赤泥的回收利用及工艺流程
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赤泥的资源化利用摘要::赤泥是氧化铝工业生产中的主要废料,对环境造成了严重污染。
本文简述了赤泥的特性,介绍了近年来赤泥在金属回收及制备新型建材等方面的综合利用现状,以期为赤泥的有效利用找到新的途径。
关键词::赤泥;氧化铝;综合利用赤泥是氧化铝生产过程中产生的固体废渣,我国各铝厂每年排放赤泥一千多万吨,大都将赤泥在堆场堆放,筑坝湿法堆存,或赤泥干燥脱水后干法堆存。
赤泥的堆存不仅占用大量土地和农田,晒干的赤泥形成的粉尘到处飞扬,破坏生态环境,造成严重污染,赤泥中的许多可利用成分还得不到合理利用,造成了资源的二次浪费。
随着铝工业的发展和铝土矿石品位的降低,赤泥量将越来越大,因此赤泥的综合利用正成为日益重要的研究课题,倍受各国科技工作者的关注。
一.赤泥的特性赤泥是在从铝土矿中提炼氧化铝的过程中形成,主要成分为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3 ,其各组分含量又因铝土矿的产地和氧化铝的生产工艺不同而异。
赤泥中含有多种可再生利用的氧化物和有用金属元素,这点成为赤泥再生利用的基础。
利用赤泥中含有较高的CaO、SiO2 可生产硅酸盐水泥及一些专用水泥;利用它的SiO2、Al2O3、CaO、MgO 含量特征及少量的TiO2、MnO、Cr2O3 ,可以生产特种玻璃;同时,赤泥中含有丰富的铁、钪、钛等有用金属元素。
二.赤泥的危害1.赤泥大量堆存,占用土地,浪费金钱赤泥作为生产铝后得到的废渣,目前对赤泥的利用率还很低,大量的赤泥只能以堆积的形式进行处理,赤泥的贮存不仅需要占用大面积的土地及投入巨额资金筑坝,同时也需要耗费较多的堆场建设和维护费用,用于堆放赤泥的土地费用占Al2O3产值的1%~2%。
2.浪费资源,又易造成环境污染和安全隐患因为赤泥中含有大量的稀土金属及其他稀有元素,而赤泥却随意堆置。
同时,又因为赤泥的pH值很高。
其中浸出液的pH值为12.1~13.0,氟化物含量11.5~26.7 mg·L。
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 XF,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,[5]一种基于钙化-碳化转型的生产氧化铝的方法[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:CN102757073A,赤泥胶凝材料现状1)赤泥激发胶凝材料的研究现状碱激发胶凝材料碱激发材料于上世纪30 年代由Purdon 等[33]首次研究并发现,是一种新型的胶凝材料。
以稀土元素提取为突破口的赤泥综合利用方案稀土元素提取——钪及钪合金为代表的军民融合新材料——洛阳海卓科技发展有限公司(杨卫平、李博士)一、项目介绍1、项目描述:新安县万基铝业赤泥库旁边年处理1万吨赤泥提取钪、钍、铝、铁、锂、钛稀有贵金属粗加工基地,废渣无害化处理后做建材制品。
钼产品加工车间(可以先建设,主要目的为提供现金流,反哺新安县和孟津项目建设)孟津县华阳产业集聚区稀有贵金属精加工,生产金属钪及钪铝合金,碳酸锂、铝锂合金、高纯氧化铝、氧化铁颜料、太阳能电池、锂离子电池原料等高附加值产品。
2、赤泥利用介绍图1 赤泥中的有价元素图2 以赤泥为原料能够产生的部分产品赤泥中有价元素稀贵元素钌、铑、钯、铂、金稀有元素锂、銣、铯、镓稀土元素钪、钇、铥、钬2、项目投资投资总额6000万,年产值1.8亿元,税前利润7000万元。
包括新安县项目2000万固定资产投资和1000万流动资金,钼生产线投资未知。
孟津县项目主要包括精加工和研发中心,投资额3000万。
3、发展规划①投资总额6000万,年产值1.8亿元,税前利润7000万元。
孟津项目占地面积150亩,建筑面积32500平方米。
建立企业研发中心和中试基地(高纯钪生产基地),建成一条1000吨/年钪铝合金生产线;新建:研发中心2500平方米,综合办公楼5000平方米,专家公寓、职工宿舍5000平方米,生产厂房15000平方米,配套设施5000平方米。
建成200吨/年钪铝合金生产线。
以上目标在2020年之前完成。
