課程設(shè)計(jì)(有關(guān)赤泥的利用)

1、<p><b>　　有關(guān)赤泥的利用</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要3</b></p><p>　　第一章 赤泥的簡(jiǎn)介3</p><p><b>　　1.1 引言3</b></

2、p><p>　　1.2赤泥的特性…….………………………………………………………………………….4</p><p>　　1.2.1赤泥的成分特征4</p><p>　　1.2.2赤泥的礦物特征……………………………………………… …………………5</p><p>　　1.2.3赤泥的物理、化學(xué)性質(zhì)…………………………………… ……… ……………

3、5</p><p>　　1.2.4赤泥污染物濃度9</p><p>　　第二章 研究現(xiàn)狀10</p><p>　　2.1綜合利用用于制備建筑材料……………………………………………. ……………10</p><p>　　2.1.1制備水泥…………………………………………… ……………………… … 10</p><p&g

4、t;　　2.1.2做路基材料17</p><p>　　2.1.3制備燒結(jié)磚18</p><p>　　2.1.4制備免燒磚18</p><p>　　2.1.5制備建筑陶瓷19</p><p>　　2.1.6生產(chǎn)混凝土20</p><p>　　2.1.7制備保溫材料 …………………. . . .. ………………

5、…………………….....20</p><p>　　2.2 赤泥用于制造其它方向產(chǎn)品………………………………………………………… 20</p><p>　　2.2.1用于塑料料…………………………………………………… ……… ……20</p><p>　　2.2.2用于制備硅鈣復(fù)合肥料…………… ……… …… …………… … ……… 21</p>

6、<p>　　2.2.3用于廢水處理……………………… …………… ……… ……… ……………21</p><p>　　第三章 赤泥的綜合回收25</p><p>　　3.1鐵的回收26</p><p>　　3.2鈧的回收 27</p><p>　　3.3硅的回收…………………………………………………………………………………2

7、7</p><p>　　3.4鈦的回收…………………………………………………………………………………27</p><p>　　3.5堿的回收…………………………………………………………………………………28 </p><p>　　第四章 結(jié)論………………………………………………………………………………..28</p><p><b&

8、gt;　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　赤泥是以鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的極細(xì)顆粒強(qiáng)堿性固體廢物，每生產(chǎn)一噸氧化鋁，大約產(chǎn)生赤泥0.8—1.5噸。我國(guó)是氧化鋁生產(chǎn)大國(guó)，2009年生產(chǎn)氧化鋁2378萬(wàn)噸，約占世界總產(chǎn)量的30%，產(chǎn)生的赤泥近3000萬(wàn)噸。目前我國(guó)赤泥綜合利用率僅為4%，累積堆存

9、量達(dá)到2億噸。隨著我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量的逐年增長(zhǎng)和鋁土礦品位的逐漸降低，赤泥的年產(chǎn)生量還將不斷增加，預(yù)計(jì)到2015年，赤泥累計(jì)堆存量將達(dá)到3.5億噸。赤泥大量堆存，既占用土地，浪費(fèi)資源，又易造成環(huán)境污染和安全隱患。目前，赤泥綜合利用仍屬世界性難題, 國(guó)際上對(duì)赤泥主要采用堆存覆土的處置方式。我國(guó)赤泥綜合利用工作近年來(lái)得到各方面的高度重視，開(kāi)展了跨學(xué)科、多領(lǐng)域的綜合利用技術(shù)研究工作，如赤泥提取有價(jià)金屬，配料生產(chǎn)水泥、建筑用磚、礦山膠結(jié)充填膠凝材料

10、、路基固結(jié)材料和高性能混凝土摻合料、化學(xué)結(jié)合陶瓷（CBC）復(fù)合材料、保溫耐火材料、環(huán)保材料等。但這些研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，還未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。隨著鋁工業(yè)的發(fā)展，會(huì)有越來(lái)越多的鋁工業(yè)廢渣的產(chǎn)生，而赤泥是氧化鋁生產(chǎn)產(chǎn)生的最大工業(yè)廢渣。給社會(huì)，環(huán)境帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)，所以根據(jù)赤泥的基本性質(zhì)，赤泥在綜合利用方面上有</p><p>　　了分析，而且也對(duì)赤泥的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，依其找到處理赤泥的更好途徑。</p>&

11、lt;p><b>　　第一章：赤泥的簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)產(chǎn)生的廢渣，因含有大量的氧化鐵而呈紅色，故被稱為赤泥。赤泥的產(chǎn)出量，因礦石品位，生產(chǎn)方法，技術(shù)水平而異，大多數(shù)生產(chǎn)廠每生產(chǎn)1t氧化鋁的附帶產(chǎn)生1.0t-2.0t的赤泥，據(jù)估計(jì)，全世界氧化鋁工業(yè)每年產(chǎn)

12、生的赤泥超過(guò)6*107t,而我國(guó)作為第四大氧化鋁生產(chǎn)國(guó)，我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中每年產(chǎn)生的赤泥量超過(guò)600t,大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的露天堆場(chǎng)堆放，并且大部分堆場(chǎng)壩體用赤泥構(gòu)筑，目前，人們?nèi)找骊P(guān)注赤泥堆放對(duì)環(huán)境給環(huán)境帶來(lái)的危害，赤泥的堆放不僅占用了大量的土地，耗費(fèi)較多的堆場(chǎng)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，而且存在于赤泥中的堿向地下滲透，造成地下水體和土壤污染，裸露赤泥形成的粉塵隨風(fēng)飛揚(yáng)，污染大氣，對(duì)人類和動(dòng)植物生存造成負(fù)面影響，惡化了

13、生態(tài)環(huán)境。造成嚴(yán)重污染，到目前為止,赤泥的綜合利用方式主要有以下幾種: ①生產(chǎn)建筑材料[ 2 - 9 ] ②回收赤泥中的有價(jià)金屬元素[ 10 ]; ③制備吸附材料用于廢氣和廢水處理[ 11 - 12 ] ④修復(fù)污染土壤[ 13 ].等，但是相對(duì)于赤泥巨大的排放量，有限的利用率仍然不能減緩赤泥給社會(huì)，環(huán)境帶來(lái)的沉重負(fù)擔(dān)。放眼21世紀(jì)，資</p><p>　　1.2.1　赤泥的成分特征</p><

14、p>　　赤泥是在從鋁土礦中提煉氧化鋁的過(guò)程中形成,主要成分為SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3 ,其各組分含量又因鋁土礦的產(chǎn)地和氧化鋁的生產(chǎn)工藝不同而異。</p><p>　　本研究采用山東鋁業(yè)公司燒結(jié)法排出的赤泥,堆放齡期為6個(gè)月,化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。鋁土礦中主要雜質(zhì)有鐵、硅、鎂、鈦和鈣的氧化物,鋅、磷、鎳、鎵、鍺和釩等元素含量很少。在氧化鋁生產(chǎn)排出的赤泥中,除含有未被溶出的鋁氧化物和上述雜質(zhì)以

