基于碳热还原的拜耳法赤泥资源化综合用研究李帅

基于正交试验的拜耳法赤泥活化机理及性能分析李克亮;宋子明【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2022(36)16【摘要】拜耳法赤泥产生量大,污染严重,且活性较低,在胶结材料中直接利用难度较大。

使用激光粒度分析仪(LPA)、扫描电镜(SEM)分析不同比表面积的拜耳法赤泥的粒度分布和颗粒形貌,使用X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TGA)研究不同温度热活化后拜耳法赤泥的矿物组成及其矿物转化,并探究其活化机理。

采用正交试验优化拜耳法赤泥的活化条件,分析比表面积、煅烧温度对水泥-拜耳法赤泥复合胶凝材料体系的胶砂抗压强度和水化产物的影响。

结果表明,机械粉磨可显著增加拜耳法赤泥的比表面积和需水量,引起微细颗粒的团聚;低温煅烧过程中三水铝石、水钙铝榴石、钙霞石等矿物转化形成亚稳定状态的铝硅酸盐,有效提高了赤泥的反应活性。

600℃下煅烧0.5 h后,拜耳法赤泥的活性指数高达95.93%,比室温(R.T.)下处理的高32.5%;使用600℃下煅烧的拜耳法赤泥时,复合胶凝材料的水化放热速率峰值最大,出现的时间最早。

复合胶凝材料的水化产物主要有C-S-H凝胶和氢氧化钙晶体,活性高的热活化拜耳法赤泥发生水化反应时消耗的氢氧化钙更多。

【总页数】7页(P168-174)【作者】李克亮;宋子明【作者单位】华北水利水电大学土木与交通学院;河南省废物利用技术与装备工程研究中心【正文语种】中文【中图分类】TQ172.9【相关文献】1.拜耳法赤泥底流与烧结法赤泥滤饼混合预处理试验2.拜耳法低铁赤泥制备硅钾肥工艺及硅钾活化机理研究3.石灰硅灰稳定拜耳法赤泥材料的正交试验研究4.热活化和机械活化对拜耳法赤泥性能影响5.拜耳法赤泥含碳冷固结球团力学性能的正交试验因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

专利名称：一种拜耳法赤泥的处理方法
专利类型：发明专利
发明人：李新华,顾松青,尹中林,武国宝,郑纯辉,马瑞生申请号：CN201010587684.1
申请日：20101215
公开号：CN102092910A
公开日：
20110615
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种拜耳法赤泥的处理方法，涉及一种采用石灰石回收拜耳法赤泥中氧化铝和氧化钠的方法。

其特征在于其处理过程的步骤包括：（1）在赤泥中加入石灰石和碱液进行溶出反应；（2）溶出反应后分离得到的赤泥外排；（3）分离得到的液体添加石灰进行脱铝反应；（4）分离脱铝反应后的液体返回步骤（1）循环处理下一批赤泥，或加入到拜耳法配料系统；（5）分离脱铝反应后产生的脱铝渣，代替石灰加入拜耳法系统来回收氧化铝。

本发明的方法，有效地从赤泥中回收了氧化铝和氧化钠，不仅降低了废渣赤泥量，而且低碱赤泥，易于综合利用和环境保护，为我国铝工业可持续发展提供了技术支持。

申请人：中国铝业股份有限公司
地址：100082 北京市海淀区西直门北大街62号
国籍：CN
代理机构：中国有色金属工业专利中心
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第 54 卷第 12 期2023 年 12 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.12Dec. 2023某拜耳法赤泥铁铝赋存工艺矿物学特性柳晓1, 2, 3，韩跃新2，何发钰4，高鹏2，袁帅2(1. 山东科技大学 能源与矿业工程学院，山东 青岛，266590；2. 东北大学 资源与土木工程学院，辽宁 沈阳，110819；3. 矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京，100070；4. 中国五矿集团有限公司，北京，100010)摘要：采用化学分析、X 射线衍射、光学显微镜和BPMA 等多种手段，从工艺矿物学角度研究山东某拜耳法赤泥的物质组成、粒度组成等，重点分析了及赤泥中铁和铝的赋存状态。

