脱硫石膏法赤泥脱碱新工艺研究

本文介绍了脱硫石膏法赤泥脱碱新工艺的研究。通过考察脱硫石膏用量、温度、搅拌时间和液固比等几个N素对脱碱效果的影响．得出在脱硫石膏与赤泥质量比为1,温度为70℃,液固比为5,搅拌时间为15min的条件下,赤泥中碱含量可由8．2％降到12．7％,该工艺是可行的。通过对试验结果的分析得出脱硫石膏法脱碱机理：在一定条件下,赤泥中的钠离子可以被脱硫石膏中的钙离子取代,从而使得钠离子进入溶液溶出,赤泥中的碱得到部分脱除,使得碱含量明显下降。     

拜耳赤泥吸收低浓度二氧化硫的研究

考察了赤泥液固质量比、反应温度、搅拌转速对二氧化硫吸收率和赤泥脱碱率的影响.同时,考察了二氧化硫吸收率与时间的关系.实验结果表明:从二氧化硫吸收率和赤泥脱碱率两方面考虑,拜耳赤泥吸收低浓度SO2的适宜条件为:液固质量比5∶1,搅拌转速150r/min,反应温度25℃;此时,SO2吸收率为93.14%,尾气中SO2的浓度达到国家排放标准,二氧化硫吸收率随时间的增长而降低;赤泥的脱碱率为70.45%,此时脱碱赤泥的碱度达到水泥的碱度要求,可作为原料生产水泥.     

赤泥使用石灰窑尾气脱碱的模拟实验

通过对山西某铝厂赤泥的基础特性分析,提出用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱模拟实验。热力学分析表明利用石灰窑尾气脱碱是可行的,而实际影响脱碱的主要为动力学因素。实验以脱碱率为指标,分析液固比、CO2体积分数、CO2摩尔比、搅拌速度和反应温度5个因素对赤泥脱碱率的影响。研究结果表明,合理的脱碱工艺参数为:液固比8mL/g、CO2体积分数20%、CO2摩尔比40、搅拌速度400r/min和反应温度60℃,该工艺条件下的脱碱率为31.10%。实验结果表明,可以利用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱处理,该工艺能脱除赤泥中的可溶性碱,符合"以废治废"的循环经济理念。     

桂西拜耳法赤泥静态淋溶碱释放影响因素试验

为研究桂西拜耳法赤泥中碱的溶出规律及影响因素,采用浸出试验分析了赤泥中碱的赋存状态及含量,通过静态淋溶试验并改变初始溶液pH、固液比、粒径大小、环境温度、是否搅动等条件,研究赤泥中碱释放随时间变化的规律及溶出机制并使用正交分析法分析赤泥中碱释放主要影响因素.结果 表明:赤泥中的可溶性碱占总碱含量的30.45％,主要赋存于氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠及可溶钙霞石中;非可溶性碱占总碱含量的69.55％,主要赋存于方钠石及难溶钙霞石中.溶液中初始溶液pH、固液比、溶液温度对赤泥中碱释放影响较大,而是否搅动及赤泥粒径对其影响较小;影响赤泥溶液中碱浓度及碱溶出率的因素依次为液固比、环境温度、初始溶液pH.研究结论可为解决桂西拜耳法赤泥对周边环境效应影响及脱碱提供必要的科学依据.     

拜耳法赤泥脱碱技术的研究现状

随着氧化铝工业的发展,赤泥的排放量及储量逐年增长,带来了愈发严重的生态环境问题。中国排放的赤泥主要为拜耳法赤泥,拜耳法的生产工艺特性导致拜耳法赤泥中具有多种碱性物质,其强碱性限制了赤泥在诸多领域的综合利用,降低拜耳法赤泥碱度成为了亟待解决的问题。本文对拜耳法赤泥碱性问题进行综述,讨论了赤泥脱碱技术研究的现状与相关脱碱机理。通过客观评价拜耳法赤泥碱性问题,寻找合适方法对碱性进行控制或脱除,以提高其综合利用率。     