15、外,還含有許多因某種理由在生產(chǎn)過(guò)程中加入石灰后生成的鈣氧物。其主要成分參考表1</p><p>　　赤泥中含有可再生利用的氧化物和多種有用金屬元素,成為赤泥再生利用的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2.2赤泥的礦物特征</p><p>　　赤泥的礦物組成也因氧化鋁的生產(chǎn)方法不同而異,景英仁等采用偏光顯微鏡、掃描電鏡等7種手段對(duì)赤泥的礦物成分進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)其主要成分為

16、文石和方解石,其次為蛋白石、三水鋁石、針鐵礦,另有少量的鈦礦物、菱鐵礦、水玻璃、鋁酸鈉和火堿。</p><p>　　赤泥的物理化學(xué)特性因所用鋁礦石質(zhì)量和生產(chǎn)方式的差異而有所不同。鋁土礦質(zhì)量在很大程度上取決于它所含有的氧化鋁與二氧化硅的重量比值。鋁土礦中氧化鋁與二氧化硅的重量比值不僅是選擇氧化鋁生產(chǎn)工藝類型的重要的決定因素,而且它對(duì)單位氧化鋁鋁土礦消耗率和赤泥產(chǎn)出率也有很大影響[1]。</p><

17、;p>　　單位氧化鋁鋁土礦消耗率大約為2～3. 2 t ; 赤泥產(chǎn)出率由高品級(jí)鋁土礦的0. 33 t 到中等品級(jí)鋁土礦的2. 5～3 t ,低品級(jí)鋁土礦甚至達(dá)到4～5 t 。</p><p>　　1.2.3　赤泥的物理、化學(xué)性質(zhì)</p><p>　　赤泥具有膠結(jié)的孔架狀結(jié)構(gòu),主要由結(jié)構(gòu)-凝聚體、結(jié)構(gòu)-集粒體、結(jié)構(gòu)-團(tuán)聚體3級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。3者之間形成了凝聚體空隙、集粒體空隙、團(tuán)聚體空隙。

18、這使赤泥具有較大的比表面積,而且以大小相差懸殊、變化幅度大為其明顯特征。</p><p>　　赤泥屬高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度廢渣。以山西鋁廠為例,其壓縮系數(shù)a200 = 1. 0～1. 6MPa- 1 ,內(nèi)摩擦角Φ =24°～33°,粘聚力C = 6. 6～33. 0MPa,二者都不會(huì)因溶液性質(zhì)的改變而變化。赤泥含水量大,在震動(dòng)時(shí)失水量為4. 7%～14. 9% ,震動(dòng)后剩余水為72. 0% ～8

19、1. 3% ,二者構(gòu)成了赤泥79% ～93%的大持水量。高持水量是造成赤泥堆放多年仍能不團(tuán)結(jié),呈軟塑2流塑淤泥質(zhì)狀態(tài)的主要原因。赤泥的陽(yáng)離子交換量波動(dòng)范圍大,最高可57.81mg/100g,最低20. 7mg/100g,大部分在25～35mg/100g 。</p><p>　　赤泥除在生產(chǎn)過(guò)程中隨液體帶入的堿以外,其固體物化學(xué)性質(zhì)基本穩(wěn)定,無(wú)毒;但粒度很細(xì).沉降緩慢,增密困難[2] 。</p>&l

20、t;p>　　我國(guó)氧化鋁廠具有代表性的赤泥物理性質(zhì):顆粒直徑0. 088～0. 25 毫米,比重2. 7～2. 9 ,容重0. 8～1. 0 ,熔點(diǎn)1200～1250 ℃[3] 。</p><p>　　1.2.3.1 赤泥的物相分析</p><p>　　在氧化鋁生產(chǎn)及科研中,需要對(duì)鋁土礦、赤泥進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分析,鋁土礦、赤泥的成分直接反映了氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的高低,是確立氧化鋁生產(chǎn)工

21、藝方案的主要技術(shù)指標(biāo)。赤泥的成分取決于鋁礦石的成分、添加劑及其用量、溶出溫度、壓力及其時(shí)間等因素,赤泥的物相組成也因這些因素的不同而不同。</p><p>　　目前,赤泥尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)樣品,各廠家是根據(jù)自己的工藝條件制作本單位的內(nèi)控標(biāo)樣。由于我們單位的鋁礦石產(chǎn)地不同,試驗(yàn)的條件不同,赤泥組分的范圍寬,因此我們采用一種鋁礦石按照工藝條件加入不同含量的添加劑,制作出高、低鋁硅比的赤泥,由化學(xué)方法進(jìn)行定值,然后按照不同比例混

22、合均勻制作出不同鋁硅比的一系列赤泥標(biāo)樣,同時(shí),我們還用鋁礦石、石灰?guī)r和鐵礦石國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品按照不同比例混合制作赤泥標(biāo)樣,通過(guò)熔融法制成玻璃熔片,配制成校正標(biāo)樣,還通過(guò)添加光譜純的金屬及其氧化物和鹽類等配制校正標(biāo)樣添加到工作曲線中,使工作曲線能夠覆蓋實(shí)際樣品中待測(cè)元素含量。標(biāo)準(zhǔn)系列見(jiàn)表2 。根據(jù)實(shí)際樣品分類做工作曲線,提高分析的準(zhǔn)確度。</p><p>　　在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中,一些不與苛性鈉反應(yīng)而出現(xiàn)在赤泥中的鋁土礦

23、礦物質(zhì) 如（赤鐵礦、針鐵礦、銳鐵礦、金紅石、石英等）， 屬于天然礦物質(zhì)類。在掃描時(shí) ,這些礦物質(zhì)提供明確的化學(xué)組成和 X射線衍射圖。它們多半是 Fe、Ti 和 Si 的礦物質(zhì) 。</p><p>　　同實(shí)驗(yàn)中所用的拜耳法赤泥采自山東某鋁電集團(tuán)氧化鋁廠赤泥堆場(chǎng)，XRD 分析表明(見(jiàn)圖1)，該赤泥中主要的礦物組成為方解石、二氧化硅、赤鐵礦、針鐵礦和伊利石?！禭射線衍射物相分析結(jié)果表明（見(jiàn)圖1），赤泥中含有赤鐵礦(α-

24、 Fe2O3) 和針鐵礦(α- FeOOH) 、一水硬鋁石(Al2O3·H2O) 、水化石榴石(Ca3AlFe (SiO2)(OH) ) 、含水硅鋁酸鈉(NaO2·Al2O3·1. 68SiO21.73H2O) 鈣鐵礦(CaTiO3) 、羥鈣石(Ca (OH) 2) 、方解石(CaCO3) 等物相,其中赤鐵礦和水化石榴石含量較高[4 ] 。</p><p>　　Goethite；針鐵

