流程升级为节能、短流程的拜耳法，每生产1吨氧化铝约排放赤泥1~1.5吨。世界赤泥年排放量约1.2亿吨，中国赤泥年排放量达5000万吨以上，目前中国赤泥堆存量已达到4亿吨以上[1]。赤泥碱含量高，pH值为11.0~12.0，使周围水体pH升高，造成严重水污染，并且对金属材料和生物有腐蚀作用[2]。赤泥含碱量高，使其利用成为世界性难题。脱除赤泥中的碱，减少其对环境的污染，使其实现综合利用，是氧化铝工业健康持续发展的关键。
2. 拜耳法赤泥的基本性质
2.1. 赤泥的化学组成
拜耳法赤泥的化学组成主要为Al2O3、SiO2、Fe2O3、Na2O、CaO和TiO2，含量大小取决于生产工艺参数和铝土矿品位[3]。Na2O含量是衡量赤泥碱性强弱的重要指标，其含量一般在2%~10%之间。拜耳法赤泥的化学组成如表1所示[4]。
Table 1. Chemical composition of Bayer red mud (wt%) [4]
表1. 拜耳法赤泥的化学组成(wt%) [4]
Al2O3SiO2Fe2O3Na2O CaO TiO2
5~20 3~50 10~60 2~10 2~12 4~25
2.2. 赤泥的矿物组成
拜耳法赤泥主要的矿物组成为含水铝硅酸钠、钙霞石、水化石榴石、赤铁矿、钙钛矿等。图1为郑州某氧化铝厂拜耳法赤泥的X射线衍射图谱。
2.3. 赤泥的形貌与粒度分布
云南某氧化铝厂拜耳法赤泥的形貌如图2所示，粒度分布见表2。
从图2可以看出，拜耳法赤泥颗粒松散，其分布、大小不均匀。从表2可以看出，拜耳法赤泥比较细，粒径小于75 μm的占一半以上。
马艳红，刘战伟
Figure 1. XRD of red mud from Zhengzhou alumina refinery 图1. 郑州某氧化铝厂拜耳法赤泥的XRD 图谱
Figure 2. SEM of Byer red mud 图2. 拜耳法赤泥SEM 图
马艳红，刘战伟
Table 2. Particle size distribution of Bayer red mud 表2. 拜耳法赤泥粒度分布
粒度组成/μm <75 75~150 150~300 300~1200 >1200 百分比/%
53.56
19.57
18.75
5.00
3.12
3. 拜耳法赤泥中碱的存在形式及分布特征
3.1. 赤泥中碱的存在形式
拜耳法赤泥中的碱主要以两种形式存在。一种为以NaOH 、铝酸钠、Na 2CO 3等形式存在的可溶性碱，另一种为以含水铝硅酸钠形式存在的非可溶性碱[5]。
1) 可溶性碱
在拜耳法生产氧化铝过程中，NaOH 与铝土矿反应生成铝酸钠、硅酸钠等可溶性物质，未参与反应的NaOH 及铝酸钠等随赤泥外排，赤泥堆存时间越长，其Na 2CO 3含量越高。
2) 非可溶性碱
在拜耳法生产氧化铝过程中，NaOH 与铝土矿反应生成的铝酸钠和硅酸钠会在一定条件下反应生成水合铝硅酸钠，见方程式(1)。水合铝硅酸钠以沉淀的形式进入赤泥。
[]()224223224xNa H SiO 2NaAl OH Na O Al O xSiO nH O 2xNaOH +→???+ (1)
3.2. 赤泥中碱的分布特征
中国铝业河南分公司拜耳法赤泥SEM-EDS 分析结果如图3所示。
马艳红，刘战伟
Figure 3. The SEM-EDS analysis of red mud sample 图3. 拜耳法赤泥的SEM-EDS 分析结果
从图3中可以看出，赤泥中Al 、Si 、Ca 、Na 、Fe 、Ti 的分布比较分散。一般Na 不与Ca 出现在同种物相中；Na 的分布与Si 的分布有紧密关系。
4. 拜耳法赤泥脱碱研究进展