高铝粉煤灰拜耳法溶出渣碱回收

针对高铝粉煤灰拜耳法溶出渣进行了脱碱工艺研究,考察了［n(C)/n(S)］(CaO与SiO₂物质的量比)、反应温度、反应时间、液固比及体系碱浓度等对脱碱的影响,同时考察了脱碱过程对氧化铝溶出率的影响.结果表明:添加石灰的方式可以实现高铝粉煤灰拜耳法溶出渣中氧化钠的脱除,并回收部分氧化铝;反应温度对氧化钠和氧化铝回收率均造成显著影响,而［n(C)/n(S)］仅对氧化钠的溶出率影响较大;在温度260℃、氧化钠质量浓度小于80g/L、液固比4、［n(C)/n(S)］为1.8、反应时间2h条件下,脱碱率为91.2%,氧化铝回收率为28.0%;拜耳渣脱碱过程物相由水合铝硅酸钠向水化石榴石及铁水化石榴石转变.     

一水硬铝石赤泥钙化转型过程的实验研究

针对拜耳法生产氧化铝过程中排放的高碱性赤泥无法大规模处理这一世界性难题,提出了钙化-碳化法处理赤泥新工艺.首先将赤泥进行钙化转型,脱去其中的碱;再将转型后的钙化赤泥与CO₂反应,回收赤泥中的氧化铝.并考察了温度、钙硅比及液固比等重要条件对赤泥钙化转型过程的影响.实验表明,一水硬铝石赤泥适宜的钙化条件为:温度160℃,钙硅物质的量比2.5∶1,液固比3∶1.钙化转型后,赤泥中的w(Na₂O)由6.70%降至0.35%.XRD分析表明,赤泥经钙化转型后原先含碱的物相消失,钙化过程产生的主要物相为水化石榴石.     

赤泥脱碱的研究

赤泥含碱量较大、易对环境造成污染,针对这一问题,本文阐述了目前已知的八种脱碱方法,分别对其脱碱效果进行分析,得出其应用价值,从而为赤泥脱碱提供技术支持,响应国家节能减排的号召,推动我国的可持续发展战略。     

中低品位贵州铝土矿石灰拜尔法溶出工艺

采用铝硅比为5.48的贵州中低品位一水硬铝石型铝土矿进行石灰拜尔法溶出实验,系统地研究石灰添加量、母液苛碱质量浓度和溶出温度等因素对溶出过程的影响。研究结果表明:随着石灰添加量的增大,溶出赤泥铝硅比和钠硅比均呈明显的下降趋势,增大石灰添加量对降低碱耗效果十分明显。贵州中低品位铝土矿石灰拜尔法适宜的溶出条件如下:石灰添加量为10%,配料分子比为1.45,循环母液苛碱质量浓度为200 g/L左右,溶出温度为270℃左右,溶出时间50 min,在此溶出条件下,溶出液苛性比1.40,赤泥铝硅比1.20,钠硅比0.38,氧化铝相对溶出率95%。     

采用烧结法处理高铁赤泥回收氧化铝

利用氧化铝热力学数据库,对高铁赤泥炉料烧成过程中的相关化学反应进行热力学计算,并在此基础上,研究烧成温度、烧成时间、炉料配比等烧成工艺条件对高铁赤泥炉料烧成效果的影响.研究结果表明赤泥炉料的配钙量可以在较宽的范围内变化,并且在烧成过程中可能生成不溶盐类,导致熟料中氧化铝的溶出率降低;延长烧成时间和增加配料铁酸钠含量均有利于烧结;高铁赤泥炉料的最佳配料是 熟料中Na2O·Fe2O3 质量分数为10%～12%,钙铁摩尔比为1.0～1.2;烧成工艺条件是温度为1 000～1 050 ℃,烧成时间为30～40 min.在最佳配料和烧成工艺条件下,当熟料中氧化铝含量为15%左右时,熟料中Al2O3 回收率可达85%～90%.     