25、礦 Hematite；赤鐵礦 Calcite；方解石 Silica；二氧化硅。</p><p>　　1.2.3.2　赤泥的紅外吸收光譜分析</p><p>　　圖2為100℃烘干并磨細(xì)處理后赤泥的紅外吸收光譜圖。譜圖中尖端位于3437cm- 1處的寬大吸收譜帶是由赤泥中各種不同形態(tài)水分子中O-H鍵的伸縮振動(dòng)引起的。這表明該赤泥中不僅含有結(jié)晶水、吸附水, 而且還含有一定量的結(jié)構(gòu)水。145

26、2cm- 1處的尖銳的吸收譜帶是由碳酸鈣中的C-O鍵非對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起的。995cm- 1處的吸收譜帶是典型的β2C2 S的紅外光譜吸收特征。因此,通過(guò)對(duì)赤泥進(jìn)行煅燒處理,使其中的水分蒸發(fā)、碳酸鈣分解以及鋁硅酸類礦物的進(jìn)一步無(wú)定形化,可以提高赤泥的反應(yīng)活性。</p><p>　　1.2.4赤泥污染物濃度</p><p>　　赤泥的pH 值很高。其中浸出液的pH 值為12.1～13.1 ,氟

27、化物含量11.5～26.7 mg/L 。赤泥的pH 值為10.29～11.3 ,氟化物含量4.89～8.6mg/L 。按《有色金屬工業(yè)固體廢棄物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5058-85），因赤泥的pH 值小于12.5 ,氟化物含量小于50 mg/L ,故赤泥屬于一般固體廢渣。但赤泥附液pH 值大于12.5 ,氟化物含量小于50 mg/L ,污水綜合排放劃分為超標(biāo)廢水。因此,赤泥(含附液) 屬于有害廢渣(強(qiáng)堿性土) 。</p>

28、;<p><b>　　第二章 研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　氧化鋁廠赤泥綜合利用問(wèn)題是一個(gè)世界性的難題。近年來(lái),許多國(guó)家致力于赤泥中有用物質(zhì)回收技術(shù)的開(kāi)發(fā),有用物質(zhì)得以回收利用,同時(shí)也去除了大量有害物質(zhì),因此赤泥的綜合利用具有廣闊前景。</p><p>　　2.1 赤泥的綜合利用用于制備建筑材料</p><p><b

29、>　　2.1.1制備水泥</b></p><p>　　赤泥的主要化學(xué)組成為SiO2、CaO、Al2O3 和Fe2O3。赤泥可以代替部分生料生產(chǎn)不同品種的水泥,如硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥等。我國(guó)山東鋁廠早在20世紀(jì)60年代就利用燒結(jié)法赤泥生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥,并建成了大型水泥廠。由于赤泥含堿量高,用量過(guò)多就達(dá)不到水泥生產(chǎn)所要求的低堿特性,所以,赤泥在水泥生料中的配比僅為25 %左右[ 13 ] 。卜

30、天梅等[ 14]在常壓條件下利用石灰對(duì)赤泥進(jìn)行脫堿處理,提高了赤泥在水泥中的添加量。試驗(yàn)中,用添加32. 41 %脫堿赤泥的生料制備成的普通硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥,其抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均合格。</p><p>　　與硅酸鹽水泥相比,堿對(duì)硫鋁酸鹽水泥的影響要小一些,因而可以用高堿赤泥生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥,趙宏偉等[ 15 ].對(duì)此進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,含40 %左右赤泥的生料制備的硫鋁酸鹽水泥水化早期強(qiáng)度發(fā)展比較

31、好,水化漿體結(jié)構(gòu)密實(shí),水泥力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)于市售的42. 5快硬硫鋁酸鹽水泥。赤泥可生產(chǎn)硅酸鹽水泥、油井水泥及抗硫酸水泥等多種型號(hào)的水泥,工藝流程和技術(shù)參數(shù)與普通硅酸鹽水泥基本相稱。每生產(chǎn)1 t水泥可利用赤泥約400kg,且具有早強(qiáng)、抗硫酸鹽腐蝕、抗凍等特點(diǎn),在高速公路、機(jī)場(chǎng)、橋梁等處的使用效果良好。</p><p>　　1.0燒結(jié)法赤泥的主要礦物是硅酸二鈣,與硅酸鹽水泥生料接近,因而可用其配以適當(dāng)?shù)氖沂?、砂巖來(lái)制備

32、水泥生料。在礦物組成上，燒結(jié)法赤泥由2CaO-SiO，、Fe203·xH20、3CaO ·A1203·xSiO2-yH20、Na20- A1203·2SiO2、Na20 ·A1203 ·1．75Si02·2H20等組成，與硅酸鹽水泥類似，為此，赤泥可作為生產(chǎn)水泥的原料，并且已經(jīng)取得了一定成效。山東鋁廠采用濕法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)抗折強(qiáng)度高、早期抗壓強(qiáng)度高、增進(jìn)率低以及抗硫酸鹽

33、侵蝕性能好的425 、525 普通硅酸鹽水泥以及出口東南亞的抗硫酸水泥、油井水泥等。 [1]但是赤泥生產(chǎn)水泥存在赤泥堿含量偏高，難以生產(chǎn)低堿水泥和需對(duì)赤泥進(jìn)行凈洗過(guò)濾處理等問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)水泥的工藝有待進(jìn)一步探討研究和改進(jìn)完善，而目前：研究了燒結(jié)法赤泥常壓條件下加石灰脫堿反應(yīng)，赤泥的堿含量可由脫堿前的2.5%-3.0%降至脫堿后的1.0%以下，脫堿赤泥加入活性物質(zhì)進(jìn)行表面處理后，可改善其膠結(jié)硬化程度，從而用來(lái)生產(chǎn)各種水泥。</

34、p><p>　　由于礦石資源的特點(diǎn)，中國(guó)氧化鋁企業(yè)多采用燒結(jié)法或燒結(jié)拜爾聯(lián)合法生產(chǎn)工藝，燒結(jié)法系統(tǒng)產(chǎn)出的赤泥，是一種以硅酸二鈣及其水化物為主要礦物組成的硅酸鹽類再生渣。研究已表明了用燒結(jié)法赤泥生產(chǎn)水泥的可行性。在正常生產(chǎn)情況下，燒結(jié)法赤泥堿一般在2.5%-3.0%范圍內(nèi)，堿的主要成因來(lái)源于熟料燒結(jié)過(guò)程生產(chǎn)的堿不溶性三元和熟料溶出、赤泥分離過(guò)程中發(fā)生的二次反應(yīng)生成的含堿化合物即含水鋁硅酸鈉此外，赤泥顆粒的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，