4.1. 水洗脱碱法
张国立等[6]对赤泥水洗脱碱进行了研究，结果表明：浸泡时间和洗涤次数对脱碱效果影响较大；在室温、液固比为5:1的条件下，赤泥浸泡1天，洗涤5次以上，赤泥中95%以上的Na +可以被除去。
张乐观等[7]分别采用20℃、55℃、75℃、95℃不同温度的水对强碱性赤泥进行洗涤，实验结果表明：利用不同温度的水洗涤赤泥，回收碱的效率相近；经过6次洗涤后，回收NaOH 的质量最高为8.18 mg/g 赤泥。
Zhu 等[8]在700℃下对赤泥进行活化焙烧30 min ，然后再在90℃下水洗60 min ，赤泥的脱碱率达到82%。
4.2. 酸中和法
由于酸能与赤泥中的可溶性碱和非可溶性碱发生一系列中和反应，所以酸中和法不仅可以将赤泥中可溶性碱的含量大幅度地降低，并且还能将非可溶性碱的含量有效地降低，脱碱效果明显[9]。Khaitan 等[10]利用盐酸中和碱，可使赤泥的pH 值从12.5降到4.6~8.0。
钟晨等[11]采用有机酸柠檬酸对拜耳法赤泥进行脱碱，实验结果表明：柠檬酸不仅能与赤泥中的可溶性碱反应，还能使赤泥中的水合铝硅酸钠发生酸解反应；用浓度5%的柠檬酸浸出赤泥中的碱，可使赤泥中的Na +几乎完全进入浸出液中。
李望等[12]提出了利用草酸脱除赤泥中的碱，结果表明：草酸能显著破坏赤泥中钙霞石的结构，选择性地脱除赤泥中的钠，将脱碱渣中Na 2O 含量降到0.5%以下；在温度80℃、反应时间40 min 、液固比4 mL/g 和草酸用量为15%的条件下，赤泥脱碱率高于95%。
酸中和法脱除赤泥中碱的同时，还会使赤泥中一些金属元素进入浸出液而流失，从而影响赤泥后续的资源化利用。
4.3. 湿法碳化脱碱
王志等[13]研究了利用CO 2对拜耳法赤泥进行湿法碳化脱碱，并对其机理进行了分析，结果表明：在湿法碳化脱碱过程中，一方面CO 2
与赤泥中的碱发生反应，破坏了原来的碱溶解平衡，形成了液固界
马艳红，刘战伟
面的碱浓度差，不断地使赤泥中的碱溶解，另一方面CO 2与处于无定形态、亚稳态的非可溶性碱发生反应，生成可溶性盐进入溶液中，从而完成脱碱反应；在CO 2压力为4 MPa 、反应温度50℃、反应时间2 h 和液固比为7的条件下，赤泥的脱碱率高于50%。
Power 等[14]将CO 2通入赤泥浆液中进行湿法碳化脱碱，可以将赤泥的pH 值降低到9.0。Jones 等[15]
利用CO 2对赤泥进行湿法碳化5 min ，可将赤泥液相的总碱性下降85%，其中OH ?几乎完全反应，而23CO ?
含量降低88%，3HCO ?浓度上升到728 mg/L 。
4.4. 盐类脱碱法
张振等[16]采用MgCl 2溶液处理赤泥，在加热、搅拌的条件下，使赤泥中Na 2O 含量降低至0.13%。常温常压下用MgCl 2溶液或人工海水对赤泥进行处理，也可以使赤泥中Na 2O 含量低于0.8%。
Barrow [17]利用石膏处理赤泥，发现石膏中的Ca 2+首先与赤泥中碳酸盐发生反应生成沉淀，然后再与水合铝硅酸钠发生钙钠置换反应。
王云山等[18]采用氯化铵处理赤泥中的碱，能将赤泥中的钠脱除到1%以下。
4.5. 氧化钙脱碱法
氧化钙脱碱法是利用CaO 与赤泥中的水合铝硅酸钠反应生成水化石榴石而达到脱碱的目的，见方程式(2)。
()()2232223222Na O Al O 1.7SiO nH O Ca OH 3CaO Al O nSiO 62x H O NaOH ???+→????+ (2)
孙道兴[19]利用添加石灰对赤泥进行脱碱，研究结果表明：赤泥粒度 < 180 μm 时，CaO 用量为5%~8%，石灰乳(质量分数20%)与赤泥的质量比为(3~5):1，在80℃~90℃下脱碱2 h ，脱碱后赤泥中总碱含量小于1.0%。
