氧化铝赤泥的成分及产生环节
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氧化铝工业赤泥环境影响研究进展发布时间:2021-06-09T16:31:22.743Z 来源:《科学与技术》2021年第29卷2月5期作者:陈映[导读] 赤泥是氧化铝工业生产中产生的高碱废弃物,之所以称为赤泥,陈映云南文山铝业有限公司云南省文山市 663000摘要:赤泥是氧化铝工业生产中产生的高碱废弃物,之所以称为赤泥,是因它富含Fe2O3呈红褐色。
基于此,本文探讨了氧化铝工业赤泥环境影响研究进展。
关键词:氧化铝;赤泥;环境影响;研究进展赤泥是铝土矿生产氧化铝后排放的工业固体废物,其成分极其复杂,具有强碱性(氧化铁、氧化铝、氧化钙等碱性氧化物)、放射性(铯、锶、铀),若长期大量堆放,不仅会污染大气环境,还会导致土地碱化、沼泽化,进而污染地下水体,从而给人们的生命安全带来安全隐患。
因此,研究氧化铝工业赤泥对环境的影响具有重要意义。
一、赤泥的组成及性质1、组成。
赤泥的组成一般受生产所用铝土矿及生产工艺影响,所含主要元素一般为铁、铝、硅、钙、钠、钾、钛等,此外还含有少量的镓、钒、钪、铌、钽、锆等稀土元素。
各主要元素可能存在于多种矿物残留中,如含铁元素的赤铁矿Fe2O3、针铁矿FeO(OH)、含铝元素的-水硬铝石AlO(OH)、勃姆石-AlO(OH)和三水铝石Al(OH)3等,含钙元素的方解石CaCO3、石膏CaSO4·2H2O等,含钛元素的锐钛矿Ti02,以及方钠石Na20·A1203·1.68S102·1.73H20、钙霞石3NaAlSi04·NaOH、钙水化石榴石3CaO·A1203·Si02·(6-2)H20等。
稀土元素的存在种类主要受所用铝土矿影响,分散地以类质同象形式存在于各个物相中。
不同地区产生的赤泥成分组成有所差异,这是因生产所用铝土矿成分不同、生产工艺不同及生产中添加物质不同等因素造成。
2、性质。
赤泥虽因呈现红色而得名,但也有因铁含量较低而呈现棕色和灰白色。
氧化铝赤泥产出率
在铝土矿的冶炼过程中,赤泥是一种不可避免的副产品。
赤泥是由铝土矿经过氢氧化铝或碳酸铝溶解后,所得到的残渣。
残留物中含有氧化铝、铁、钛、硅等元素,其中氧化铝是最重要的成分。
因此,赤泥的产出率对于铝土矿冶炼的经济性和环保性都有着重要的影响。
赤泥的产出率受到多种因素的影响,包括铝土矿的品位、冶炼工艺参数和设备状况等。
通常情况下,该产出率为铝土矿的质量的10%左右。
然而,在现实生产中,赤泥的产出率往往难以达到理论值,同时也存在着不同程度的质量波动。
为了提高赤泥的产出率,生产过程中需要对铝土矿的选择和处理进行优化,同时对生产线的工艺参数进行调整和控制。
此外,对于赤泥的后续处理和回收也需要进行改进和创新,以减少环境污染和资源浪费。
总之,氧化铝赤泥的产出率是铝土矿冶炼的重要指标之一,其优化对于提高生产效率、降低成本、促进可持续发展等方面都有着积极的作用。
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赤泥主要成分来源1赤泥及铝土矿贵州省有着丰富的铝土矿, 是我国产铝大省,赤泥年排放量约120万t,历年堆存量达1100 万t以上,主要生产于贵阳、安顺等地区的铝工业企业,特别是中铝贵州分公司赤泥产生量最多,年排放量100多万to随着遵义铝厂氧化铝扩能改造、修文华飞其氧化铝等工程的建设投产,贵州省赤泥年排放量将达200万t以上[1].贵州省赤泥堆存于赤泥坝中,不仅需要大量的堆存场地,而且赤泥中的碱含量较高,随着雨水的冲淋,赤泥中的碱会被溶出,可能污染地表水和地下水,对具有喀斯特地貌的贵州来说,赤泥的污染显得更加严重.赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废弃物,因含氧化铁量大,外观外观与赤色泥土相似,因而得名.铝土矿成分异常复杂,是多种地质来源极不相同的含水氧化铝矿石的总称,如沂水软铝石、一水应铝石和三水铝石;有的是水铝石和高岭石相伴构成;有的以高岭石为主,且随着高岭石含量的增高,构成为一般的铝土岩或高岭石质黏土,因此铝土矿很少有纯矿物、铁矿物、钛矿物及碎屑重矿物等等.在我国已探明的铝土矿储量中,一水铝石型铝土矿占全国总储量的98%左右.铝土矿主要化学成分主要为A1203、SiO2、Fe2O3、TiO2、HO2 ,五者总量占成分的95%以上,一般>98%,次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、MnO2、有机质、碳质等,微量成分有Ga、Ge、Nb、Ta、TR、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等.因此由铝土矿中带入赤泥的化学成分主要为Al203、SiO2、Fe2O3、TiO2.2赤泥主要成分来源由于铝土矿中铝硅比不同,氧化铝的提炼方法也不一样,因而赤泥分为拜耳法赤泥和烧结法赤泥.2.1拜耳法赤泥主要成分来源对于铝硅比值大于7的低铝硅土矿,一般采用拜耳法工艺提炼氧化铝.在高温高压条件下,NaOH与铝土矿中的Al203反响,生成水溶性的铝酸钠(NaO2 - Al2O3 ),溶液与残渣别离后,降低温度,参加Al(OH)3作晶种,经过长时间搅拌,NaO2 Al2O3分解析出Al(OH)3 , 洗净后在950〜1200C温度下燧烧,得Al2O3成品.与溶液别离后的残渣即为拜耳法赤泥,矿石中的SiO2转变成为方钠石(Na8Al6Si6O24(OH2))和水合铝硅酸钠(Na2O - Al2O3 - 2SiO2 - * H2O),随同赤泥排出.为了脱出TiO2、SiO2等杂质的,加速Al2O3的溶出,减少Al2O3和NaOH的损失, 在生产配料中参加生石灰(CaO).TiO2与CaO作用生成钛酸钙(CaTiO3) ; SiO2与Al2O3及CaO 作用生成水合铝硅酸钙(CaO - Al2O3 - 2SiO2 - * H2O)和水化石榴石(3CaO - Al2O3 - 3SiO2 - * H2O).这些生成的矿物也成为拜耳法赤泥的一局部.2.2烧结法赤泥主要成分来源对于铝硅比值3〜5的高硅铝土矿,一般采用烧结法工艺提炼氧化铝.将铝土矿、NaCO3和CaCO3按一定比例混合配料,在回转窑内少结成由铝酸钠(NaO2 - Al2O3)、铁酸钠(Na2O - Fe2O3)、硅酸二钙(2CaO - SiO2)和钛酸钙(CaTiO3)组成的熟料.然后用稀释碱溶液溶出熟料中的NaO2 - Al2O3,此时铁酸钠水解得到Fe2O3和NaOH , NaOH也进入溶液.不溶物硅酸二钙、钛酸钙、Fe2O3=等作为烧结法赤泥排出.熟料溶出得到NaO2 - Al2O3 溶液经过专门的脱硅过程,SiO2形成水合铝硅酸钠(Na2O - Al2O3 - 2SiO2 - * H2O)、水合铝硅酸钙(CaO - Al2O3 - 2SiO2 - * H2O)、羟基方钠石(Na8Al6Si6O24(OH2))和水化石榴石(3CaO - Al2O3 - 3SiO2 - * H2O)沉淀,也成为烧结法赤泥的成分.把CO2气体通入别离沉淀物后的NaO2 - Al2O3溶液,参加晶种搅拌,得到Al(HO)3 沉淀物和Na2CO3母液.Al(HO)3经燧烧成为氧化铝成品.此外,还有同事采用拜耳法、烧结法的联合法氧化铝生产工艺,事宜处理铝硅比值为5〜7的铝土矿,其排除的赤泥兼具有拜耳法赤泥和烧结法赤泥的特点.3赤泥的主要性质3.1赤泥的化学成分,见表1表1物理性能表赤泥矿物组成,见表表2物理性能表⑵赤泥的粒度分布,见表种却frim<1010-20 2.