35、吸附少量堿化合物和進(jìn)入晶格孔穴構(gòu)成的物理性結(jié)合，其中70%屬于鈉堿化合物。這些堿含量都是水泥熟料中的有害成分，其高低直接影響赤泥配料比、熟料燒成、能耗、水泥產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備產(chǎn)能等，嚴(yán)重制約著赤泥利用率的提高，而且使赤泥標(biāo)號(hào)下降，引起建筑物變形、開(kāi)裂。因此，如何降低赤泥含量，成為赤泥制造水泥的技術(shù)關(guān)鍵。</p><p>　　1.燒結(jié)法赤泥脫堿反應(yīng)的原理：</p><p>　　赤泥脫堿系脫除赤泥

36、中的結(jié)合堿，脫堿反應(yīng)是在常壓低濃度液相中進(jìn)行的液—液、液—固相間復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。經(jīng)過(guò)脫堿，赤泥的物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了顯著變化。液相反應(yīng)主要包括及之間的反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物主要為水化鋁酸鈣和方解石。液相反應(yīng)同時(shí)，赤泥中的堿化合物直接或間接與$+反應(yīng)，使結(jié)合狀堿進(jìn)入溶液，其主要反應(yīng)為鈣鈉發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)如下：</p><p>　　同時(shí)由于赤泥顆粒進(jìn)一步泥化，網(wǎng)狀毛細(xì)結(jié)構(gòu)破壞，未完全水化、水解的含堿三元化合物在增強(qiáng)的高堿

37、度值下，加速了水化反應(yīng)，生成穩(wěn)定的含水硅酸鈣、水化鋁酸鈣。在這幾種反應(yīng)的作用下，液相中的+濃度增大，赤泥中的堿含量降低。</p><p>　　2 .試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析：</p><p>　?。?）試驗(yàn)設(shè)備：50L脫堿槽攪拌裝置加熱裝置</p><p>　?。?）試驗(yàn)條件：在試驗(yàn)條件的選擇上，我們主要探討了、溫度、時(shí)間及反應(yīng)液固比四種因素對(duì)燒結(jié)法赤泥脫堿的影響結(jié)果，試

38、驗(yàn)采用四因素三水平正交試驗(yàn)，最終確定了適宜的脫堿條溫度，時(shí)間。而且在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，四種因素對(duì)拜爾赤泥加石灰脫堿反應(yīng)的影響主次順序?yàn)椋簳r(shí)間>溫度>。具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。</p><p>　　從表1 可以看出：脫堿效率達(dá)到了70%，脫堿赤泥的含堿量降低至1.0%以下。</p><p>　　3 脫堿赤泥漿表面改性處理：</p><p>　　赤泥脫堿后物理性質(zhì)

39、發(fā)生了明顯的變化：微細(xì)粘粒增加，自由水減少，流變性能變差，膠凝水、結(jié)晶水、灼堿總量均有不同程度的上升。脫堿赤泥漿由流體發(fā)展至凝聚膠結(jié)素性化，進(jìn)而結(jié)硬的速度大大增強(qiáng)。這主要是由于赤泥中的大量圓球形顆粒狀 的細(xì)小晶粒，在堿性介質(zhì)中，透過(guò)晶粒表面無(wú)定形沉淀層，激發(fā)了 的水化活性，使赤泥失去大量自由水，變成結(jié)合水、膠凝水，使?jié){液失去流變性，而硅酸鈣、鋁酸鈣水硬性礦物的形成，導(dǎo)致赤泥產(chǎn)生膠結(jié)硬化。為此脫堿赤泥必須進(jìn)行表面改性處理，在機(jī)械攪拌下加入

40、表面活性物質(zhì)，降低界面之間表面張力，使毛細(xì)水析出變成自由水，提高漿液流動(dòng)性，同時(shí)在固體顆粒界面上形成一層牢固的薄膜，保持漿體穩(wěn)定，防止顆粒粘附膠結(jié)，延長(zhǎng)礦物的水化速度，改善脫堿赤泥硬化性能。試驗(yàn)表明!脫堿赤泥表面活性處理后，儲(chǔ)存穩(wěn)定期達(dá)10 天以上，流動(dòng)度，絕對(duì)粘度。</p><p>　　4 脫堿赤泥生產(chǎn)水泥：</p><p>　　由于燒結(jié)法赤泥中的大部分) ,和形態(tài)存在，增加了生料的反應(yīng)

41、活性，減少了鈣質(zhì)、硅質(zhì)原料的比例，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)采用正交法，利用脫堿赤泥進(jìn)行了大量的配料計(jì)算，經(jīng)煅燒，從而得到不同種類的水泥</p><p>　　4.1 生料配制（表2）</p><p><b>　　4.2 熟料燒成</b></p><p>　　對(duì)兩種配比的生料，進(jìn)行了不同溫度下的燒成試驗(yàn)，選擇燒成溫度從1310-1490C，從熟料的外觀顏色及化學(xué)

42、成分進(jìn)行分析比較，從而確定了不同配比熟料的燒成溫度范圍及燒成溫度，見(jiàn)表3。</p><p>　　配比I 的燒成溫度范圍寬達(dá)100C，而配比II卻很窄，只有50C。</p><p>　　最佳燒成溫度下兩種配比熟料化學(xué)成分見(jiàn)表4，熟料率值及礦物組成見(jiàn)熟料表5。</p><p><b>　　4.3水泥配制</b></p><p&g

43、t;　　對(duì)配比I 水泥熟料，按一定比例同石膏和粉煤灰進(jìn)行配制，以獲得不同規(guī)格的水泥制品，具體配比見(jiàn)表6。經(jīng)物理檢測(cè)，幾種配比水泥的抗折及抗壓強(qiáng)度均合格。</p><p>　　4.4采用燒結(jié)法赤泥生產(chǎn)水泥的優(yōu)越性</p><p>　　燒成溫度較正常水泥熟料燒成溫度低100~150C，有利于降低熟料熱耗。實(shí)踐已證明與傳統(tǒng)方法相比，利用燒結(jié)法赤泥在同類型的窯上產(chǎn)量可提高30%，單位熟料熱耗降低2

44、5%。</p><p>　　4.5燒結(jié)法赤泥生產(chǎn)水泥流程圖（圖10）</p><p>　　2.1.2做路基材料</p><p>　　將赤泥與少量的石灰和粉煤灰以適當(dāng)?shù)谋壤苽涞男滦统嗄嗟缆坊鶎硬牧?完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并且有較好的凍穩(wěn)定性和干縮、溫縮性[ 9 ] 將赤泥用作道路鋪筑材料,是消耗赤泥量較大的一種綜合利用方式。楊家寬系統(tǒng)地進(jìn)行了燒結(jié)法赤泥作為路面基層材料的