潘海娥等[20]利用石灰回收钠硅渣中氧化钠，实验结果表明：温度95℃，CaO/Na 2O 分子比为5，液固比为4时，钠硅渣脱的脱碱率可达到95.2%。
Zhang 等[21]采用氧化钙加压脱碱法处理拜耳法赤泥，可使脱碱后赤泥中的Na 2O 含量降低到0.5%。 氧化钙加压脱碱法能高效综合回收Na 2O 和Al 2O 3，是一种具有应用前景的方法。
4.6. 工业“三废”中和法
废气、废水、废渣“三废”多为酸性物质，可以用来处理碱性赤泥，达到综合利用的目的。工业“三废”中和法不仅减少了废气、废水、废渣对环境的污染，而且解决了赤泥综合利用的关键问题碱含量高。
Fois 等[22]将赤泥放置于鼓泡式反应器中，加入一定量的水，形成赤泥悬浮态，不仅能高效吸收SO 2
废气，而且还能将赤泥中的碱脱除。
4.7. 钙化–碳化法脱碱
近年来，东北大学张延安等人突破了现有拜耳法赤泥平衡结构的局限，改变传统的赤泥结构，提出了钙化–碳化法处理拜耳法赤泥的新方法，工艺流程图如图4所示[23]。通过钙化–碳化法将以水合硅铝酸钠为主要成分的赤泥转化为以硅酸钙和碳酸钙为主的新型结构赤泥，理论上新型结构赤泥不含碱和铝。
4.8. 改变拜耳法工艺脱碱
陈文汨等[24]通过拜耳法预脱硅工艺的改变降低赤泥中的碱，实验结果表明：预脱硅温度160℃，脱硅时间120 min ，沉铝液的碱含量为15%，苛性比值30.8及配矿C/S 为1.3；溶出温度260℃，溶出时间60 min 时，赤泥N/S 由常规溶出的0. 42降低到0.23，赤泥中的碱大幅度地降低。
马艳红，刘战伟
Figure 4. Experimental procedure of calcification-carbonation method for processing red mud [23]
图4. 钙化–碳化法处理拜耳法赤泥的工艺流程图[23]
5. 结论
赤泥中碱的赋存形态为可溶性碱和非可溶性碱，拜耳法赤泥脱碱的关键是有效转化赤泥中的可溶性碱和非可溶性碱。
拜耳法赤泥的脱碱方法可以分为水洗法、酸中和法、湿法碳化法、盐类法、钙离子置换法和钙化–碳化法等。每种方法都有自己的优缺点，水洗法操作简单，但是只能洗去可溶性碱，无法脱除非可溶性碱；酸中和法脱碱效果明显，但是由于硅胶的形成使得过滤困难，同时浸出液中杂质含量高造成二次污染；湿法碳化法可将赤泥中的碱有效地脱除，但对设备要求比较高；钙离子置换法脱碱效果显著，但由于大量石灰的加入使得渣量较大，影响后续处理。因此，开发经济有效的赤泥脱碱新技术，是解决目前赤泥综合利用难的关键。
6. 展望
赤泥大量堆存具有极大的环境安全隐患，赤泥的安全处置是世界性难题，而赤泥有效脱碱是其安全处置的关键。基于赤泥中碱性物质的赋存形态，探讨其脱碱机理，开发经济可行的脱碱技术，将有助于赤泥规模化处置的实现。建议赤泥脱碱研究从以下几个方面考虑：
1) 基于拜耳法赤泥中碱的赋存形态及溶解特性，探讨回收赤泥中碱的机制，开发一种经济循环的赤泥中碱的回收方法。
2) 基于拜耳法赤泥中碱的转化机制，通过赤泥的结构转型改变以水合铝硅酸钠为主要成分的传统赤泥的结构，开发一种无碱赤泥排放的生产氧化铝的新方法。
3) 基于拜耳法赤泥中碱的赋存形态及转化机制，通过改变预脱硅、溶出及分离沉降等拜耳法工艺有效地降低赤泥中的碱含量，开发一种新型的拜耳法工艺。
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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/a16961841.html, ? 3 2 ?