~4040 -6060^100100-150>150拜耳法45况4321烧结法13273311r*□294利用赤泥生产烧结墙体材料烧结墙体材料是指在大约1000 C的温度下烧结,得到的具有适合强度性能的制品,其原料的化学成分一般要求见表4表4物理性能表表4物理性能表/%从赤泥的化学成分来看:赤泥的二氧化硅含量大大低于50%〜70%的允许范围,这将加大制品的枯燥收缩,增加枯燥敏感性,降低制品抗冻性能.赤泥的CaO含量很高,大大超过15%的要求,因此吃你烧结温度范围较窄,不利于工业窑炉烧成.烧结法赤泥A12O3含量适中〔10.66%〕;拜耳法吃你喊了超高〔32.26%〕,虽可提升制品力学性能,但烧成温度也将提升.烧结法赤泥和拜耳法赤泥Fe2O3含量适中,烧成制品可形成传统的红色.拜耳法赤泥烧失量较高, 易使烧结制品疏松, 降低制品强度.赤泥中氧化钠含量较高,可减低烧成温度.赤泥中氧化钠含量较高,可降低烧成温度.赤泥的化学组成与烧结墙体材料原料要求差距较大,由于烧结法赤泥含CaO较高,假设想限制混合料CaO含量在15%以内,那么烧结法赤泥最高掺入量只能到达37%.从提升赤泥的掺入量的角度出发,可采用拜耳法赤泥来制作烧结制品,其缺点是SiO2含量较低,假设采用SiO2含量较高的硅质原料配料,可得到化学成分负荷烧结墙体材料要求的配合料,见表5.表5物理性能表表5物理性能表从拜耳法赤泥的矿物组成来看, 粘土塑性矿物很少, 而砂岩没有粘土质塑性矿物, 因此上述配方只能采用半干压成型.假设想采用塑性挤出成型,可在混合料中掺入30%塑性较高的粘土,或采用高硅粘土质原料鱼赤泥配料[3]以保证混合料的化学成分和塑性挤出性能.5赤泥生产非烧结墙体材料分析非烧结墙体材料是指不经过高温烧结过程的墙体材料,典型的非烧结墙体材料采用硅酸盐水泥为胶凝剂,将骨料、砂凝结成为具有适合强度的块体.硅酸盐水泥的主要矿物组成见表6,这些矿物与水发生化学反响,其中3CaO - SiO2、2CaO - SiO2水花后生成的CSH凝胶逐渐硬化后,将骨料、砂、机器他化学反响陈武凝结成具有强度的块体.硅酸二钙在1450C 一下有六种辩题:a、a' H、a' L(粗晶)、a' L(微晶)、H、6 ' L、丫,下标H为高温型,L为低温型.也、也'H、a ' H、.型硅酸二钙有水硬性, 但水化速度较慢,其作用主要是提供啊水泥的后期强度.表6物理性能表7%从赤泥的矿物成分来看,烧结法赤泥中具有水硬性的a型硅酸二钙和6型硅酸二钙含量合计达50%,因此在非烧结墙体材料配料中可以打了掺入烧结法赤泥替代砂和局部水泥, 生产出高强度的墙体材料.研究说明,用15%赤泥取代水泥生产的制品其强度指标几本不变[4]利用赤泥、粉煤灰生产的免烧砖,赤泥产量可达50%[5].6结论从赤泥来源可以看出,赤泥的主要化学成分与墙体材料接近,只是各种成分的比例相差较大,通过合理配料可得到负荷烧结墙体材料要求的配合料;从赤泥的矿物组成来看,烧结法赤泥适宜生存非烧结墙体材料,拜耳法赤泥适宜生产烧结墙体材料.参考文献[1]李裴等.创新求是效劳决策[M].北京:中共中央党校出版社,2021:241[2]田元江等.钛铁矿物在拜耳法赤泥高温转化利用中的物相演变和呈色机理研究[R].贵阳:中国科学研究地球化学研究所,2007.[3]汪文凌.利用工业废弃物赤泥制造烧结砖研究[J].砖瓦,2006, ( 7) : 42〜43[4]刘春,尹国勋.烧结法赤泥生产混凝土的研究探讨[J].中国资源利用,2007(3):17〜19.[5]许光辉,马小娥.赤泥、粉煤灰免烧砖的性能研究[J].粉煤灰综合利用,2007 (6):38〜 39。
赤泥综合利用研究进展赤泥是指铝工业中澄清、沉淀和净化铝液所产生的含有氧化铝颗粒的固体废物。