45、室內(nèi)試驗(yàn),并在山東淄博建造了第一條燒結(jié)法赤泥的示范性公路,全長(zhǎng)約4 km,共消耗干基赤泥約1. 5萬(wàn)t,經(jīng)交通部門現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣,基層強(qiáng)度達(dá)到國(guó)家一級(jí)公路和高速公路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，用于路壩修筑及工程回填。</p><p>　　赤泥濾餅放入回轉(zhuǎn)窯中烘干燒結(jié),可制得化學(xué)穩(wěn)定性好、比重大( 2. 67 ～ 3. 12g/ cm3 ) 、強(qiáng)度高( >1000kg/ cm2 )的骨料,加之其膠結(jié)作用,經(jīng)壓實(shí)后可具有很高的承載

46、強(qiáng)度和耐久性,用來(lái)鋪設(shè)公路,完全符合瀝青路面表層、中層和底層的要求。赤泥還是一種非常理想的筑壩材料,通過(guò)管道輸送,按設(shè)計(jì)端面有組織地排放、自然沉積,經(jīng)陳化、干燥,即可形成一個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高、總體剛度較大的赤泥堆放體或壩體,以滿足灰渣排放和堆存的要求,中州鋁廠赤泥堆放場(chǎng)灰壩就是利用這種方法構(gòu)筑的。赤泥回填鋁土礦采空區(qū)的實(shí)踐表明,膠結(jié)充填技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理,可提高礦石回收率23%;并在控制采場(chǎng)地壓,保護(hù)地表建筑,開(kāi)采頂?shù)装宀环€(wěn)固的緩薄礦層等方

47、面探索出一條成功道路。</p><p>　　2.1.3　制備燒結(jié)磚</p><p>　　赤泥粒度細(xì),質(zhì)軟,有一定的塑性,可以代替黏土用作燒結(jié)磚生產(chǎn)的原料。汪文凌用可塑成型法將拜耳法赤泥∶黏土= 70∶30的原料制成磚坯,然后在950 ℃燒結(jié), 所得磚體的抗壓強(qiáng)度達(dá)到15. 9MPa。王曉峰等用正交試驗(yàn)法對(duì)以赤泥和煤矸石為原料制備燒結(jié)磚的影響因素進(jìn)行了探討,在赤泥∶煤矸石= 75∶25、煤矸

48、石細(xì)度100目、燒結(jié)溫度1 000 ℃、保溫時(shí)間120 min、成型壓力10～15MPa的最佳工藝條件下制備的燒結(jié)磚,各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合GB 5101—2003《燒結(jié)普通磚》的要求,抗壓強(qiáng)度達(dá)到MU20級(jí)。賀深陽(yáng)在總結(jié)不同成型方法和赤泥用量對(duì)燒結(jié)磚性能的影響后,選擇拜耳法赤泥和低品位的石英砂為原料制備燒結(jié)磚,其抗壓強(qiáng)度高達(dá)77. 8 MPa,大大超出GB 5101—2003《燒結(jié)普通磚》最高級(jí)MU30的要求。</p>&l

49、t;p>　　2.1.4　制備免燒磚</p><p>　　免燒磚是利用主體材料和骨料不經(jīng)高溫煅燒而制造的一種新型墻體材料。赤泥具有一定的水硬活性和激發(fā)粉煤灰、礦渣等材料活性的能力,具備制備免燒磚的條件。楊家寬等在國(guó)內(nèi)第一條赤泥磚生產(chǎn)線上,利用山東鋁廠的燒結(jié)法赤泥、電廠粉煤灰和礦山石渣為主要原料進(jìn)行了免燒磚中試生產(chǎn),結(jié)果自然養(yǎng)護(hù)的赤泥免燒磚達(dá)到了JC /T 422—1991《非燒結(jié)普通黏土磚》標(biāo)準(zhǔn)中15級(jí)的要求

50、,蒸壓養(yǎng)護(hù)的赤泥免燒磚達(dá)到了GB 11945—1999《蒸壓灰砂磚》標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)等品MU15級(jí)的要求。王偉廣等采用模壓成型和自然養(yǎng)護(hù)的方法制成赤泥免燒免蒸磚,其中赤泥、粉煤灰、石灰和砂子的摻量分別為40 %、20 %、15 %和20 %,所制得的磚的抗壓強(qiáng)度21. 35MPa,超過(guò)國(guó)家粉煤灰磚標(biāo)準(zhǔn)15MPa的規(guī)定。</p><p>　　將赤泥、粉煤灰、石渣等工業(yè)廢料以適當(dāng)比例混合,加入固化劑,加水?dāng)嚢韬笾苯訅褐瞥尚筒?/p>

51、養(yǎng)護(hù),可制出符合國(guó)標(biāo)的免蒸養(yǎng)磚。將赤泥結(jié)合粉煤灰等其他廢料可以制作燒結(jié)磚。目前已研制出利用赤泥、粉煤灰等加入一定的天然礦物添加劑制備出的高性能的藝術(shù)型清水磚[ 10 ] ,孔隙率達(dá)到40%～50% ,抗折強(qiáng)度可達(dá)到50～85MPa。</p><p>　　2.4.1赤泥在裝飾用微晶玻璃中的應(yīng)用：</p><p>　　另外,還可以以赤泥為主要原料,添加鉻礦渣、石英砂、工業(yè)純堿、長(zhǎng)石等可制得以透

52、輝石為主晶相的,具有較高耐磨、耐腐蝕性以及良好機(jī)械強(qiáng)度的微晶玻璃[ 11 ] ,主要用作結(jié)構(gòu)材料。建筑裝飾用微晶玻璃又稱人造花崗巖、玉晶石或微晶石,是天然石材的理想替代品。赤泥可以用來(lái)制備含不同主晶相的綜合性能優(yōu)良的礦渣微晶玻璃。張培新等以赤泥為主要原料,配以分析純Na2CO3和MgCO3 ,在不加晶核劑的情況下制得了主晶相為鈣鐵透輝石的微晶玻璃,不僅抗折、抗壓強(qiáng)度高,且化學(xué)穩(wěn)定性也很好,既可用作建筑裝飾材料,亦可用作化工、冶金工業(yè)中的

53、耐磨耐蝕材料。徐曉虹等用赤泥、粉煤灰和煤矸石3種工業(yè)廢渣為主要原料,添加少量熔劑制備出主晶相為8CaO·5SiO2、CaAl6O14和Fe2 SiO4 的微晶玻璃,經(jīng)分析后認(rèn)為是3種廢渣中富含的氧化鐵、氧化鈦可充當(dāng)晶核劑。</p><p>　　2.1.5制備建筑陶瓷</p><p>　　赤泥能與黏土或能改變赤泥成形和燒結(jié)性能的助劑一起制備建筑陶瓷,如琉璃瓦和墻地磚等,為赤泥綜合利