1、铝土矿中的主要化学成分有哪些？ 答：有Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2等主要化学成分。 2、根据铝土矿中含铝矿物存在的形态可将铝土矿分为哪几种类型？为什么要这样分类？答：可分为三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型和混合型四种类型。之所以这样分类是因为不同矿石形态对生产工艺有很大影响。 3、我国铝土矿质量方面有何特点？ 答：我国铝土矿资源以一水硬铝石为主，其储量占全国铝土矿总储量的98.46%，特点是含铝、高硅、低铁，铝硅比值偏低。 4、不同矿物类型对氧化铝的溶出性能有何影响？ 答：不同矿物类型对氧化铝的溶出性能影响很大，其中三水铝石型铝土矿中的氧化铝最容易被苛性碱溶液溶出，一水软铝石型次之，一水硬铝石型的溶出则较难。另外，铝土矿类型对溶出以后各湿法工序的技术经济指标也有一定的影响。 5、碱法生产氧化铝按生产流程特点，可分为哪几种方法？ 答：可分为拜耳法、烧结法和联合法三种。 6、根据氧化铝的物理性质可将氧化铝分为哪几种类型？ 答：可分为砂状氧化铝、粉状氧化铝和中间状氧化铝三种类型。 7、用于表征氧化铝物理性质的指标有哪些？ 答：有安息角、a-Al2O3含量、容积密度、粒度和比表面积以及磨损系数等。 8、铝土矿中最有害的杂质是什么？ 答：是二氧化硅（SiO2） 9、碱一石灰烧结法的生产原理是什么？ 答：碱一石灰烧结法生产氧化铝的原理是：将铝土矿与一定量的矸、石灰配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅酸钙（2CaO.SiO2），使氧化铁与纯矸化合成可以水解的铁酸钠（Na2O.Fe2O3），而氧化铝与纯矸化合成可溶于水的固体铝酸钠（Na2O.Al2O3），将烧结物——熟料用水或稀矸溶液溶出时，Na2O.Fe2O3水解放出矸，而氧化铁则以水合物的形态与2CaO.SiO2 一道进入赤泥外排，以后再用二氧化碳分解铝酸钠溶液，便可以排出氢氧化铝，分解氧化铝后的碳分母液经蒸发后返回配料循环利用，氢氧化铝经焙烧制得产品氧化铝，这就是矸——石灰烧结法生产氧化铝的基本原理。 10、拜耳法生产氧化铝的基本原理是什么，包括哪些主要生产工序？ 答：拜耳法生产氧化铝的原理是：用苛性碱溶液溶出铝土矿中的氧化铝而制得铝酸钠溶液，采用对溶液降温，加晶种搅拌的条件下，从溶液中分解出氢氧化铝，将分解后的母液经蒸发用来溶出新的一批铝土矿，溶出过程是在加压条件下进行的。拜耳法的实质是以下反应在不同条件下的交替进行： Al2O3·H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH)4+aq 拜耳法生产氧化铝包括原矿浆制备、高压溶出、鸭煮矿浆稀释及赤泥分离洗涤、精种分解、氢氧化铝洗涤、氢氧铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。 11、影响铝酸钠溶液稳定性的因素有哪些？这些因素对溶液的稳定性是怎样影响的？ 答：影响铝酸钠溶液的稳定性因素有： （1）溶液的苛性比值：在任何情况下，提高工业铝酸钠溶液的苛性比值，可以使溶液的稳定性提高。 （2）溶液温度：当铝酸钠溶液的可性比值以及浓度都相同时，溶液的稳定性随着温度的降低而下降，直到温度降到30度为止，温度低于30度时溶液又变得比较稳定。（3）溶液氧化铝浓度：氧化铝浓度低于25g/L的稀释溶液和高于是250g/L的浓溶液都具有很高的稳定性。中等浓度的溶液的稳定性较小。
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。
燃气锅炉废气脱氮方法研究 【摘要】在具体的燃烧过程中锅炉通常会将大量的氮氧化物排放出来，其会导致十分严重的污染问题。为了能够更好的保护人类的生存和发展环境，我国已经开始严格控制这种物质的排放，同时对氮氧化物的重点控制已经明确的纳入到“十二五”规划中。为此，在燃气锅炉的生产中必须要认真做好废气的脱氮处理工作，积极的改进废气处理的技术手段，不断地提升废气脱氮的效果。 【关键词】燃气锅炉；废气脱氮；技术 0.引言 近年来，我国很多城市的NOx污染变得越来越恶化，甚至出现了大面积的区域性 NOx 污染。与此同时，在酸雨污染中NOx也变得越来越严重，硫酸和硝酸复合型的酸雨已经变成了主要的酸雨类型，其主要原因就是我国在对SO2排放进行严格控制的同时，并没有对NOx的排放量进行有效控制。目前，京津冀地区多数燃煤、燃气锅炉NOx排放不达标，面临淘汰或改造。在这一背景下，针对燃气锅炉的废气进行脱氮处理具有十分重要的意义。 1.锅炉废气脱氮的常用方法 立足于低NOx燃烧技术，当前常用的脱氮方法有选择性催化还原法（又被称为SCR脱硝）和选择性非催化还原法(又被称为SNCR脱硝) ，主要用于燃煤锅炉废气处理。 1.1选择性催化还原法 1.1.1选择性催化还原法的基本原理 当前技术相对成熟、应用有比较广泛的烟气脱硫技术，使选择性催化还原烟气脱硝法。