中國(guó)粉體網(wǎng)訊 赤泥是拜耳法(目前95%的氧化鋁都采用拜耳法生產(chǎn))生產(chǎn)氧化鋁時(shí)排出的污染性廢渣,一般平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁,附帶產(chǎn)生1.0~2.0噸赤泥。一般含氧化鐵量大,外觀與赤色泥土相似,因而得名。
赤泥中含有多種微量元素,而放射性主要來(lái)自于鐳、釷、鉀,一般內(nèi)外照白指數(shù)均在2.0以上,所以屬于危險(xiǎn)固體廢物。
一、赤泥是如何產(chǎn)生的?
鋁土礦溶出后,形成赤泥和鋁酸鈉的混合漿液,漿液必須經(jīng)過(guò)稀釋才能沉降或過(guò)濾使赤泥和鋁酸鈉溶液分離,分離后從鋁酸鈉溶液中生產(chǎn)出氧化鋁,赤泥需洗滌,降低Na2O、Al2O3通過(guò)赤泥附液途徑的損失。
拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程
通常赤泥中主要化學(xué)成分為氧化鋁、二氧化硅、氧化鐵、氧化鈣和氧化鎂,還有少量的三氧化二鈧、五氧化二釩和稀土元素等。赤泥的礦物組成與氧化鋁生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過(guò)程中添加劑的種類密切相關(guān),一般含有赤鐵礦、水化石榴石、鈣霞石、鈣鈦礦、白云石、鐵鋁酸鈣等。
該工序生產(chǎn)效能的大小和正常運(yùn)行對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本以及經(jīng)濟(jì)效益有著至關(guān)重要的影響。分離赤泥一般經(jīng)過(guò)以下步驟:
赤泥漿液稀釋→沉降分離→赤泥反向洗滌→粗液控制過(guò)濾
赤泥連續(xù)反向洗滌原則流程圖
1—溶出漿液稀釋攪拌槽;2—鋁酸鹽溶液與赤泥分離沉降槽;
3—混合槽;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、n……—洗滌沉降槽
二、影響赤泥沉降分離的因素
1、礦物的形態(tài)
鋁土礦的組成和化學(xué)成分是影響赤泥漿液沉降、壓縮性能的主要因素。鋁土礦中夾雜黃鐵礦、膠黃鐵礦、針鐵礦、高嶺石等礦物能降低赤泥沉降速度,因?yàn)樗麄兒休^多Al(OH)4-、OH-、Na+及水分子;而赤鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦、水綠釩等所生成的赤泥中吸附的Al(OH)4-、OH-、Na+及水分子少,所以有利于沉降。
針鐵礦在高壓溶出時(shí)完全脫水,生成高度分散的氧化鐵,而在赤泥稀釋和沉降過(guò)程中卻又重新水化,變成膠態(tài)的親水性很強(qiáng)的氫氧化鐵,這就是針鐵礦使赤泥沉降、壓縮性能變壞的原因。高嶺石在溶出時(shí)生產(chǎn)親水性很強(qiáng)的水合鋁硅酸鈉沉淀,因此,它的存在將使赤泥礦的沉降、壓縮性能變差。
2、溶出漿液的稀釋濃度
在一定的溫度下苛性比值相同的鋁酸鈉溶液,氧化鋁濃度低于25g/L或高于250g/L時(shí),都有很高的穩(wěn)定性,而中等濃度的(70~200g/L)的氧化鋁溶液的穩(wěn)定性較差。由于他們的穩(wěn)定性的原因,無(wú)法直接分解。
所以,一般用前一周期的赤泥洗滌液來(lái)進(jìn)行稀釋,稀釋后溶液穩(wěn)定性降低使分解速度加快,并且可以使赤泥洗滌液中的堿和氧化鋁得以回收,達(dá)到較高的分解率,使拜耳法生產(chǎn)的循環(huán)效率提高。但如果過(guò)度稀釋溶液會(huì)使其穩(wěn)定性急劇下降,造成鋁酸鈉溶液水解,而使赤泥中的氧化鋁損失增大。
3、稀釋漿液的溫度
稀釋漿液溫度升高,其黏度和密度下降,因而赤泥沉降速率加快。漿料稀釋時(shí)的溫度在很大程度上影響鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性,從而引起赤泥中氧化鋁損失量的變化。由下圖可知,為使較低濃度及低苛性比值的鋁酸鈉溶液在稀釋后保持其穩(wěn)定性,必須將溶液溫度提高到94℃以上。
4、絮凝劑的使用
赤泥沉降分離時(shí),一般都需要添加絮凝劑來(lái)改善沉降槽溢流質(zhì)量和底流的濃稠度,提高沉降速度增加沉降槽的產(chǎn)能和降低生產(chǎn)成本。添加絮凝劑是目前氧化鋁生產(chǎn)上普遍采用且行之有效的加速赤泥沉降的方法。
良好的赤泥絮凝劑應(yīng)具備的條件是:絮凝性能良好,用量少、水溶性好;經(jīng)處理后的母液澄清度高,殘留于母液中的有機(jī)物不影響后續(xù)氫氧化鋁的分解;所生成的絮團(tuán)能受剪切力;經(jīng)沉降分離后,底流泥渣的過(guò)濾脫水性性能好,濾餅疏松;原料來(lái)源廣,價(jià)格低廉等。目前采用的絮凝劑有聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺等。
三、赤泥的綜合利用
目前,赤泥綜合利用研究主要包括以下三個(gè)方面:一是有價(jià)金屬的提取和回收,如浸出沉淀提鋁,磁化焙燒選鐵,酸浸提取鈧、鈦、釩等稀有金屬;二是建筑材料的制備,如制備免燒磚和水泥等;三是吸附材料的制備,主要應(yīng)用于廢水處理。燒結(jié)法赤泥含有2CaO·SiO2等活性成分,可直接應(yīng)用于建材行業(yè)。拜耳法赤泥是采用強(qiáng)堿(NaOH)高溫溶出鋁土礦的尾渣,其中游離堿和結(jié)構(gòu)堿含量均較高,同時(shí)幾乎不含 2CaO·SiO2 等活性成分,很難直接應(yīng)用于建材行業(yè)。