54、用提供了一條新途徑。賀深陽(yáng)等利用赤泥及其他陶瓷原料制備出抗彎強(qiáng)度達(dá)29. 3 MPa的琉璃瓦素坯,開(kāi)發(fā)出與該坯體燒結(jié)溫度一致的無(wú)鉛琉璃瓦用釉,并采用一次燒成工藝制備出符合JC /T 765—2006《建筑琉璃制品》要求的無(wú)鉛琉璃瓦。徐曉虹等以赤泥為主要原料,制備出高性能的赤泥質(zhì)陶瓷內(nèi)墻磚,其吸水率為10 % ～22 % ,抗折強(qiáng)度為20～35 MPa,經(jīng)耐急冷急熱試驗(yàn),樣品無(wú)裂紋出現(xiàn),性能達(dá)到GB 4100—83《白色陶質(zhì)釉面磚》標(biāo)準(zhǔn)。

55、</p><p>　　2.1.6生產(chǎn)混凝土</p><p>　　燒結(jié)法赤泥中含有大量的鈣,因而可以取代一部分水泥和石灰生產(chǎn)加氣混凝土。吳波等的研究結(jié)果表明,利用赤泥生產(chǎn)的加氣混凝土制品容重和抗壓強(qiáng)度均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),且赤泥不需再次煅燒、烘干,生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì),生產(chǎn)工藝可行。劉春等對(duì)水泥赤泥混凝土進(jìn)行了研究,當(dāng)赤泥代替水泥用量在15 %以內(nèi)時(shí),混凝土的抗折強(qiáng)度與普通水泥混凝土相當(dāng),抗壓強(qiáng)度也能達(dá)到

56、設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.1.7　制備保溫材料</p><p>　　制作保溫材料也是赤泥在建筑材料中再利用的一部分。宋國(guó)衛(wèi)等將赤泥與石灰、外加劑等混合,經(jīng)過(guò)攪拌、凝膠化、成型、蒸壓和干燥等流程,生產(chǎn)出微孔硅酸鈣保溫材料,制品符合GB /T 10699—1998《硅酸鈣絕熱制品》,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。吳建鋒等利用赤泥制備了具有保溫功能的陶瓷磚,樣品具有較高的抗壓抗折強(qiáng)度及較低的導(dǎo)熱

57、系數(shù)。</p><p>　　2.2 赤泥用于制造其它方向產(chǎn)品</p><p>　　2.2.1　用于塑料填料</p><p>　　在塑料工業(yè)中,赤泥主要用作塑料功能性填料。由于赤泥特有的化學(xué)組成,使其具有良好的抗老化性能及熱穩(wěn)定性能,同時(shí)赤泥對(duì)PVC具有補(bǔ)強(qiáng)作用。同時(shí),因?yàn)槌嗄嗟牧鲃?dòng)性要好于其它填料,這就使塑料具有良好的加工性能。且赤泥聚氯乙烯復(fù)合塑料具有阻燃性，赤泥

58、的加入也使紅泥塑料具有較好的耐酸、堿性和更強(qiáng)的阻燃性[ 12 ]。</p><p>　　2.2.2　用于制備硅鈣復(fù)合肥料</p><p>　　赤泥中除含有較高的Si、Ca、K、P等成分外,還含有數(shù)十種農(nóng)作物必需的微量元素。赤泥脫水后, 在120—300℃烘干活化、并磨細(xì)至粒徑為90～150μm,即可配制硅鈣農(nóng)用肥。它可使植物形成硅化細(xì)胞,增強(qiáng)作物生理效能和抗逆性能,有效提高作物產(chǎn)量、改善糧

59、食品質(zhì),同時(shí)降低土壤酸性、作為基肥改良土壤。</p><p>　　山東鋁廠生產(chǎn)的硅鈣肥在濟(jì)寧等地的缺硅土壤中的試驗(yàn)表明:該肥對(duì)水稻、玉米、地瓜、花生等農(nóng)作物均有增產(chǎn)效果,一般為8% - 10%。但目前對(duì)這一技術(shù)很少使用,其原因是長(zhǎng)期使用,容易引起滲漏,造成地下水污染。</p><p>　　2.2.3用于廢水處理</p><p>　　以赤泥為原料,經(jīng)水洗、酸洗、焙燒活

60、化等步驟后,可制備性能良好的水處理劑,它既可部分吸附廢水中Cs、Sr、U、Th 等放射性物質(zhì), As3 + 、Cd2 + 、Zn2 + 、Cu2 + 、Ni2 + 、pb2 +等重金屬離子, PO3 -4 、F- 等非金屬有害物質(zhì),及某些有機(jī)污染物:也可用于廢水的脫色、澄清。。同時(shí),赤泥可用來(lái)制作酪業(yè)廢水處理的絮凝劑[14 ] ,紡織行業(yè)廢水處理的絮凝劑和混凝劑,以及過(guò)濾污水用多孔陶瓷濾料。羅道成以粒徑為0. 1mm赤泥為原料,加入H2

61、 SO4 ,升溫通入O2 并攪拌,然后在90℃的恒溫水浴中反應(yīng)2h,冷卻、過(guò)濾,即得Fe ( SO4 ) 3 ,和Al2 ( SO4 ) 3 溶液,該溶液與在一定酸度條件下聚合的硅酸混合,沉化2h,即得聚硅酸鐵鋁復(fù)合絮凝劑,它兼有聚鐵絮凝劑和聚鋁絮凝劑的優(yōu)點(diǎn),具有工藝簡(jiǎn)單、投資少、凈水效果好的特點(diǎn)。</p><p>　　由于赤泥物性組成復(fù)雜,在對(duì)廢水有害物質(zhì)的吸附過(guò)程中,勢(shì)必會(huì)對(duì)水的濁度和毒性有一定的影響,因此赤

62、泥在凈化廢水之前,還需進(jìn)行必要的改性、活化處理。</p><p><b>　　廢氣治理</b></p><p>　　赤泥顆粒細(xì)微、比表面積大、有效固硫成份( Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Na2O 等) 含量高, 對(duì)H2 S、SO2、NOx 等污染氣體有較強(qiáng)的吸附能力和反應(yīng)活性,因此可代替石灰/石灰乳對(duì)廢氣進(jìn)行處理,由于赤泥尚有部分溶解性的堿,因此其廢氣凈化