由于其含有大量的氧化铝和矿物质元素,具有极高的资源价值和环境治理意义。
目前,赤泥综合利用已成为铝工业发展的重要方向之一。
本文将对赤泥综合利用的研究进展进行概述。
一、赤泥的化学成分赤泥主要成分是氧化铝(Al2O3),其次是铁氧化物(Fe2O3)和硅酸盐(SiO2)。
另外,赤泥中还含有钠、钾、钙、镁、钡、铬等元素和酸性物质,如硫酸、氯化物和氟化物等。
1. 红土制备红土是以赤泥为主要原料经过焙烧、湿法粉碎和筛选等工艺制成。
红土用作水泥熟料的替代原料,可以降低水泥制备的能源消耗,减少CO2排放。
红土水泥的强度和耐久性均具备一定的优势。
2. 气凝胶材料气凝胶是一种多孔、超轻的固体材料,具有优异的保温、隔热性能和吸收有害气体能力。
利用赤泥制备气凝胶材料,不仅可以降低赤泥的有害影响,还可制备高附加值产品。
3. 铝酸盐制备由于赤泥中含有大量的氧化铝和硅酸盐,可以利用湿法冶金技术制备铝酸盐系列产品,如氢氧化铝、碳酸铝、沉淀铝等。
这些铝酸盐产品广泛应用于电子、建筑、冶金等领域。
4. 磁铁氧体制备赤泥中含有丰富的氧化铁和氧化铝,是制备磁铁氧体的重要原料。
磁铁氧体广泛应用于电子、通信等领域。
5. 补充土壤营养剂赤泥中含有多种矿物质元素和营养物质,可作为土壤改良剂和营养剂。
经过简单的处理,赤泥可用于修复受盐碱化污染、酸性污染和重金属污染的土壤。
6. 其他赤泥还可以制备多孔复合材料、磁性材料、吸附剂、废水处理剂、建筑材料等多种高附加值产品。
三、赤泥综合利用的困难与展望赤泥综合利用面临的主要困难是赤泥的性质复杂、组成不稳定,不同产地、不同氧化程度的赤泥应用范围不同,且处理工艺较复杂。
另外,有些产业界对赤泥认识偏差,以至于难以促进赤泥的综合利用。
未来,赤泥综合利用的发展应采取多途径、多渠道的方式,将不同的综合利用途径相结合,提高赤泥的综合利用效益和社会效益。
赤泥,也被称为红泥,是铝土矿在提取氧化铝过程中的副产品。
它主要由硅酸盐、铝酸盐、铁酸盐、氧化物和一些微量元素组成。
由于其含有大量的铁和铝元素,因此赤泥在许多领域都有广泛的应用,如建筑材料、陶瓷材料、土壤改良剂等。
赤泥的化学成分标准样品是一种用于校准和验证分析方法的标准物质。
它的制备需要严格按照国际标准进行,以确保其化学成分的准确性和一致性。
以下是赤泥化学成分标准样品的一些主要特性:1. 成分:赤泥化学成分标准样品的主要化学成分包括氧化铝(Al2O3)、氧化铁(Fe2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)等。
这些成分的含量应符合相关的国际标准。
2. 纯度:赤泥化学成分标准样品的纯度是指其主要成分的含量占总质量的比例。
一般来说,赤泥化学成分标准样品的纯度应达到99%以上。
3. 粒度:赤泥化学成分标准样品的粒度是指其颗粒的大小。
一般来说,赤泥化学成分标准样品的粒度应在0.1-100微米之间。
4. 均匀性:赤泥化学成分标准样品的均匀性是指其各成分含量的一致性。
一般来说,赤泥化学成分标准样品的均匀性应达到95%以上。
5. 稳定性:赤泥化学成分标准样品的稳定性是指在一定的储存条件下,其成分含量的变化程度。
一般来说,赤泥化学成分标准样品的稳定性应达到95%以上。
6. 包装:赤泥化学成分标准样品的包装应能够保护其免受外界环境的影响,同时也要方便存储和使用。
一般来说,赤泥化学成分标准样品的包装应采用防潮、防氧化的材料。
总的来说,赤泥化学成分标准样品是一种重要的化学分析工具,它的质量直接影响到分析结果的准确性和可靠性。
因此,制备和使用赤泥化学成分标准样品都需要严格遵守相关的规定和标准。
赤泥的资源化利用(环境工程王时亮 2011021289)摘要:调查了全国氧化铝生产的基本情况和赤泥堆放的环境问题,论述了赤泥的开发利用。