这种技术的基本原理是运用高温烟气脱硝装置来进行脱硝，脱硝剂一般为氨气。通过脱硝剂的作用，烟气中的NOx会被分解成为水和氮气，从而降低整个烟气中的NOx的含量。选择性催化还原法的温度范围是280℃至420℃，在该温度范围内该方法能够发挥较好的作用。假设NH3/NO为1，该方法的脱硝效率达到80%-90%[1]。 事实上，烟气中的NOx浓度并不高，但是烟气往往具有较大的体积，因此选择性催化还原脱硝装置必须配备高性能的催化剂，保障燃气锅炉运行的安全性和可靠性。 选择性催化还原法，具有两种不同的布置方式，为低飞灰和高飞灰，二者各有优缺点。脱硫装置安装于烟气脱硫装置或除尘器之后的是低飞灰方式。其优点在于一套脱硫装置可以供几台锅炉共同使用，而且可以有效地除掉飞灰中的有害物质，使催化剂的使用寿命得以延长，减小磨损量和飞灰的含量，同时可以减少栅格的横截面积，减少催化剂的用量，增加有效反应面。但是低飞灰方式具有较低的烟气温度出口的温度，一般不超过130℃，为了使其能够达到相应的温度范围，必须安装外加热源，因此仅适用于小型工业锅炉。如果锅炉的机组较大，产生的烟气量过多，要将这些烟气全部加热至280℃以上，会造成成本投入的大量增加[2]。 脱硫装置安装于电除尘器之前的是高飞灰方式，如果锅炉机组的运行正常，那么高飞灰方式能够对反应需要的温度进行满足。如果机组运行的负荷较低，也需要运用外热源。高飞灰方式需要较多的催化剂用量，这是由于其有效反应面积较小，而飞灰的含量有较大。由于飞灰的含量较高，因此其磨损量较大，一些有害物质还可能造成催化剂的中毒。相对而言，高飞灰方式是一种较为经济的方式，常用于燃煤电站。 1.1.2选择性催化还原法的工艺流程 选择性催化还原法的工艺流程见图1。卸料压缩机会将液氮槽车中的液氮，输入到液氮储槽之中，液氮会在液氮储槽中被蒸发，成为氨气，输送管道和氨缓冲槽会将氨气输送到燃气锅炉中，氨气会与空气接触并混合，通过分布导阀进入反应器的内部。在空气预热器前放置选择性催化还原反应器，该反应器的上方会被输入氨气，运用喷雾装置，使烟气和氨气均匀地混合在一起，在通过反应器内的触媒层来对烟气产生还原反应。具体见图1。
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:
水处理中脱氮原理及工艺 张路 摘要：水资源短缺和水污染严重已经成为严重制约我国社会经济持续发展、危害环境生态、影响人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决。本文论述了我国水处理的概况以及脱氮的原理及传统脱氮工艺和新的脱氮工艺。 关键字：水处理；脱氮工艺 1 氮污染概况 我国水资源总量较为丰富，总量28124亿m3，位居世界第六，然而人均占有水资源量仅2340 m3，约为世界人均占有量的1/4。并且我国水资源主要来源于降水，受大气环流、海陆位置、地形及地势等因素影响严重，在地域及时间上分布都极不均匀。尤其近年来水资源短缺危机日益严重，如何合理配置现有水资源、在最大程度上避免水资源的浪费成为亟待解决的重大问题。与此同时，全国年排污水量为350亿m3，城市污水集中处理率仅为百分之七，百分之八十的污水未经有效处理就排入江河湖海，使我国的水污染状况和水质富营养化十分严重，并进一步加剧了水资源的短缺。可以说水资源短缺和水污染严重已经成为严重制约我国社会经济持续发展、危害环境生态、影响人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决。 我国缺水的东北、华北和沿海地区，每年可回收污水量约五十多亿立方米，通过污水回用可以在相当程度上缓解全国的水资源紧缺状况，成为江，河，湖，地下水之外的新水源，从而促进工农业产值的大幅度提高。 污水的再生利用往往离不开脱氮除磷技术，这是因为传统的污水二级生物处理技术氮磷去除能力低，氮磷含量较高的再生污水回用于城市水体、工业冷却水、工业生产用水或者市政杂用水时将造成危害。因此，当利用城市污水处理厂作为第二水源开发时，在污水再生利用过程中，对于某些回用对象，必须对氮和磷的含量加以控制。
烧结法生产氧化铝的基本原理 烧结法生产氧化铝的基本原理是将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅酸钙2CaO·SiO2,氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠Na2O·Al2O3、而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠Na2O·Fe2O3，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na2O·Al2O3便进入溶液，Na2O·Fe2O3水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。