研究结果表明：赤泥的粒度微细，其矿物组成与化学成分均复杂；赤泥中所含的主要铁矿物为赤铁矿和针铁矿，主要铝矿物为一水软铝石和三水铝石；主要含铁和铝的物质有铁铝氧化物和微粒泥状硅酸盐混合物(钠硅渣)，且2种物质中铁、铝含量变化较大，赤泥中铁铝氧化物质量分数为18.28%；铁铝氧化物各元素含量不均一，其中铝平均质量分数为12.78%，铁平均质量分数为45.81%。

赤泥中的赤铁矿和褐铁矿中均存在铁铝类质同象；含铝赤铁矿、铝针铁矿和铁铝氧化物的存在以及赤泥粒度微细粒钠硅渣容易聚团包裹铁、铝矿物等导致赤泥中的铁铝大部分难以分离。

关键词：拜耳法赤泥；工艺矿物学；铁铝赋存；类质同象；铁铝氧化物中图分类号：TD951 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）12-4620-11Process mineralogical characteristics of occurrence of iron andaluminum in a Bayer red mudLIU Xiao 1, 2, 3, HAN Yuexin 2, HE Fayu 4, GAO Peng 2, YUAN Shuai 2(1. College of Energy and Mining Engineering, Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266590, China;2. School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819,China;3. State Key Laboratory of Mineral Processing, Beijing 100070, China;4. China Minmetals Corporation, Beijing 100010, China)收稿日期： 2023 −02 −28； 修回日期： 2023 −06 −10基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2023YFC2909000)；矿物加工科学与技术国家重点实验室开放基金资助项目(BGRIMM-KJSKL-2023-22)；山东科技大学菁英计划(skr21-3-C-108) (Project(2023YFC2909000) supported by the National Key Research and Development Program of China; Project(BGRIMM-KJSKL-2023-22) supported by the Open Foundation of State Key Laboratory of Mineral Processing; Project(skr21-3-C-108) supported by the Start up Fund for Talent Introduction and Scientific Research of Shandong University of Science and Technology)通信作者：高鹏，博士，教授，从事难选铁矿石清洁高效利用研究；E-mail ：****************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.12.002引用格式： 柳晓, 韩跃新, 何发钰, 等. 某拜耳法赤泥铁铝赋存工艺矿物学特性[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(12): 4620−4630.Citation: LIU Xiao, HAN Yuexin, HE Fayu, et al. Process mineralogical characteristics of occurrence of iron and aluminum in a Bayer red mud[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(12): 4620−4630.第 12 期柳晓，等：某拜耳法赤泥铁铝赋存工艺矿物学特性Abstract:A study on a Bayer red mud from Shandong province from the perspective of process mineralogy was conducted through chemical analysis, XRD, optical microscope and BPMA automatic analyser. The material composition and particle size composition of red mud were studied in detail, and the occurrence state of iron and aluminum in red mud was emphatically analyzed. The results show that the particle size of red mud is fine, and its mineral composition and chemical composition are complex. The main iron minerals contained in red mud are hematite and goethite, and the main aluminum minerals are boehmite and gibbsite. The main substances containing iron and aluminum are iron-aluminum oxide and particulate muddy silicate mixture(sodium-silicate slag), and the content of iron and aluminum in the two substances varies greatly. The mass fraction of iron-aluminum oxide in red mud is 18.28%. The content of each element in iron-aluminum oxide is uneven, in which the average mass fraction of aluminum is 12.78%, and the average mass fraction of iron is 45.81%. There are iron-aluminum isomorphisms existing in hematite and limonite in red mud. Due to the existence of the isomorphism of iron and aluminum in hematite and goethite, and the existence of a considerable amount of iron-aluminum oxides, as well as the complex embedding characteristics of iron minerals, aluminum minerals and sodium-silicate slag, most of iron and aluminum in red mud are difficult to separate.Key words: Bayer red mud; process mineralogy; occurrence of iron and aluminum; isomorphism; iron-aluminum oxide赤泥是氧化铝生产过程中排放的主要废渣。

低温拜耳法赤泥回收铝、钠工艺研究郑秀芳【摘要】介绍了低温拜耳法赤泥及拜耳法赤泥与烧结法硅渣掺配料中铝、钠的回收工艺,着重研究了配料及烧结方法,试验发现,赤泥与硅渣掺配料中的铝、钠溶出率均可达95%以上,实现了低温拜耳法赤泥中铝、钠的再回收利用,溶出赤泥中氧化钠含量低于1%,可用来生产水泥,从而实现了资源的综合利用,消除了赤泥对环境的危害.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2010(032)001【总页数】3页(P16-18)【关键词】低温拜耳法;赤泥;硅渣;脱铝;脱钠;溶出率【作者】郑秀芳【作者单位】中国铝业山东分公司,研究院,山东,淄博,255052【正文语种】中文【中图分类】X758赤泥是氧化铝生产过程中排出的工业含碱废渣，一般情况下每生产1 t氧化铝产出0.5～1.5 t赤泥，据统计，我国每年排出的赤泥达到1 000多万t，近几年，随着拜耳法氧化铝产量的提高和矿石品位的逐年下降，赤泥量大幅增长。