生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥

对生物质松木锯末和烟煤还原焙烧高铁拜耳法赤泥进行对比试验研究,包括还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响.生物质松木锯末还原高铁拜耳法赤泥所需还原温度低而且还原时间短最终还原效果较好.试验通过热分析和X射线衍射、动力学研究结果揭示出生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥机理.同时确定了生物质松木锯末中低温还原的最佳还原条件.研究表明生物质松木锯末为赤泥质量分数的20%,还原温度为650℃,还原时间为30 min可将赤泥完全磁化.生物质松木锯末热重试验分析表明250~375℃温度区间为锯末热解的主要阶段,350℃左右热解速率达到最大,450℃后热解反应趋于平缓;烟煤热重试验表明300~700℃温度区间为烟煤热解的主要阶段,450℃左右热解速率达到最大,650℃后热解反应趋于平缓.动力学研究表明锯末在300~400℃区间热解表观活化能比烟煤热解表观活化能要低很多,说明在此温度范围内锯末比烟煤更加容易发生热解反应.生物质能够中低温还原高铁拜耳法赤泥,还原温度比煤基还原的还原温度低200℃左右.     

赤泥料浆化多级循环脱碱与碱回收处理工艺

以氧化铝工业排出赤泥为原料,研究高碱赤泥料浆化多级循环脱碱和碱回收联合处理工艺。经3个阶段的反应处理实验,结果表明:当料浆固含量为50%,w(CaO)=5%,陈化温度为70℃,过滤级数为4时,试样含水率低于25%,碱脱除率达79.43%,碱的质量分数为0.87%。     

响应面优化酸化赤泥的制备及其吸附环丙沙星的研究

为了提高赤泥的资源化利用和降低抗生素对环境的危害,以拜耳法赤泥为原料,以硫酸酸化时间、搅拌速率、赤泥添加浓度为自变量,以环丙沙星的吸附量为响应值建立响应面优化模型。利用Box-Behnken实验设计方法,确定酸化赤泥制备的最佳条件。采用扫描电镜、比表面积、X射线衍射以及能量色散X射线光谱分析对酸化赤泥进行表征。另外,研究了酸化赤泥吸附环丙沙星的影响因素和热力学函数。研究结果表明,赤泥添加浓度5 g/L、0.5 mol/L硫酸调节体系pH取6.0、100 r/min转速下搅拌9.18 h,得到的酸化赤泥在140 min内对30 mg/L浓度的环丙沙星吸附量达到最大4.84 mg/g。与赤泥相比,酸化赤泥的比表面积由10.96 m~2/g增加到17.44 m~2/g,内部平均孔径由40.93 nm增大为45.41 nm,有效活性物质由2.05%增加到19.04%,有效增强了酸化赤泥的吸附性能。酸化赤泥的吸附性能还与反应体系温度、pH值以及酸化赤泥的添加浓度等因素有关。     

中低品位铝土矿石灰拜耳法溶出的研究

对铝硅比为5.36的一水硬铝石型铝土矿进行了常规拜耳法和石灰拜耳法的溶出对比研究,主要分析了石灰添加量和预脱硅对铝土矿溶出赤泥成分的影响.结果表明,随着石灰添加量的增加,溶出赤泥的铝硅比呈明显的线性上升趋势,而钠硅比则呈下降趋势,且钙硅比小于2.0时,钠硅比呈近似直线迅速下降,当钙硅比大于2.0时,钠硅比变化逐渐变缓;石灰拜耳法溶出赤泥物相主要以水合铝硅酸钙为主,而常规拜耳法溶出赤泥主要以水合铝硅酸钠为主.预脱硅4 h可使溶出赤泥铝硅比从1.53降低到1.43,钙硅比可从0.28降低到0.24.     

低品位高硫铝土矿脱硅精矿溶出及微观结构演变

为有效开发与利用低品位高硫铝土矿,降低拜耳法流程中硫矿物的危害并提高氧化铝溶出率,采用高压溶出工艺考察苛碱质量浓度、时间、石灰添加量和温度对脱硅精矿溶出性能的影响。研究结果表明:最佳溶出条件为溶出条件为温度280°C,苛碱质量浓度245 g/L,时间70 min,石灰添加质量分数8%,在此条件下的相对溶出率为95.14%,比原矿和焙烧矿相对溶出率分别提高7.50%和9.77%,脱硅精矿溶出液中硫质量浓度为0.11 g/L,硫的实际溶出率为11.2%;脱硅精矿比表面积增大为31.25 m2/g,孔容和孔径分别增至0.0784 cm3/g和14.76 nm;氧化铝晶体[113]面在碱浸过程中晶粒粒径减小;脱硅精矿晶面间距减小,Al—O键长变大并存在0.185 4和1.971 0 nm 2种键长。     