63、效果更佳[ 17 ]。</p><p>　　赤泥治理廢氣的方法可分為干法、濕法兩種:干法是利用赤泥表面礦物的活性,直接吸附廢氣;濕法則是利用赤泥中的堿成分與酸性氣體反應(yīng),兩者均已有實(shí)踐應(yīng)用。據(jù)報(bào)道,拜耳法赤泥干法脫硫時(shí), lkg赤泥可吸收SO2 11. 3g,脫硫率約50%;濕法脫硫時(shí), 1kg赤泥吸附SO2 16. 3g,脫硫率約90% 。德國(guó)的研究表明,赤泥的煙氣脫硫效率可達(dá)80% ,若在赤泥中添加Na2CO

64、3 ,更有利于對(duì)SO2 的吸附。日本曾將活化后的赤泥在500℃下吸附來(lái)自火力發(fā)電廠、制造業(yè)煙囪中的SO2 ,脫硫效率為100%。循環(huán)10 次后,脫硫效率仍達(dá)93. 6%。谷天野以赤泥制備的脫硫劑對(duì)城市煤氣中H2 S的脫除率可達(dá)98%以上,而宣化煤氣公司、大同煤礦集團(tuán)的赤泥脫硫?qū)嵺`也已獲得成功應(yīng)用。</p><p><b>　　修復(fù)污染土壤</b></p><p>　　

65、赤泥對(duì)受到重金屬污染的土壤,有良好的環(huán)境修復(fù)作用。Lombi的研究表明[ 18 ] , The application of red mud,Can significantly improve soil microbial content, reducing the soil pore water, crop seed, leaf content of heavy metals.After repairing，Void Zn conte

66、nt in water by original 50, 100mg decreased as the 5mg/L：Lettuce Zn content from the original 3833ppm decreases to 111ppm. Ni decreased from 333ppm to 3 1ppm. Cu decreased from 452ppm to 8 1ppm. The repair mechanism of r

67、ed mud in soil was Cu2 +, Ni2 +, Zn2 +, Pb2 +, Cd2 + and has</p><p>　　譯文：赤泥提高壤中微生物的含量,降低土壤孔隙水、農(nóng)作物種子、葉子中的重金屬含量。經(jīng)修復(fù)后,孔隙水中Zn含量由原來(lái)的50—100mg幾下降為5mg/L:萵苣中Zn含量由原來(lái)的3833ppm下降為111ppm, Ni從333ppm下降為3. 1ppm, Cu從452ppm下降為

68、8. 1ppm。其修復(fù)作用機(jī)理是赤泥對(duì)土壤中的Cu2 + 、Ni2 + 、Zn2 + 、Pb2 + 、Cd2 +等有較好的固著性能,使其從可交換狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殒I合氧化物狀態(tài),從而使土壤中重金屬離子的活動(dòng)性和反應(yīng)性降低,有利于微生物活動(dòng)和植物的生長(zhǎng)[18]。</p><p>　　第三章 赤泥的綜合回收</p><p>　　羅道成采用煤基直接還原焙燒/渣鐵磁選分離/冷固成型新工藝流程,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的

69、直接還原鐵團(tuán)礦,所得產(chǎn)品的金屬化率為92. 1% ,含鐵晶位為92. 7% ,鐵回收率為94. 2%[ 5 ] 。張江娟先用5NHCl浸出赤泥,使鐵與鈦分離;浸出殘?jiān)儆?2%H2 SO4 酸解,酸解液水解制得鈦白,所得鈦白純度為95% ,回收率為91%[ 6 ]。</p><p>　　平果鋁業(yè)以拜耳法赤泥為原料,經(jīng)還原焙燒后磁選,能有效地回收鐵。鐵以海綿鐵的形態(tài)產(chǎn)出,回收率為87% ,可代替廢鋼作為煉鋼的原料;

70、磁選尾礦經(jīng)酸處理后進(jìn)行焙燒、浸出,從浸出液中可萃取鈧,鈧以Sc2O3的形態(tài)產(chǎn)出, 萃取率為90. 6% , 進(jìn)一步制取可獲得Sc2O3 為99. 95%的產(chǎn)品;在萃取鈧的余液中,經(jīng)堿中和生成沉淀后提鋁,Al2O3 的回收率為85% ,鈉以硫酸鈉的形態(tài)產(chǎn)出。赤泥提取有價(jià)金屬后的酸浸渣,約占赤泥的2 /3,其中含Ca、Si較高,可用于燒制硫鋁酸鹽水，用于快速施工和各種搶修工程中[ 7 ]。</p><p>　　赤泥中

71、含有豐富的鐵、鋁、鈣、鈦、鈧等有用金屬元素。這些金屬資源目前未得到充分的利用,尤其是在礦產(chǎn)資源日益缺乏的條件下,對(duì)赤泥中有用元素的回收顯得日漸重要。從赤泥申綜合回收有用物質(zhì)的原則是;采用現(xiàn)有較為成熟的工藝,優(yōu)先回收鐵、鋁,在回收鈦的同時(shí),兼顧鈧、鋯、鉭、鈮等稀有金屬及稀土元素的回收,避免在工序上造成損失。同時(shí),必須對(duì)回收過(guò)程中的酸堿廢液、浸出廢渣進(jìn)行妥善處置[19]。原文如下：Red mud is rich in iron, alumi

72、nium, calcium, titanium, scandium and other useful metal elements. These metal resources are not fully utilized, especially in the mineral resources under the condition of lack of red mud, useful element in recovery is i

73、ncreasingly important. Comprehensive recovery from red mu</p><p><b>　　3.1　鐵的回收</b></p><p>　　在現(xiàn)今鐵礦產(chǎn)資源日益枯竭的情況下,高鐵赤泥成為重要的鐵礦產(chǎn)資源。鐵在赤泥中的賦存狀態(tài)主要以Fe2O3 為主,伴有少量的FeO,大量的赤泥物相表明,鐵主要是赤鐵礦和針鐵礦,前者占到9

74、0%以上。同時(shí)各礦物多以Fe、Al、Si礦物膠結(jié)體形式存在,晶粒微細(xì),結(jié)晶極不完整。</p><p>　　赤泥中鐵的還原從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)上來(lái)看,是完全可行的。黃柱成等[ 20 ]從力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度對(duì)廣西三水鋁土礦拜爾法赤泥還原焙燒機(jī)理進(jìn)行了分析和探討，研究表明,在750～1 250℃左右進(jìn)行還原焙燒,完成晶體結(jié)構(gòu)重整,可使細(xì)粒分布的鐵鋁分離。磁性部分被還原熔煉產(chǎn)生生鐵。</p><p>　

75、　目前Fe的回收方法主要有還原焙燒法、冶金法、硫酸亞鐵法和直接磁選法等,其中磁選法是回收Fe的重點(diǎn)方法。近幾年,Mishra, B. Staley, A. [ 21 ]等對(duì)赤泥還原煉鐵—爐渣浸出工藝作了進(jìn)一步研究:赤泥中的鐵采用碳熱還原, 鐵的金屬化率超過(guò)94% ,進(jìn)一步熔化可制得生鐵。但此法要求赤泥中鐵含量高,即只能處理拜爾法赤泥,燒結(jié)法赤泥難以適用。據(jù)統(tǒng)計(jì),國(guó)外赤泥的化學(xué)成分中, Fe2O3 含量一般都在30% ～52. 6%之間,