关键词:赤泥;综合利用;氧化氧化铝厂赤泥的综合利用是世界性的难题。
近年来,许多国家致力于赤泥中有用物质回收技术的开发,使有用的物质得以回收利用,同时也去除了大量有害物质,因此赤泥的综合利用具有广阔的前景。
1 世界及我国氧化铝生产的基本情况目前,世界上主要生产氧化铝的地区有亚洲、大洋洲、拉丁美洲和欧洲。
从2005年开始,亚洲成为每年氧化铝产量最高的地区。
2009年,亚洲氧化铝产量占全球氧化铝产量的36.9%。
亚洲氧化铝市场中,中国所占份额最大。
2009年中国氧化铝产量占据亚洲氧化铝总产量77.99%的份额。
2010年我国部分省份氧化铝产量见表1。
表1 2010 年我国部分省份氧化铝产量(万t)省份7月8月9月10月1-10月累计山西27.9 29.9 33.9 30.7 291.9 山东66.2 73.3 71.1 75.3 744.7 河南86.9 83.8 80.2 67.5 807.4 广西45.6 41.4 39.9 39.2 443.0 贵州11.4 10.0 11.9 11.3 113.8全国总计238 238.4 236.9 224 2400.9据统计:2009年国内氧化铝生产企业数量上升至40家(包括13家生产氢氧化铝的企业),平均产能规模达到91万t/a。
年产量超过80万t的企业已上至18家,合计产量为2165万t,占全国总产量的比例为91%。
2 赤泥堆存危害及综合利用的情况2.1 赤泥堆存及危害赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后所排出的工业固体废渣,一般平均每生产1t氧化铝,附带产生1.0t~2.0t赤泥。
作为世界第四大氧化铝生产国的我国,每年所产生的赤泥保守估计也在3000万t以上,而大量的赤泥不能充分有效的利用,只能依靠大面积的堆场进行堆放。
赤泥的堆存一方面需要一定的基建费用,占用大量土地,而且使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用,造成了资源的浪费;另一方面,赤泥在堆放过程中由于其化学成分渗入到土地中易造成土地和地下水污染,人们长期摄取这些物质,必然会影响身体健康。
氧化铝赤泥炼铁-概述说明以及解释1.引言1.1 概述氧化铝赤泥是一种工业副产品,主要来源于铝土矿的加工过程中产生的废弃物。
其主要成分是氧化铝和少量其他杂质,具有一定的颗粒状形态和一定的化学性质。
氧化铝赤泥在炼铁过程中可以作为一种添加剂,用于改良炼铁工艺,提高炼铁质量和效率。
本文将就氧化铝赤泥在炼铁中的应用进行详细探讨,分析其优势和挑战,以期为炼铁行业的发展提供参考和借鉴。
1.2 文章结构文章结构部分需要包括以下内容:1. 简要介绍整篇文章的组织结构,说明各个部分的内容和顺序。
2. 提及引言部分引出的主题和问题,以及将在正文部分中介绍的重点内容。
3. 提及结论部分可能得出的结论和展望,以及文章的结尾语句。
4. 可以适当引导读者的阅读方向,引起读者的兴趣和激发好奇心。
文章结构部分的内容1.3 目的本文旨在探讨氧化铝赤泥在炼铁过程中的应用和优势,分析其对炼铁生产的影响。
通过深入研究氧化铝赤泥的特性,探讨其在炼铁工艺中的作用机制,从而为炼铁行业提供更多的技术参考和发展建议。
同时,本文也将对氧化铝赤泥炼铁技术的发展前景进行展望,为相关研究和生产实践提供有益的指导意见。
通过本文的研究,希望能够为炼铁生产过程中的技术改进和效率提升提供一定的启示和借鉴。
2.正文2.1 氧化铝赤泥的来源和特性氧化铝赤泥,又称为氧化铝还原焙烧石,是一种重要的炼铁原料。
它通常是通过氧化铝生产工艺中的还原焙烧过程得到的,主要来源于氧化铝生产废弃物、冶金废渣和矿石中的含铝化合物。
