鋁廠赤泥脫堿固硫制備燒結(jié)磚研究.pdf

1、赤泥是煉鋁工業(yè)的廢料。生活中對(duì)鋁制品的需求極大地刺激了煉鋁行業(yè)的發(fā)展，赤泥的排放量日益增多。赤泥由于煉鋁工藝中大量使用NaOH而顯強(qiáng)堿性，由于鋁土礦成分復(fù)雜，提煉Al2O3后的赤泥成分同樣復(fù)雜，并隨產(chǎn)地的不同而成分、含量不同，導(dǎo)致赤泥尚無(wú)統(tǒng)一高效的處理方式。目前，全球范圍內(nèi)一般將赤泥堆積存放，日積月累后筑磊成壩，存在巨大的安全隱患。一旦壩體破損坍塌，強(qiáng)堿性赤泥傾瀉而出，污染生態(tài)環(huán)境。
　　本論文測(cè)定了赤泥的的含水率、pH、密度等物

2、化性質(zhì)。通過(guò)單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)以及多次洗脫試驗(yàn)研究赤泥的脫堿性能。同時(shí)，對(duì)赤泥進(jìn)行固硫研究，考慮燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間和空氣流量對(duì)赤泥中硫的釋放的影響，而后添加固硫劑，以及金屬添加劑，探討固硫劑以及金屬添加劑對(duì)赤泥中硫的固定的影響。往原赤泥和脫堿后赤泥中添加一定量的頁(yè)巖，將其制備為燒結(jié)磚，對(duì)磚體抗拆性能、凍融性能、泛霜情況等進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)論如下：
　　赤泥脫堿試驗(yàn)：
　　(1)赤泥中Na、K總量分別為4.65％、0.32%。

3、試驗(yàn)使用CaO作為脫堿劑，其對(duì)Na+、K+的溶出率分別為55.35%、35.44%。
　　(2)單因素試驗(yàn)結(jié)果表明：赤泥脫堿的最佳條件為：赤泥粒徑0.075-0.15mm、液固比為5、溫度為100℃、洗脫時(shí)間2h、CaO添加量為16%。此時(shí)，Na+、K+的溶出率分別為73.29%、52.35%。
　　(3)經(jīng)掃描電鏡觀測(cè)脫堿前后赤泥形貌可知，脫堿后的赤泥較脫堿前表面光滑、邊緣清晰。經(jīng) XRD分析，赤泥的主要成分為石榴石、方解

4、石等。脫堿前后，赤泥中透長(zhǎng)石(KNa)(Si3Al)O8的衍射峰減弱，并出現(xiàn)了鈣霞石Na6Ca2Al6Si6O24(CO3)2?2H2O、珍珠云母CaAl2(Si2Al2)O10(OH)2的衍射峰。
　　(4)正交試驗(yàn)表明，對(duì)Na+的溶出度而言，影響脫堿率的因素主次為：脫堿溫度>脫堿劑摻量>粒徑>脫堿時(shí)間>液固比。其最佳方案為：溫度為90℃、脫堿劑摻量為12%、粒徑為0.6mm以上、時(shí)間為3h、液固比為4。此條件下Na+、K+溶出

5、率分別為75.83%，56.54%。
　　對(duì)K+的溶出度而言，影響脫堿率的因素主次為：脫堿劑摻量>脫堿溫度>脫堿時(shí)間>粒徑>液固比。其最佳方案為：脫堿劑摻量為12%、溫度為90℃、時(shí)間為3h、液固比為4、粒徑為0.075-0.15mm。該最佳試驗(yàn)方案Na+、K+溶出率分別為76.84%、57.38%。
　　(5)多次洗脫試驗(yàn)表明，將同一份赤泥進(jìn)行多次洗脫可以增大脫堿率。通過(guò)三次洗脫，Na+、K+溶出率可達(dá)90.32%、39.

6、28%。
　　赤泥固硫試驗(yàn)：
　　(1)赤泥的全硫量為0.14%，碘酸鉀對(duì)赤泥的滴定度為0.05665 m g/m L。
　　(2)在溫度600℃、燒結(jié)時(shí)間60 min、空氣流量0.4 m3/h的條件下，釋硫率可達(dá)95.27%。
　　(3)固硫率隨著CaO添加量的增大而增大，在600℃時(shí)，空白樣、0.1%CaO、0.2%CaO、0.3%CaO、0.4%CaO、0.5%CaO的固硫率最大可達(dá)78.31%，比空

7、>　　白值高54.38%。在添加相同量CaO的情況下，固硫率隨著溫度的升高而降低。
　　(4)金屬添加劑對(duì)CaO固硫效果的促進(jìn)作用不盡相同。其中以SiO2和Ba(NO3)2的綜合效果較好。1000℃下，添加SiO2、Ba(NO3)2的固硫率分別為53.22%、55.73%，遠(yuǎn)大于空白值38.17%。
　　(5)添加CaO的赤泥灼燒后XRD分析生成了Ca3Al2(SiO4)(OH)8、Al0.5Si0.75O2.25等Al-S

8、i-O化合物，阻止了CaSO4的分解，增大固硫率。赤泥制備燒結(jié)磚試驗(yàn)：
　　赤泥燒結(jié)磚的抗拆強(qiáng)度隨著頁(yè)巖添加量的增加而增大，添加20%的頁(yè)巖，赤泥磚抗拆強(qiáng)度為5.69Mpa。經(jīng)凍融后，赤泥燒結(jié)磚的質(zhì)量損失最大為1.27%，凍融性能合格。石灰爆裂后赤泥磚沒(méi)有增加新的裂紋。脫堿處理后赤泥燒結(jié)磚的泛霜情況優(yōu)于未脫堿赤泥燒結(jié)磚。
　　赤泥中含有大量的可利用資源，對(duì)赤泥減量化、無(wú)害化、資源化的研究可以從根本上解決赤泥堆積占用大量土地、