石灰在高压溶出铝土矿时的作用

简要介绍了石灰在拜耳法溶出铝土矿过程中的作用，详细论述了石灰对铝矿物溶出过程的催化作用，并建立了催化机理及模型。在溶出赤泥中发现了羟基钛酸钙，并测出了它的晶体参数，同时还分析了碱耗降低的化学原因。     

基于铁矿物还原的拜耳法赤泥熟料烧结

利用铁化合物在熟料烧结过程中可被煤粉还原为单质铁的特性,实验研究赤泥炉料在还原烧结条件下的反应行为和性质。研究结果表明:在还原烧结条件下,赤泥熟料的熔化温度大于1 250℃,且烧结炉料的铁铝比(即Fe2O3与Al2O3的物质的量比n(Fe2O3)/n(Al2O3))对熟料的熔化温度和熟料中氧化铝的溶出率无显著影响,高铁赤泥熟料的烧结温度和烧结温度范围显著提高;还原烧结赤泥熟料中氧化铝和氧化钠的溶出率随烧结温度的升高而升高,而与炉料配煤质量分数和钙硅比之间存在极值性关系,适当提高炉料的碱比有利于提高熟料中Al2O3的溶出率;赤泥熟料还原烧结的适宜条件是:温度为1 200~1 250℃,炉料碱铝比NR≈1.10,钙硅比CR=1.6~1.7,配煤质量分数wc≈6%。在该还原烧结条件下,铁铝比n(Fe2O3)/n(Al2O3)为0.3的赤泥熟料中Al2O3的溶出率可达91%~93%,Na2O的溶出率大于92%。     

高铁赤泥悬浮磁化焙烧-弱磁选提铁工艺

高铁赤泥中的铁含量较多,是一种潜在的铁矿资源.因此,研发创新性工艺和技术以实现赤泥中铁的回收利用和赤泥减量很有必要.针对拜耳法高铁赤泥,制定了悬浮磁化焙烧-弱磁选的工艺流程,并研究了焙烧温度、焙烧时间、还原气CO浓度和总气量对磁化焙烧效果的影响.结果表明,在最佳焙烧条件下,焙烧矿经过弱磁选别,可获得磁选精矿TFe品位为56.40%,回收率为88.46%的指标.通过对原料和焙烧产品的XRD分析、铁的化学物相分析、SEM-EDS分析和VSM分析可知,赤泥中的弱磁性的赤铁矿在磁化焙烧过程中被还原成了强磁性的磁铁矿.     

使用CO2对拜尔法赤泥脱钠的无害化工艺

通过使用CO2脱钠实验对拜尔法赤泥脱钠无害化工艺进行探讨,以脱钠率为研究指标,分析反应温度、反应时间、固液比、CO2气流量和赤泥粒度5个因素对脱钠率的影响。研究结果表明,合理的脱钠工艺参数为：反应温度25℃、反应时间100min、固液比1/5、CO2气体流量0.8L/min和细磨的赤泥粒度;该工艺下的脱钠率为76.12%,残余Na2O含量为2.5%,NaHCO3溶液浓度约为4%。相比传统工艺,该处理工艺简单,经该工艺处理赤泥浆pH值由10.2降至7.1,实现了赤泥无害化,又降低了温室气体CO2排放,并可进行回收NaHCO3,有利于资源的循环利用。     

粉煤催化气化含碱灰渣与助剂煅烧脱碱

采取静态煅烧研究了助剂对8种无烟粉煤催化气化后的含碱灰渣中碱含量的影响,并在小型流化床中进行工业化过程模拟.结果表明:含碱灰渣脱碱率随助剂浓度的增大、煅烧温度的升高及时间的延长而提高;最佳的脱碱助剂均为高岭土,当其添加浓度为5%时,在870℃煅烧30-40 min,灰渣脱碱率即可接近100%,流化床煅烧与静态煅烧相近的实验结果为工程应用提供了理论依据;采用XRD及SEM对煅烧后的灰渣进行表征,揭示了助剂煅烧脱碱过程的实质,即在适宜煅烧温度下,助剂中被活化的主要物质SiO2、Al2O3和灰渣中熔融并分解的Na2CO3等发生化学反应转变为难溶于水的钠铝复合硅酸盐.