目前国内外对赤泥的处置大都采用筑坝堆放处理，该方法不仅占用大量土地，还需耗用大量资金兴建庞大的赤泥堆场和支付高额的维护费用［1］。

为了从根本上消除赤泥的危害，适应氧化铝工业可持续发展的需要，国内外对赤泥中的有价元素进行了综合回收利用，尤其是回收氧化钠和氧化铝方面做了大量的研究工作，本研究就如何回收氧化铝、氧化钠进行了试验探讨。

试验原料：取中铝山东分公司第二氧化铝厂低温拜耳法外排赤泥和第一氧化铝厂烧结法脱硅硅渣，其化学成分见表1。

拜耳法赤泥物相为钠硅渣、赤铁矿、铝针铁矿、锐钛矿和石英硅；硅渣主要物相为钙硅渣和钠硅渣。

试验方法：把拜耳赤泥分为单拜耳赤泥、拜耳赤泥与硅渣掺配两种方式来进行试验，其中拜耳法赤泥又分洗涤赤泥与不洗涤赤泥两种情况。

对拜耳法赤泥，在不补碱的情况下，配钙烧结，根据赤泥加氧化钙反应生成的钙硅渣能被碳分母液苛化分解的原理［2］，用碳分母液溶出熟料，可使其中的氧化铝、氧化钠溶解出来，从而使氧化钠和氧化铝得以回收；对拜耳赤泥与硅渣掺配，按碱石灰烧结法工艺配料烧结溶出，进行氧化铝和氧化钠的回收。

赤泥的综合利用摘要：预计到2015年，我国积累的赤泥总量将达到3.5亿t，而目前我国赤泥的利用仅占总量的4％左右，其余的赤泥只能筑坝堆存。

赤泥中含有丰富的铝、铁、钠、钙、硅、钛等有价元素，且具有强碱性和高放射性，大量赤泥的堆放，不仅占用了大量土地，耗费较多的堆场建设和维护管理费用，而且对生态环境和人类的生活也存在潜在的威胁，同时也造成了资源的浪费。

关键词：赤泥；资源；利用一．赤泥的产生无论是拜耳法还是烧结法，每生产1吨氧化铝平均产生1-2吨的赤泥。

据国家统计局数据显示，2012年我国AI2O3年产量为3769.6万t，比2011年增长10.3%，占全球AI2O3总产量的30%以上。

如此蓬勃兴盛的氧化铝产业，势必造成了赤泥排放量的逐年增大。

拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱NaOH溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝土矿，这个过程中，作为主要原料的铝矾土越过高温煅烧环节被直接用来溶解、分离、结晶、焙烧等工序得到氧化铝，溶解后分离出的浆状废渣是拜耳法赤泥。

联合法是拜耳法和烧结法的联合使用，联合法所用的原料是拜耳法排出的赤泥，然后采用烧结法在制取氧化铝，最后排出的赤泥为烧结法赤泥。

烧结法赤泥经历过高温处理，其中含有或多或少的无水矿物。

烧结工序中形成的无水铝酸钠溶解度比较高，因而赤泥中残留的氧化铝比较少。

二．赤泥的结构与组成因拜耳法赤泥实际上是低品位矾土，而烧结法赤泥还含有一定量的水硬性物和一些无定形铝硅酸盐物质，所以水泥试验中所用的赤泥均为烧结法赤泥。

拜耳法赤泥的矿物组成复杂，主要有赤铁矿（或针铁矿）、水合铝酸钠（方钠石、钙霞石）、水化石榴石、石英、钦酸钙、石灰、石灰石以及少量未溶出的氧化铝水合物等。

烧结法赤泥中最主要的物相是2CaO.SiO2，此外尚有数量不等的钙水化石榴石、水合铝酸钠、赤铁矿、针铁矿、铁酸钙、碳酸钙以及钦酸钙等。

我国氧化铝生产工艺过去主要以烧结法和联合法为主，但近年来投产的氧化铝厂均以拜耳法工艺生产拜耳法赤泥A12O3、Fe2O3含量相对与国外也比较低，而氧化硅、CaO含量较高。

