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有色冶金固废处置与资源化技术:赤泥无害化堆存技术&赤泥高效资源化借助技术

   日期:2024-06-09     来源:www.qichewo.com    作者:二手网    浏览:340    评论:0    
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赤泥堆存最大的污染控制目的主如果减轻赤泥附水的碱渗透和污染。现在最为有效的赤泥安全堆存的控制技术是赤泥进行压滤后形成干滤饼再予堆存的技术。赤泥干滤饼含附液量低于30%,成干块状,堆存时不会产生很多的附液积聚,因此安全性较高;因为附液很多进入滤液被返回氧化铝厂,不只减少了赤泥堆存碱污染的风险,而且还减少了氧化铝和碱消耗。除此之外,赤泥堆场底部及周围的防渗技术、烧结法赤泥混合筑坝、赤泥坝边坡加固绿化、赤泥库内回水聚集收购等技术已经推广应用。使用具备防渗功能的防渗薄膜填衬在堆场底部,可起到附液防渗用途。

有色冶金固废处置与资源化技术

6.4.2.1 赤泥无害化堆存技术

赤泥堆存最大的污染控制目的主如果减轻赤泥附水的碱渗透和污染。现在最为有效的赤泥安全堆存的控制技术是赤泥进行压滤后形成干滤饼再予堆存的技术。赤泥干滤饼含附液量低于30%,成干块状,堆存时不会产生很多的附液积聚,因此安全性较高;因为附液很多进入滤液被返回氧化铝厂,不只减少了赤泥堆存碱污染的风险,而且还减少了氧化铝和碱消耗。除此之外,赤泥堆场底部及周围的防渗技术、烧结法赤泥混合筑坝、赤泥坝边坡加固绿化、赤泥库内回水聚集收购等技术已经推广应用。使用具备防渗功能的防渗薄膜填衬在堆场底部,可起到附液防渗用途。该技术已在所有氧化铝企业得到了应用。

6.4.2.2 赤泥高效资源化借助技术

(1)赤泥高效资源化借助技术

赤泥是铝土矿用碱提取氧化铝残留的工业废渣。赤泥主要成分为SiO、Al,O,CaO、Fe,O,同时含有很多的稀土元素,导致有价资源流失。高盐度、强碱性的赤泥导致土壤碱化,地下水污染,浪费土地资源,需要要进行赤泥中有价资源的综合收购。赤泥的借助是一项世界性技术难点。赤泥高效资源化借助技术的主要渠道见表6-17。针对赤泥中的主要成分,相应选择具备可大量量处置、经济可行的技术路线,开发出适应的重点技术,并进行工业应用。


赤泥高效资源化利用的主要途径

拜耳法赤泥选铁、生产建筑胶凝材料(见图6-3、图6-4)是现在赤泥借助研究的要紧方向。

(2)赤泥选铁技术

铁是赤泥的主要成分,一般含10%~45%,但若直接作为炼铁材料,其含量还非常低,因此有的国家先将赤泥预焙烧后人沸腾炉内,在700~800℃下还原,使赤泥中的FeO转变为FeO。还原物经过冷却、粉碎后用湿式或干式磁选机分选,得到含铁63%~81%的磁性商品,铁收购率为83%~93%,是一种高品位的炼铁精料。美国矿务局研究了赤泥焙烧还原—磁选—浸出工艺步骤。该步骤将赤泥、石灰石、碳酸钠与煤混合,磨碎后在800~1000℃条件下进行还原烧结,烧结块粉碎后用水溶出,89%的铝被溶出,过滤后滤液返回拜耳法系统收购铝,熔渣进行高强度磁选机分选,磁性组分在1480℃进行还原熔炼生产生铁。非磁性组分用硫酸溶解其中的钛,过滤后的钛氧硫酸盐经水解、煅烧制得TiO。该工艺经实验室、半工业试验,可制得含铁93%~94%的生铁。该工艺的主要问题是铁的磁选效率低。国内使用高梯度磁选技术将赤泥中的赤铁矿离别,得到低品位的铁精矿,可掺和用于炼铁生产,从而降低了赤泥的实质排放量。该技术已应用于某些使用高铁铝土矿的氧化铝企业。

赤泥生产建筑材料

(3)从赤泥中收购铝、钛、钒、锰等多种金属

借助苏打灰烧结和苛性碱浸出,可以从赤泥中收购90%以上的氧化铝,而沸

腾炉还原的赤泥,经离别出非磁性商品后,加入碳酸钠或碳酸钙进行烧结,在pH 为10的条件下,浸出形成的铝酸盐,再经加水稀释浸出,使铝酸盐水分析出,铝被离别后剩下的渣在80℃条件下用50%的硫酸处置,获得硫酸钛溶液,再经过水解而得到TiO;离别钛后的残渣再经过酸处置、煅烧、水解等作业,可以从中收购钒、铬、锰等金属氧化物。赤泥还可以直接浸出生产冰晶石(NaAlF。)。