②投资5亿元,年产值50亿元,税前利润10亿元;建设以洛阳钪及钪铝合金新材料项目为主体的北方中心;建设位于深圳的南方研发中心和企业集团总部;钪及钪合金为代表的新材料项目产业化通过国家有关部门验收认证;技术获得广泛认可,产品广泛运用于国防军工、航空航天及高科技等领域。
建设一个以赤泥综合治理为主导的,以钪及钪铝合金等多种稀贵、稀有、稀土元素新材料为产品的,以资源综合回收和分离制备一体化为特色的,具有世界领先水平的清洁分离技术研发中心;在钼、钒等大宗工业产品领域实现技术标准的输出,建立产业领先地位,为对矿产资源进行整合进行技术储备。
赤泥综合利用指导意见工业和信息化部科学技术部关于印发《赤泥综合利用指导意见》的通知【发布时间:2010年11月25日】【来源:节能与综合利用司】【字号:大中小】工信部联节,2010,401号各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化、科技主管部门,有关行业协会、中央企业:为贯彻落实国务院《有色金属产业调整和振兴规划》,提高赤泥综合利用率和综合利用技术水平,减少赤泥堆存对环境、安全造成的影响,促进赤泥综合利用工作。
工业和信息化部、科技部联合编制了《赤泥综合利用指导意见》,现印发你们,请遵照执行。
二〇一〇年八月十日赤泥综合利用指导意见为贯彻落实国务院《有色金属产业调整和振兴规划》,提高赤泥综合利用率和技术水平,减少赤泥堆存对环境、安全造成的影响,促进赤泥综合利用工作,提出赤泥综合利用指导意见如下:一、充分认识赤泥综合利用的重要性和紧迫性赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物,每生产一吨氧化铝,大约产生赤泥0.8—1.5吨。
我国是氧化铝生产大国,2009年生产氧化铝2378万吨,约占世界总产量的30%,产生的赤泥近3000万吨。
目前我国赤泥综合利用率仅为4%,累积堆存量达到2亿吨。
随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低,赤泥的年产生量还将不断增加,预计到2015年,赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。
赤泥大量堆存,既占用土地,浪费资源,又易造成环境污染和安全隐患。
目前,赤泥综合利用仍属世界性难题, 国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处置方式。
我国赤泥综合利用工作近年来得到各方面的高度重视,开展了跨学科、多领域的综合利用技术研究工作,如赤泥提取有价金属,配料生产水泥、建筑用砖、矿山胶结充填胶凝材料、路基固结材料和高性能混凝土掺合料、化学结合陶瓷(CBC)复合材料、保温耐火材料、环保材料等。
但这些研究尚处于实验室阶段,还未实现产业化。
当前赤泥综合利用存在的主要问题:一是缺乏大量消纳赤泥和具有产业竞争力的关键技术。
赤泥的综合利用摘要:主要阐述了赤泥的化学成分、组成及其特性,以及赤泥的多种利用途径。
关键词:氧化铝废料赤泥综合利用Utilization of Red MudAbstract: Mainly introduces the chemical composition, composition and characteristics of red mud, and its various utilizationways.Key words: Al2O3 waste red mud utilization1、前言赤泥是铝土矿制取氧化铝后所剩余的红褐色、粉泥状强碱性固体废料,是氧化铝生产过程中必不可少的副产物。
一般每生产1 t氧化铝,可产出赤泥1.0~1.8 t。
随着铝工业的发展,目前,全世界每年产生的赤泥约5000万t。
2000年,我国赤泥排放量大约为400万t,排出的赤泥主要采取露天筑坝堆存处理。
由于缺乏既经济又可行的技术,赤泥的综合利用率一直处于较低水平,仅为4%左右,远低于中国工业固体废物65%的平均利用水平。
目前,中国赤泥累计堆存量约2×108 t,预计到2015 年将达3.5×108 t,由于大量的赤泥未得到充分利用,长期占用大量土地,造成土地碱化,地下水受到污染,同时又极易造成“二次扬尘”污染环境,危害人们的健康。
因此,必须加快赤泥的综合利用研究。
2、赤泥的化学成分及物理性质2.1、化学成分赤泥因含有较多氧化铁,其外观颜色与赤色泥土相似,因而得名。
赤泥的主要矿物成分为:硅酸二钙53%,方钠石11%,水化石10%,赤铁矿7.5%,钙钛矿石1l%,镁蔷薇辉石5%。