再用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝。经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液（主要成分为Na2CO3），经蒸发后返回配料。 烧结法生产氧化铝工序 ?生料浆的制备 ?熟料烧结 ?熟料溶出 ?铝酸钠溶液脱硅 ?碳酸钠分解 ?氢氧化铝分离、洗涤 ?氢氧化铝焙烧 ?碳分母液蒸发 碱比是指生料浆中氧化钠与氧化铝和氧化铁的分子比。 ?钙比是指生料浆中氧化钙与氧化硅的分 子比。 ?铁铝比是指生料浆中氧化铁和氧化铝的 分子比。 熟料烧结目的 ?烧结过程的目的就是要使调配合格后的 生料浆在回转窑中高温烧结，使生料各成 分互相反应。使其中的Al2O3尽可能转变 成易溶于水或稀碱溶液的Na2O·Al2O3， 而使Fe2O3转变成易水解的 Na2O·Fe2O3，SiO2等杂质转变为不溶于 水或稀碱溶液的2CaO·SiO2，并形成具有 一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟 料，以便在溶出过程中将有用成份与有害 杂质较好的进行分离，最大限度提取氧化 铝和回收碱。 熟料溶出的主要目的 ?熟料溶出的目的就是将熟料中的A12O3 和Na2O最大限度地溶解于溶液中，制取 铝酸钠溶液（粗液），而熟料中的原硅酸 钙转入固相赤泥中。实现有用成份氧化钠 和氧化铝与杂质进行分离，并为赤泥分离 洗涤创造良好的条件。混联法碱循环， 充分说明了混联法工艺特点和生产组织 状况。A、混联法工艺是密闭型的，所 以拜耳……烧结两系统间生产能力有一 定制约。就是说，混联法的主要联合点： 拜耳法产出的赤泥，必须为烧结法所平衡 (消耗)；烧结法向拜耳法供应的种分母液 必须满足拜耳法系统的碱输出(含损失)需 要，混联法才能平衡。其生产波动的缓冲 靠熟料仓、种分槽和碱赤泥浆贮槽。从这 方面看，混联法同串联、并联联合法一样， 烧结法从属于拜耳法。 B、烧结法有完整的生产流程，有独立的碱循环系统，除对拜耳法系统有从属的一面外，尚有独立的一面。就是说，当烧结法生产能力有富余时，可以加大其流量，从而扩大其碱循环量，获得比与拜耳法平衡的更多的氧化铝产量。这一点，不同于串联、并联联合法。混联法命名之根据，就在于此。 C、原则上，拜耳法流程不能独立，受烧结法生产能力，即烧结法向拜耳法补碱量和烧结法本身碱循环量的限制。就是说，当烧结法生产能力不足时，拜耳法富余的生产能力将不能充分发挥，如果以外排赤泥来挖掘其富余能力，只有在拜耳法以烧碱补充碱输出量，才能不破坏混联法的碱平衡关系。从混联法碱平衡特点出发，发挥其综合生产能力的途径是选择与碱循环有关的主工技术指标。主要技术指标的选择，要考虑矿石A/S，拜耳……烧结两大系统设备能力，经综合平衡来确定。 混联法碱循环工艺流程 碱法生产氧化铝存在一个碱循环问题。所谓碱循环，实际上就是氧化铝生产中液量(碱、水)的循环。生产方法不同，碱循环方式不同，循环碱量与 生产规模成正比。 混联法工艺碱循环最为复杂。它依靠补充纯碱来弥补生产过程中碱的化学、机械损失，保持多个(主要是两个)碱循环系统的平衡，周而复始，溶出一批一批铝土矿，获得氧化铝，排出赤泥。混联法两个主要的碱循环系统是：
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
N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S 赤泥是用铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其 为赤红色泥浆状而得名，是氧化铝厂最大的污染物。目前，全世界每年产生约6000万t 赤泥，我国的赤泥排放量每年为400万t 以上，且随着新厂投产和老厂增产改造，赤泥总量有上升的趋势，预计2011年我国氧化铝产量将达到1100万t ，赤泥量将达到900万～1200万t/年。对于赤泥的处理，国内外氧化铝厂大都将赤泥在堆场堆放，筑坝湿法堆存，靠自然沉降分离对溶液返回再用，易使大量废碱液渗透到附近土地中，造成土壤碱化、沼泽化，污染地表和地下水源。还有的将赤泥干 燥脱水后干法堆存。 晒干的赤泥形成的粉尘到处飞扬，破环生态环境，造成严重污染。这2种方法均占用了大量的土地和耕地、耗费较多的堆场建设和维护费用，使基础建设投资增加，还使赤泥中的许多可利用成分不能得到合理的利用，造成资源的二次浪费。赤泥的堆放不仅对企业造成资源浪费、经济损失，而且对工厂周围的环境景观造成严重污染[1-4]。赤泥的开发利用一直是一个世界性的难题，特别是由于拜耳法赤泥的硅含量比烧结法赤泥更低，化学成分极不均衡，其利用的难度更大；赤泥中含有很高的碱金属及碱土金属氧化物，在制备免烧制品的时候很难避免出现返霜现象，导致制品无法使用；此外还有部分地区赤泥放射性较高，就限制了在墙体材料方面的掺量，同时也限制了其在建材行业的应用。