(4)从赤泥中收购稀少金属

从赤泥中收购稀少金属的主要办法有:还原熔炼法、硫酸化焙烧法、非酸洗液浸出法、碳酸钠溶液浸出法等。海外从赤泥中提取稀土稀少元素的主要工艺是酸浸——提取工艺,酸浸包含盐酸浸出、硫酸浸出、硝酸浸出等。因为硝酸具备较强的腐蚀性,且随后的提取工艺不可以与之衔接,因此,大多使用盐酸、硫酸浸出。苏联等国将赤泥在电炉里熔炼,得到生铁和渣。再用30%的硫酸在80~90℃条件下,将渣浸出1h,浸出溶液再用萃取剂萃取锆、铈、钍、钍和稀土类元素。

(5)赤泥生产环境修复材料

赤泥可用于除去废水中的重金属离子及磷酸根、氟离子、亚砷酸根。已有研究表明,赤泥对此类物质有较好的吸附性能,如脱磷率可达72%,本钱低,办法简单。赤泥用于烟气脱硫,通过与硫酸烧渣等配合制备氧化系脱硫剂,脱硫效率可达80%。另外,赤泥对土壤中重金属离子有较好的固着性能,使其活性减少,有益于微生物和植物的成长,减少土壤空隙水、农作物种子、叶子中的重金属含量,因此可借助赤泥生产环境修复材料用于修复土壤(如图6-5所示)。

赤泥生产环境修复材料

(6)赤泥生产水泥

烧结赤泥作为水泥材料,配以适合的硅质材料和石灰石,赤泥的配比可达25%~30%。用赤泥可生产多种型号的水泥,其工艺步骤和技术参数与普通的水泥厂基本相同:从氧化铝生产工艺中排出的赤泥,经过滤、脱水后,与砂岩、石灰石和铁粉等一同磨制得到生料浆,使之达到技术标准后,用流入法在蒸发机中除去大多数的水分,而后在回转窑中煅烧成熟料,加入适当的石膏和矿渣等活性物质,磨至肯定细度,即得水泥商品。每生产1t水泥可借助赤泥400kg。该水泥熟料使用湿法生产工艺,由于生产水泥所用黏土质材料是赤泥,其含水率高达60%,细度高、比表面积大,很难烘干,烘干赤泥后的熟料,不只飞扬损失多,而且废气也不容易净化处置,故不便使用干法处置。实践表明,使用湿法工艺生产的普通硅酸盐水泥水平达标,具备早强、抗硫酸盐、水化热低、抗冻及耐磨等优越性能,在工业建筑、机场跑道、桥梁等处的用法成效好。应该注意的是对所用赤泥的毒性和放射性须先进行测试,以确保商品的安全。

(7)赤泥制造炼钢用保护渣

烧结赤泥含有SiO、AlO、CaO等组分,为CaO硅酸盐渣,而且含有Na,O、KO、MgO等熔剂组分,具备熔体的一系列物化特质,而且资源丰富,组成成分稳定,是钢铁工业浇注用保护材料的理想材料。赤泥制成的保护渣按其作用与功效大体可分为:普通渣、特种渣和速熔渣,适用于碳素钢、低合金钢、不锈钢、纯铁等钢种和锭型。实践证明,这种赤泥制成的保护渣可以显著减少钢锭头部及边缘增碳提升钢锭表面水平,可明显改变钢坯低倍组织,提升钢坯成材水平和金属收购率,具备比其他保护材料强的同化性能,其主要技术标准可达到或超越国内外现有保护渣的水平。生产工艺简单,商品水平好,可以明显提升钢锭(坯)水平,钢锭成材金属收率可提升4%,具备明显的经济效益,当生产规模为15000 t/a时,可处置赤泥量9000t/a,该办法是处置赤泥的有效渠道之一,具备推广价值。

(8)借助赤泥生产砖

借助赤泥为主要材料可生产多种砖,如免蒸烧砖、粉煤灰砖、装饰砖、陶瓷釉面砖等。以烧结法赤泥制釉面砖为例,其所使用的材料组分少,除赤泥作为基本材料,仅辅以黏土质和硅质材料,其工艺过程为:材料→预加工→配料→料浆制备(加稀释液)→喷雾干燥→压型→干燥→施釉→煅烧→成品。除此之外,北京矿冶研究院对拜尔法赤泥成分、特质进行了研究,借助拜耳法赤泥制作釉面砖,用该法可以烧成合格的釉面砖,赤泥掺加量达40%。

赤泥在建材工业中的其他作用与功效还有:制备赤泥陶粒、生产玻璃、防渗材料、铺路等。现在已有部分投入生产运营,有些赤泥中尚含有U、Th、Se、La、Y、Ta、Nb等放射性元素和稀少金属,如长期身处这种建材中,将直接风险人体健康,故用前应该注意的是对所用的赤泥的毒性和放射性问题进行测试,以确保商品的安全。