赤泥综合利用的研究进展肖慧霞;徐美玲;李风海;刘全润【摘要】赤泥作为氧化铝冶炼工业生产的固体废料，大量堆放对自然生态环境带来严重的危害和安全隐患。

在对赤泥组成介绍的基础上，重点阐述了赤泥在建筑业、环境治理、催化合成、有价值成分提取回收等领域的综合利用，最后对赤泥在其他领域的利用做出科学展望。

%Red mud is a waste generated during the process of alumina production. A lot of red mud has serious harm to natural ecological environment and security. Based on the introduction of the composition of red mud,its comprehensive utilization in multiple domains is elaborated,i. g. ,in the construction in-dustry,environmental governance,catalytic synthesis and the extraction and recovery of valuable metals. Finally,a scientific outlook was proposed on the utilization of red mud in other areas.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P1930-1933)【关键词】赤泥;组成;综合利用【作者】肖慧霞;徐美玲;李风海;刘全润【作者单位】河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作 454000; 菏泽学院化学化工系，山东菏泽 274015;菏泽学院化学化工系，山东菏泽 274015;河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作 454000; 菏泽学院化学化工系，山东菏泽 274015;河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作 454000【正文语种】中文【中图分类】TQ170;TQ139.2;TU528.1赤泥又名红泥，是氧化铝冶炼工业生产过程中排出的固体废渣，目前全世界每年产生0.7 ～1.2 亿t的赤泥［1］。

(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 201910264072.X(22)申请日 2019.04.02(71)申请人 安徽工业大学地址 243002 安徽省马鞍山市湖东中路59号(72)发明人 刘秀玉　张冰　张浩　唐刚　黄新杰　(74)专利代理机构 合肥昊晟德专利代理事务所(普通合伙) 34153代理人 王林(51)Int.Cl.C01B 32/354(2017.01)B01D 53/02(2006.01)B01D 53/86(2006.01)B01D 53/72(2006.01)B01J 23/78(2006.01)(54)发明名称一种用于降解甲醛的拜耳法赤泥改性活性炭及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种用于降解甲醛的拜耳法赤泥改性活性炭及其制备方法，属于冶金固废资源利用领域。

该钢渣基活性炭包括赤泥、盐酸、活性炭、无水乙醇和水。

所述赤泥为拜耳法赤泥。

本发明解决了现有技术利用金属氧化物对活性炭进行改性，虽然可以提高活性炭降解甲醛性能，但是也导致制备成本增加的问题，降低了改性活性炭的生产成本40％～50％，提高了其市场竞争力与应用范围。

利用拜耳法赤泥对活性炭进行改性制备性能优越且价格低廉的拜耳法赤泥改性活性炭，拓展了拜耳法赤泥的高附加值应用，实现“以废治危”的新思路。

本发明符合相关节能环保、循环经济的政策要求。

权利要求书1页 说明书6页 附图1页CN 109775711 A 2019.05.21C N 109775711A1.一种用于降解甲醛的拜耳法赤泥改性活性炭，其特征在于，该活性炭按重量百分比原料如下：所述赤泥为拜耳法赤泥；所述盐酸为分析纯；所述活性炭为工业纯；所述无水乙醇为分析纯；所述水为去离子水。

2.一种如权利要求1所述用于降解甲醛的拜耳法赤泥改性活性炭的制备方法，其特征在于包括如下步骤：首先将赤泥利用变频行星式球磨机以转速400r/min～600r/min粉磨60min～90min，得到赤泥微粉；其次将赤泥微粉与水进行混合后，利用超声功率为400W～600W的超声波细胞破碎仪超声分散30min～60min，依次加入盐酸、活性炭和无水乙醇后，利用超声功率为500W～800W的超声波细胞破碎仪超声分散60min～90min，得到拜耳法赤泥改性活性炭前躯体；最后将拜耳法赤泥改性活性炭前躯体放入烘干温度为70℃～90℃的鼓风干燥箱进行烘干后，利用煅烧温度为200℃～300℃的中温实验炉焙烧15min～30min，获得拜耳法赤泥改性活性炭。