因而，现有技术对赤泥的利用量还是很低，对赤泥的开发利用还不够理想[5-6]。 拜耳法赤泥主要含有硅铝酸钠、硅铝酸钙、水化石榴石、赤铁矿等矿物，其物理力学性能和胶结性差，且在贵州等地拜 利用拜耳法赤泥制备免烧路面砖 及其性能研究 彭建军1，2，刘恒波1，2，高遇事1，2，万军1，张乃从1，顾汉念3，贾韶辉1， 2 （1.贵州省建筑材料科学研究设计院，贵州贵阳550007；2.贵州工业废渣综合利用研发测试中心，贵州贵阳 550007； 3.中国科学院地球化学研究所，贵州贵阳 550002） 摘要： 对利用拜耳法赤泥制备免烧路面砖工艺和产品性能进行研究，并提出免烧砖返碱现象解决办法。试验结果表明，利用拜耳法赤泥制备免烧路面砖是可行的，所测性能指标符合相关标准要求。 关键词： 拜耳法赤泥；路面砖；免烧砖；工业废渣；综合利用中图分类号：TU522.1+9文献标识码：A 文章编号：1001-702X （2011）04-0021-03 Study on preparation and performance of unburned paving brick by Bayer red mud PENG Jianjun 1，2，LIU Hengbo 1，2，GAO Yushi 1，2， WAN Jun 1，ZHANG Naicong 1，GU Hannian 3，JIA Shaohui 1，2 （1.Guizhou Building Materials Research &Design Institute ，Guiyang 550007，Guizhou ，China ；2.Guizhou Industrial Waste Utilization R &D Test Center ，Guiyang 550007，Guizhou ，China ；3.Institute of Geochemistry ，Chinese Academy of Sciences ，Guiyang 550002，Guizhou ，China ） Abstract ： This paper studies on technology and performance of unburned paving brick by Bayer red mud ，and studies the phenomenon of re-alkali and its solution.Through this research ， we find that it is feasible to make unburned paving brick by Bayer red mud ，and all the properties can meet the requirements of relevant standards. Key words ： Bayer red mud ；paving brick ；unburned brick ；industrial waste residue ；comprehensive utilization 基金项目：贵州省工业攻关项目（黔科合CY2008） 贵阳市科学技术计划项目（[2008]筑科工合字第30号） 收稿日期：2011-01-14 作者简介：彭建军，男，1963年生，工程师，江西樟树人，主要从事新型建筑材料研究。通讯作者：刘恒波。 全国中文核心期刊 21··
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
排烟脱氮技术 氮氧化物对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗臭氧的一个重要因素。烟气脱氮，主要是解决一氧化氮、二氧化氮的污染问题，这些物质能与二氧化硫相互作用，加速形成硝酸。烟气脱氮对我们的环境保护意义十分重大 （1）吸收法。 吸收法是工业企业采用较多的处理NOx的方法，主要原理是将NOx吸收到溶液中。比较常见有水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、液相还原吸收法和络合吸收法等。其中，以尿素为还原剂的液相还原吸收法NOx的脱除率可达90% ，而其他方法的去除率都在40%-80%之间。 （2）吸附法。 吸附法是一种已经成熟的工业分离技术，基本原理是利用大比表面的吸附剂对NOx进行吸附，通过周期性地改变操作温度或压力进行NOx的吸附和解吸，使NOx从烟气中分离出来,从而达到净化和富集的目的。常用的吸附剂有硅胶、分子筛、活性炭、活性焦、天然沸石及泥煤等。吸附法具有成本低、不产生二次污染等优点，但目前所用吸附剂的吸附量小，当烟气中NOx含量高时,吸附剂用量多、消耗大，设备体积庞大，所以应用并不广泛。 （3）微生物法。 微生物法的基本原理是使用合适的脱氮菌在外加炭源情况下，利用NOx作为氮源，将NOx 转化为无害的N2，而脱氮菌本身获得繁殖。常用的有生物洗涤、生物过滤和生物滴滤等形式。 （4）电子辐射法。 