赤泥的化学成分取决于铝土矿的成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分,以及新生成的化合物的成分等,通常赤泥的主要成分为AI2O3, SiO2,CaO,Na20等。
2.2、物理性质2.2.1、赤泥的物理性质指标。
浅谈赤泥资源化利用途径我国是世界第四大氧化铝生产国,年生产能力已达400多万t,每年新产生的赤泥量也与此量相当。
我国铝土矿资源类型特殊,高铝、高硅、低铁、一水硬铝石型,溶出性能较差,因此我国氧化铝生产大多采用拜耳—烧结联合法生产氧化铝,仅广西平果铝业公司采用拜耳法生产氧化铝。
我国联合法赤泥特点是铁、碱含量低,氧化钙含量高;拜耳法赤泥中铁及氧化铝含量高。
1.赤泥在建材中的资源化利用(1)水泥赤泥含碱量高,赤泥配比受水泥含碱指标制约,因此赤泥脱碱后更有助于提高赤泥利用率,山东铝业公司水泥厂采用的“常压氧化钙脱碱与低碱赤泥生产高标号水泥的研究”和“低浓度碱液膜法分离回收碱技术”,降低赤泥的含碱量,提高水泥中赤泥的配比,改善水泥产品质量,且避免了高碱水泥对工程的隐患。
并从废液中回收碱,从而降低氧化铝生产消耗,解决含碱废水对生态环境的污染,创造了氧化铝生产赤泥废液零排放的良性模式。
(2)生产建筑用砖材料赤泥免烧砖:将赤泥、煤灰、石渣等原材料以适当比例混合,通过添加固化剂加水搅拌、碾压,后用挤砖机压制成型,养护后成为成品砖。
其抗压、抗折强度均大于7.5级砖标准。
赤泥粉煤灰砖:利用赤泥、粉煤灰、黏土、石灰石四组分配料,经成型、烧成试制的多孔砖,性能指标达到GB13544—92多孔砖标准。
烧制的砖样颜色呈淡黄色,质量好,强度比普通砖高一到二个档次,可替代清水砖使用。
(3)混凝土赤泥代替水泥用量少于1/3时,水泥赤泥混凝土的强度特别是抗折强度与普通水泥混凝土强度相当。
大于1/3时,强度有较明显降低,所以推荐赤泥掺代水泥量1/5~1/4。
采用磨细的赤泥代替1/4以下的水泥形成的细赤泥混凝土时,具有相当高的抗折强度,而且加入磨细赤泥带来的所需的费用仅为普通水泥的40%左右,所以具有明显的经济效应。
磨细赤泥从力学强度、耐磨性、渗透性、抗冻性等方面考虑,在赤泥代替水泥用量合适的情况下,应用于温度变化范围不大的地区具有较好的应用性。
赤泥综合回收利用工艺李军旗,张志刚,徐本军,王政,曹利军(贵州大学材料科学与冶金工程学院,贵州贵阳550003)摘要:叙述了赤泥中有价金属回收的意义及稀土元素的赋存概况,介绍了国内外从赤泥中回收有价金属和稀土元素等的工艺,并对其进行评述。
同时,针对某铝厂的赤泥综合利用提出了新的工艺。
关键词:赤泥;综合回收;有价金属;稀有元素中图分类号:X758 文献标识码:B 文章编号:1002-1752(2009)02-23-4R ecovering technology of red mudL I J un-qi,ZHAN G Zhi-gang,XU Ben-jun,WAN G Zheng and CAO Li-jun(The M aterials Science and Metall urgy Engi neeri ng College,Gui Zhou U niversity,Guiyang550003,Chi na)Abstract:The significance of recovering valuable metals and rare earths from red mud and the content of these metals in the mud are summarized.The technologies for recovering the metals from red mud both in China and abroad are reviewed.At the same time,a new technology for recovering the metals from red mud of aluminum is proposed.K ey Words:red mud;recovering;valuable metals;rare earths 近几年,我国已成为全球第二大氧化铝生产国和第一大原铝生产国,与此同时,在氧化铝冶炼工业生产过程中排出的固体粉状废弃物———赤泥大量堆积,对环境造成严重污染。
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