(9)借助赤泥生产硅钙肥料和塑料填充剂

赤泥中除含有较高的硅钙成分外,还含有农作物成长必需的多种元素,借助赤泥生产的碱性复合硅钙肥料,可以促进农作物成长,增强农作物的抗病能力,减少土壤酸性,提升农作物产量,改变粮食品质,在酸性、中性、微碱性土壤中均可用作基肥,特别对南方酸性土壤更为适合。除此之外,用赤泥作塑料填充剂,能改变PVC的加工性能,提升PVC的抗冲击强度、尺寸稳定性、黏合性、绝缘性、耐磨性和阻燃性,这种塑料还有好的抗老化性能,是普通PVC制品寿命的4~5 倍,生产本钱低2%左右。山东淄博罗村塑料厂试制和生产的赤泥聚乙烯塑料证明,烧结法产生的赤泥对PVC树脂有好的相容性,是一种优质塑料填充剂,

可以取代轻质碳酸钙且起部分稳定剂有哪些用途。

(10)赤泥除去水中的重金属离子

海外曾进行拜耳法赤泥处置含有Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+废液的探索试验,不经焙烧的赤泥直接处置废液就可使其达到排放标准,焙烧后的赤泥处置废水成效愈加显著。赤泥还表现出较好的重金属吸附能力。用赤泥与硬石膏的混合物加水制成在水溶液中稳定性好的集料,这种集料对重金属离子吸附性能较强。将拜耳法赤泥用HO处置去除表面有机物,500℃下活化处置,用于吸附水体中的Pb2t、Cr重金属离子。结果表明,活化赤泥对Pb²、C有显著的吸附性能,可在较宽的浓度范围内有效地清除水体中的Pb²和 Cr。吸附柱实验表明,赤泥吸附剂具备工业应用价值,可直接用1mol/LHNO处置吸附柱,使被吸附的金属脱吸,吸附剂可以重复用。

(11)赤泥除去废水中的PO-、F~、亚砷酸根离子等

使用赤泥可除去电厂废水中的氟。试验结果表明,赤泥有好的除氟能力,可在一定量代替某些铝盐或钙盐净水剂。配以絮凝剂聚合硫酸铁,能使排放废水的氟含量降到10mg/L以下。该办法简单、本钱低、不产生二次污染。日本曾用20%盐酸处置过的赤泥除去溶液中的PO~,获得了较好的结果。其吸附成效与当时被觉得是最好的脱磷剂相当。将赤泥用作亚砷酸根离子的吸附剂,该办法比用Fe(OH)共沉淀法更简单。

(12)赤泥用作某些废水的澄清剂

筛选粒径为0.1mm的赤泥为材料,加入硫酸,升温通入氧气并搅拌,然后在90℃的恒温水浴中反应2h,冷却、过滤,即得Fe,(SO么)。和Al,(SO么)。溶液,该溶液与在肯定酸度条件下聚合的硅酸混合,陈化2h,即得聚铝铁复合絮凝剂,其兼有聚铁絮凝剂和聚铝絮凝剂的优点,具备工艺简单、投资少、净水成效好的特征,但因为赤泥本身含有很多的化学物质,赤泥在对废水有害物质的吸附过程中,必然对水的浊度和毒性有肯定的影响。

(13)赤泥对水体中有机物污染的环境修复

有机污染物尤其是有机氯污染已成为日益严峻的环境问题。因为含氯有机物肥料的焚烧本钱高(需900℃以上高温),且焚烧产物会形成碳酰氯、二苯呋喃等二次污染物,因此不可以用焚烧法处置。在催化剂有哪些用途下,用氢脱氯反应可将它转化为无毒或低毒性化合物。常见的催化剂是过渡金属硫化物,大规模用时本钱高。赤泥中含有很多的铁氧化物和氢氧化物,硫化处置后可将它转化为硫化物。

(14)赤泥在废气治理中的应用

拜耳法赤泥中含有赤铁矿、针铁矿、一水硬铝石、含水硅铝酸钠、方解石等物相,经热处置后可形成多孔结构,比表面积可达40~70m²/g,因此,在硫化氢废气污染治理过程中,可借助其较佳的吸附性能,和硫酸烧渣、平炉尘等一道为主要材料制备便宜的氧化系脱硫剂。对赤泥作烟气脱硫的研究表明,其脱硫效率可达80%,假如在赤泥中添加碳酸钠,可提升赤泥吸附SO的能力。除此之外赤泥还可以处置硫化氢、氮氧化物等污染气体。

(15)赤泥对重金属污染土壤的修复用途

土壤中的重金属污染将致使植物中毒,微生物活性减少,一些对土壤肥力起重点控制用途的过程如生物固氮、植物残渣分解、养料循环等将遭到严重干扰,最后影响农作物的成长和产量。赤泥对土壤重金属污染有肯定的环境修复用途经过赤泥的修复,土壤中微生物含量增加、土壤孔隙大、农作物种子和叶中的重金属含量减少。赤泥修复用途机理主如果赤泥对土壤中的Cu2+、Ni²*、Zn2+Cd2+、Pb2+有较好的固着性能,使其从可交换状况转变为键合氧化物状况,从而使土壤中重金属离子的活动性和反应性减少,有益于微生物活动和植物成长。

 
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