电子辐射法又称等离子体活化法，通过电子束照射或高压放电将烟气中NOx电离，从而达到脱除NOx的目的。该法包括电子束法和脉冲电晕法。一般用来同时脱除NOx和SO2或与催化相结合使用。该法装置占地小，无二次污染，但能耗较高，设备投资大，运行费用高，抑制了该技术的工业应用。 （5）催化法。 与以上方法相比，催化法脱氮具有快速、高效等优点，因此被广泛用于燃煤电厂烟气和汽车尾气中NOx的脱除。催化法可分为选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）等两种。其中SNCR技术是在炉膛温度1000℃左右的区域喷入NH3、尿素等还原剂，将NOx 还原成N2和H2O，NOx脱除率可达80% ，但反应中会有少量的温室气体N2O产生。该过程不使用催化剂，还原剂由喷嘴喷入燃烧室，根据锅炉的操作负荷，不断调整NH3的喷入量和喷入位置，以保证在最佳温度下喷入NH3。SCR法通过NH3，H2S，CO和烃类物质等还原剂，在V2O5/TiO2等催化剂上与NOx反应，生成无害的N2和H2O，NOx的脱除率可达90%，但运行费用较高。目前实现工业化应用的是以NH3为还原剂，V2O5/TiO2为催化剂的SCR法来脱除固定源废气中的NOx，以及使用Pt-Pd-Rh三元催化剂来净化汽车尾气。 SCR脱氮反应器的核心是脱氮催化剂。它分为蜂窝式和板式两种类型，比表面积为500 m /m-1000 m /m，在催化剂的内表面上分布着由TiO2、WO3或V2O5等组成的活性中心。随着脱氮装置的运行,催化剂会逐渐老化。引起老化的原因主要是催化剂活性中心中毒、活性成分晶型改变以及催化剂通道和微孔的堵塞、腐蚀等。因此，必须定时检测烟气经过每层催化剂后NOx的浓度和氨氮比（NH3/NOx）,确定各层催化剂的活性与老化程度，以确保脱氮装置的正常运行。SCR法的主要难点在于NH3的储存不易控制，NH3喷射不均匀以及易造成.
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,
氧化铝专业理论复习题 一、填空 1、根据铝土矿中含铝矿物存在的形态不同将铝土矿分 __、 __、 一水硬铝石型及混合型四种类型。 2、铝电解生产用氧化铝主要由 __和 __所组成。 3、评价铝土矿的质量不仅看它的 __、 __而且还要看铝土 矿的类型及杂质。 4、我国铝土矿的主要类型是 __ ，矿石的特点是 __。 5、根据氧化铝的物理性质，通常又可将氧化铝分为 __、 __ 和中间状三种类型。 6、高压溶出后所得的矿浆称 __，经稀释分离赤泥后的铝酸钠溶液， 生产上称 __。 7、铝酸钠溶液中所含 __与 __的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛 性比值。 8、工业上把 ___和_ ___合称为全碱。 9、拜耳法循环主要包括溶出、 __、 __、蒸发四个过程。 10、高压溶出的目的就是用 __迅速将铝土矿中的 __制成铝酸 钠溶液。 11. 氧化铝生产过程就是从铝矿石中 __氧化铝使之与杂质 __ 的过程。 12、衡量分解作业效果的主要指标是 __，分解率以及 __ 。 13、蒸发是靠把溶液 __，使溶液中的水分部分汽化，而使溶液 __过程。 14、工业上生产的湿氢氧化铝在焙烧过程中，要经过 __、 __、 相变三个过程。 15、高压溶出浆液用 _ 进行稀释，目的是为了回收其中的 __。 16.工业生产上是采取将溶液 __的变温分解制度，这样有利于在保证 较高 __的条件下，获得质量较好的氢氧化铝。 17.在种分过程中，控制产品质量主要是要保证分解产物具有所要求的 和 __。 18.拜尔法循环效率Ｅ值越高，单位体积的循环母液就可以产出 __ 的氧化铝，设备产能按比例的 __，而处理溶液的费用也都按比例的降低。 19.氢氧化铝焙烧的目的是在高温下，脱除氢氧化铝中的__ 和结晶水，并发生 __的转变，制成满足电解生产需要的氧化铝产品。 20.评价铝土矿的质量不仅看矿石中的 __含量， __的高低， 而且还要看铝土矿的类型和杂质含量。 21.铝土矿的类型对氧化铝的可溶性影响很大，在碱中最易溶出的是 _， 最难溶出的是 __。 22.为了保证原矿浆的细度，应严格控制球磨机内矿浆的 __，分级机 __的液固比和返砂量。 23.高压溶出浆液用 __进行稀释，目的是为了回收其中的 __
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2019, 6(2), 72-79 Published Online June 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/a16961841.html,/journal/meng https://https://www.doczj.com/doc/a16961841.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