氧化铝赤泥的主要成分是氧化铝(Al2O3),同时还含有少量的氧化铁(Fe2O3)、硅酸盐等其他杂质。
氧化铝赤泥的特性包括颗粒较细、颜色呈红色或棕色、具有一定的粘结性和流动性等。
由于其来源多样,氧化铝赤泥的化学成分和物理性质可能会有所不同,因此在实际应用中需要根据具体情况进行调整和控制。
除了作为炼铁原料,氧化铝赤泥还可以用于其他领域,如水泥生产、土壤修复等。
其丰富的氧化铝含量和独特的物理性质使其具有广泛的应用前景,同时也面临着资源回收利用和环境污染治理等方面的挑战。
拜⽿法⾚泥
拜⽿法⽣产氧化铝的⽅法是1887年由奥地利⼯程师K.J.Bayer 发明的,后⼈⽤其姓名命名了该种⽣产氧化铝的⽅法。
拜⽿法的过程是铝⼟矿经破碎、湿磨后,在⾼温⾼压条件下以NaOH溶液溶出铝⼟矿中的氧化铝⽔合物,制成铝酸钠溶液。
铝酸钠溶液在低温下添加Al(OH)3作晶种,不断地搅拌,溶液中的Al2O3就以Al(OH)3·3H2O析出,同时获得Na2O·Al2O3摩尔⽐⾼的母液。
所得分解母液经过浓缩在⾼温条件下溶出铝⼟矿,使Al2O3溶解得铝酸钠溶液。
交替上述两个过程,即构成拜⽿法循环,每循环⼀次就得到⼀批产品。
拜⽿法的实质就是下⼀反应在不同条件下的交替进⾏,其反应过程见式1.1。
Al2O3·xH2O+2NaOH+aq——2NaAl(OH)4 +aq (式1.1)
铝⼟矿中的硅物质与碱反应⽣成不可溶的含⽔铝硅酸钠,即通常所说的钠硅渣。
铝⼟矿中的铁矿物在苛性碱溶液中最终变为⾚铁矿,⾚铁矿较为稳定,300℃下不与碱反应也不溶解,故与其它不溶物⼀起⽔洗排出,形成拜⽿法⾚泥。
技术一篇文章读懂如何从赤泥中回收稀土元素---钪目前,工业应用最为广泛碱法生产氧化铝工艺按照原料质量不同可分为:拜耳法、烧结法和联合法三种,通常拜耳法处理中高品位铝土矿,烧结法和联合法处理低品位铝土矿。
赤泥是以铝土矿为原料碱法生产氧化铝过程中产生的固体废弃物。
工业上每生产1吨氧化铝大约产生1-2吨赤泥。
它的产生量主要取决于铝土矿的质量和生产工艺,例如:拜耳法每生产1吨氧化铝约产出1.2吨左右的赤泥,烧结法每生产1吨氧化铝约产出1.6吨左右的赤泥。
每年全世界产生数亿吨赤泥,以我国2017年生产氧化铝量6901万吨为例,初步估算约产生1.0~1.5亿吨赤泥。
一、赤泥的性质、危害及利用现状赤泥的化学成分主要是SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、Na2O、TiO2、K2O等,此外还含有Sc、Nb、Re、Ga和镧系元素等微量有色金属化合物。
由于铝土矿成分和生产工艺的不同,赤泥中各种组分含量变化很大。
我国氧化铝厂赤泥的主要成分见表1。
表1 我国不同地区氧化铝厂赤泥主要成分(%)赤泥外观大多呈赤褐色,颗粒细小且不均匀,粒度主要分布集中在1~75μm,具有较大的比表面积,内部具有丰富的介孔结构,导致赤泥吸湿性很强。
比重2.84~2.87g/cm3,含水量86.01~89.97%,塑性指数为17.0~30.0,比表面积为64.09~186.9 m2/g。
赤泥及其附液(主要成分除水外,还有K+、Na+、Cl-等多种组分)中含有碱、氯化物等,且pH值在8.5~13之间,对环境产生的影响主要表现在以下几个方面:(1)对水的污染,使水域pH值、浮游物及有害杂质含量超标;(2)对土壤的污染,赤泥堆存占有大量的土地,造成土地盐碱化、沼泽化;(3)对大气的污染,赤泥堆场中干燥飞扬的尘埃进入大气,加大空气的含尘量造成空气污染。
目前世界上赤泥处置主要有海洋排放和陆地堆存两种方式,陆地堆存又分湿法堆存和干法堆存。
当前,我国所产生的赤泥全部采用陆地堆存方式进行处置。
赤泥概况
赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的固体废物,每生产1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,去年产生的赤泥超过3000万吨,目前的综合利用率仅为4%,累积堆存量达到2亿吨,每吨每年要花堆存费约50元,且浪费资源,污染环境。
由于赤泥具有强碱性,其综合利用难度远大于其他工业废渣。
2010年10月4日匈牙利西南部Ajkai氧化铝厂赤泥堆场决堤,100万立方米赤泥外泄,至少流入7座村庄,造成4人死亡3人失踪,还有150多人受伤。
7日赤泥开始流入多瑙河,赤泥顺水蔓延引发欧洲多国恐慌,纷纷采取措施防止这场生态灾难进一步扩散。
这是有史以来,匈牙利发生的最严重的工业意外事故。
灾后清理可能需要18
个月的时间,同时必须耗费大量金钱。
目前,尽管我国在赤泥综合利用方面取得了一些成绩,但绝大部分依然是送往堆场堆存处理。
国家科技部有关人士表示,将建立和完善赤泥综合利用的扶持政策,加大中央财政资金支持力度,选择一批赤泥综合利用应用示范项目和推广示范项目,通过中央财政清洁生产专项给予资金支持。
同时,赤泥综合利用还将被纳入国家技术改造专项资金支持重点。
眼下,我国已将赤泥综合利用若干共性关键技术纳入国家科技计划体系,以解决制约赤泥综合利用的主要技术问题。
到2015年,力争使赤泥综合利用率达到20%。
同时,国家将推广应用一批先进适用技术,建成一批具有带动效应的示范项目,创建2~3个具有一定规模的赤泥综合利用示范基地,形成多途径、高附加值的赤泥综合利用发展格局。
氧化铝赤泥
一、赤泥的组成
赤泥是用碱从铝土矿中提取氧化铝后的固体残渣,是氧化铝生产过程中对环境造成污染的主要因素之一。
赤泥主要组份是SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2等,此外还含有微量其它有色金属等。
由于铝土矿成份和生产工艺的不同,赤泥中成份变化很大。
我国铝矿以一水硬铝石为主,采用烧结法及联合法工艺生产,赤泥中氧化铝残存量不高,氧化硅和氧化钙较高。
我国中铝公司山东分公司采用烧结法来生产氧化铝,所产生的赤泥主要成份见表1。
表1. 中铝公司山东分公司氧化铝厂赤泥主要成份
除表1的主要成份外,赤泥中还含有丰富的稀土元素和微量放射性元素,如铼、镓、钇、钪、钽、铌、铀、钍和镧系元素等。
赤泥主要成份不是对环境有特别危害的物质,赤泥对环境的危害因素主要是其含Na2O 的附液。
附液含碱2-3g/L,pH值可达13-14,主要成份是K、Na、Ca、Mg、Al、OH-、F-、Cl-、SO42-等多种成份,对环境的污染以碱污染为主。
二、赤泥的产生
烧结法生产氧化铝的工艺流程如图1所示,其中标红圈的环节为赤泥产生涉及到的环节。
碱石灰烧结法生产氧化铝是将铝土矿和一定的纯碱、碱石灰配成炉料。
炉料中的Al2O3与Na2CO3反应生成可溶性的固体铝酸钠(Na2O·Al2O3)。
杂质Fe2O3、SiO2、TiO2分别生成铁酸钠(Na2O·Fe2O3)原硅酸钙(2CaO·SiO2)和钛酸钙(CaO·TiO2),
这些化合物在熟料中能够同时保持平衡。
铝酸钠极易溶于水和稀碱溶液,铁酸钠则易水解,而原硅酸钙和钛酸钙不溶于水,与碱溶液的反应也很微弱,因此用稀碱溶液溶出时可将熟料中的Al2O3和Na2O溶出,与进入赤泥中的铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钙等不溶性残渣分离,熟料溶出后的溶出浆液,经液固分离后,熟料溶出的溶液(称粗液)送去脱硅。
熟料溶出之后的残渣称赤泥,因其附带一定数量铝酸钠溶液,为回收其中的氧化铝和氧化钠,须用热水洗涤,洗涤液返回使用。
图1. 烧结法生产氧化铝的工艺流程。