76、國(guó)內(nèi)的在7. 54% ～39. 7%之間,因含鐵量低而不能直接利用,因此絕大部分專利都是先將赤泥預(yù)焙燒,然后用沸騰爐在700～800℃下還原,使赤泥中的Fe2O3 變成Fe3O4 ,再冷卻、粉碎、磁選,最后獲得含鐵63% ～81%的鐵精礦作煉鐵原料。原文如下：A on red mud smelting reduction slag leaching process, made further research: the iron in

77、red mud by carbon thermal reduction, iron metallization rate </p><p><b>　　3.2鈧的回收</b></p><p>　　鈧是一種典型的稀散金屬元素,目前自然界中發(fā)現(xiàn)的獨(dú)立鈧礦物資源很少,而我國(guó)鋁土礦中氧化鈧含量約為40～200 g/ t,主要富集于赤泥中?；厥仗幚礓X土礦等的尾礦或廢渣中的伴生鈧

78、成為工業(yè)上獲得鈧的主要途徑。</p><p>　　國(guó)內(nèi)的徐剛研究和總結(jié)了一些國(guó)內(nèi)外專家在這方面的研究成果,提出了幾種從赤泥中提鈧的方法: (1)還原熔煉法:赤泥+炭粉+石灰—生鐵+含鋁硅爐渣—蘇打浸出—鈧進(jìn)入浸出渣(白泥) ; ( 2)硫酸化焙燒:赤泥+濃硫酸(200℃, 1 h) —2. 5 N硫酸浸出( s/ l = 1 ∶10) —浸出液(含鈧) ; ( 3)酸洗液浸出:赤泥—灼燒—廢酸浸出—鋁鐵復(fù)鹽(凈水

79、劑)+浸出渣(高硅,保溫材料) +浸出液( Sc 10 mol/L) ; (4)硼酸鹽或碳酸鹽熔融: 赤泥熔融—鹽酸浸出—離子交換除NONRE—Sc /RE分離。池汝安采用還原熔煉法得到純度大于99. 7%的鈧,鈧回收率為60%～80%。邵明望將赤泥先后用硫酸、水浸出,然后用 +仲辛醇+磺化煤油進(jìn)行萃取,加NaOH進(jìn)行反萃取,之后加入草酸鹽、得到草酸鈧,灼燒后得到白色氧化鈧粉末,鈧回收率大于80%。但是已有的酸法浸出、萃取提鈧技術(shù)在產(chǎn)業(yè)

80、化應(yīng)用上還不經(jīng)濟(jì),需要開(kāi)發(fā)新的經(jīng)濟(jì)提鈧技術(shù)。</p><p><b>　　3.3硅的回收</b></p><p>　　SiO2 是赤泥的主要化學(xué)成分之一,燒結(jié)法赤泥中SiO2 占70%～95% ,因此具有較好的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值[5],CO2 氣體與赤泥中的硅酸鈣反應(yīng), 再用NaOH溶液浸出,形成Na2 SiO3 溶液?；蛘咧苯佑肗a2 CO3 處理赤泥也可獲得Na2 Si

81、O3 溶液。在Na2 SiO3 溶液中加入石灰乳可以得到含水硅酸鈣;在Na2 SiO3 中加入鋁酸鈉溶液,可以制取鈉沸石分子篩; Na2 SiO3 與CO2 反應(yīng)可制取白炭黑硅膠。拜耳法赤泥中的SiO2 含量較低且分配較分散,開(kāi)發(fā)價(jià)值不大[4]。</p><p><b>　　3.4鈦的回收</b></p><p>　　TiO2 是涂料、造紙、皮革、紡織、制藥工業(yè)中非常

82、重要且不可替代的原料。鈦鐵礦、金紅石是TiO2工業(yè)重要的礦物資源。隨著資源的不斷減少,急需尋找TiO2 的替代資源,赤泥中的TiO2 就是其中之一。</p><p>　　目前,從赤泥中提取稀土元素的主要工藝是采用酸浸—提取工藝,酸浸包括鹽酸浸出、硫酸浸出和硝酸浸出等。對(duì)赤泥中TiO2 的回收一般采用酸(鹽酸、硫酸、磷酸)處理法。Kasliwal et al.將赤泥于60～90℃,在1～1. 5M濃度的鹽酸溶液中浸

83、出其的Fe、Ca、Na、Al等成分,然后與碳酸鈉一起于850～1 150℃焙燒,水洗得到TiO2 ,富集率達(dá)到76%[10]。</p><p><b>　　3.5堿的回收</b></p><p>　　由于濕法堆存赤泥附液量大,堿性強(qiáng),污染地下水系,山東鋁業(yè)公司研究院[ 8 ]提出了用離子膜法從赤泥廢液中分離回收堿,濃縮,堿溶液Na2O濃度可達(dá)70 g/L,分離廢液脫鹽

84、后Na2O濃度降至0. 5 g/L,堿回收率> 3% ,水回收率> 85%。 </p><p><b>　　第四章 結(jié)論</b></p><p>　　氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程排放的赤泥的綜合利用是一個(gè)世界性的難題。 在利用赤泥過(guò)程中首先將有價(jià)金屬及稀土元素提取后利用且不產(chǎn)生二次廢渣污染，即零排放是赤泥綜合利用的最理想的目標(biāo)。 </p><p>

85、;　　目前對(duì)赤泥用途的低附加值的建筑材料和筑路材料等領(lǐng)域的研究有較成熟的工藝，應(yīng)用于實(shí)踐且取得一定成效；然而對(duì)于赤泥中高附加值產(chǎn)品鈧等有價(jià)元素提取利用方面還存在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的矛盾，有待開(kāi)發(fā)有效的可行性技術(shù)。 </p><p>　　用赤泥作環(huán)境修復(fù)材料處理廢氣、廢水，及土壤中的有機(jī)、無(wú)機(jī)污染，具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、以廢治廢等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)大力推進(jìn)赤泥在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍，但赤泥應(yīng)用后的再生與利用是必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題

86、. 更重要的是要在利用不同鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的同時(shí)，有針對(duì)性地制定適宜的赤泥處理方案，例如高硫鋁土礦、高鐵鋁土礦利用等，研發(fā)綜合考慮赤泥利用的氧化鋁生產(chǎn)新工藝新技術(shù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]賴蘭萍，周李蕾，韓磊，羅仙平；四川有色金屬，2008(01)</p><p>　　[ 2 ] 卜天梅,李文化

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