CN104823748A

CN104823748A - 一种利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法及其得到的人造土壤组合物

Info

Publication number: CN104823748A
Application number: CN201510228173.3A
Authority: CN
Inventors: 韩桂洪; 黄艳芳; 刘炯天; 刘路路; 柴文翠; 邢龙杰
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: CN104823748B

Abstract

一种利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法及其得到的人造土壤组合物，属于资源综合利用及环保领域，以拜耳法生产氧化铝直接排放的高碱赤泥浆液为主要原料，风化煤或褐煤为改良剂，胶磷矿粉为调节剂；将分别占赤泥干重质量20～50%的风化煤或褐煤、5～10%的胶磷矿粉加入赤泥浆液中，搅匀形成混合浆；熟化，经部分脱水制得人造土壤组合物。采用本发明的技术方案，赤泥浆液的碱度得到了大幅度的中和，矿浆的pH从12以上下降到6～7.5之间，有机质含量大幅提高；赤泥不再需要浓缩、脱水、堆存，冶炼排放的赤泥浆液可以直接用于本技术方案，节省赤泥坝或堆存场的建设投资；与单一赤泥相比，本发明产品种植耐碱草效果良好。

Description

一种利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法及其得到的人造土壤组合物

技术领域

本发明属于资源综合利用及环保领域，涉及一种利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法及其得到的人造土壤组合物。

背景技术

赤泥是拜耳法氧化铝生产排出的废渣，平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。我国每年产生的赤泥达3000万吨以上。赤泥呈强碱性，赤泥浆液的碱度高达25000mg/L。研究表明，赤泥对土壤的盐碱化作用十分强烈，作物无法在赤泥堆场上正常生长，并且使得附近土壤板结。高碱度的赤泥浆液渗入地下或进入地表水，使水体pH值升高，造成严重的水污染。赤泥堆存量不断增大，占用了大量土地，也造成越来越严重的环境污染，赤泥（含附液）的综合利用及赤泥堆场的环境修复成为铝工业可持续发展亟需解决的难题。

国内针对赤泥对土地占用、环境危害等问题非常重视，在赤泥的综合利用方面开展了大量的研究。一部分研究者重点将赤泥中有用铁、铝元素回收利用。例如，邹建明等在“赤泥回收利用的方法”（CN102531440A）中，采用还原剂将赤泥中的含铁颗粒还原回收利用铁；高建阳等在“一种利用拜耳法赤泥砂生产铁精矿的方法”（CN101831560A）中，铁元素有效利用率可达到90％以上。另一部分学者利用赤泥中的钙、硅、铝制备相关材料。例如，曾左桥等在“一种拜尔法赤泥的综合利用方法”（CN101440324A）中，将赤泥用作型煤的粘合剂、除硫剂和除氟剂；段广彬等在“一种利用脱碱赤泥和赤泥选铁尾矿制备的无机复合板及制备方法”（CN104119052A）中，利用赤泥制备建筑用复合板；郑同华在“一种利用赤泥制备除砷复合材料的工艺”（CN103880143A）中，使用赤泥浆液制备复合材料。虽然上述方法为赤泥的有效利用提供了技术支持，但是现有方法或者技术尚不能大规模的利用赤泥，赤泥综合利用率仅有40%，主要原因归纳为：一是成本太高；二是处理量小；三是产生二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法及其得到的人造土壤组合物。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法，以拜耳法生产氧化铝直接排放的高碱赤泥浆液为主要原料，风化煤或褐煤为改良剂，胶磷矿粉为调节剂；将分别占赤泥干重质量20～50%的风化煤或褐煤、5～10%的胶磷矿粉加入赤泥浆液中，搅匀形成混合浆；熟化，经部分脱水制得人造土壤组合物。

较好地，所述高碱赤泥浆液固含量为20-30%，浆液的pH>12.5，赤泥颗粒粒度-200目>90%，赤泥（干基）中Na₂O含量>5wt%。

所述风化煤或褐煤中游离腐植酸含量>35wt%，总酸基含量>6mmol/g，粒度-200目>90%，灰分含量<30wt%。

所述胶磷矿粉含磷（P₂O₅）>15wt%，粒度-200目>90%。

所述熟化是指混合浆在自然条件下熟化6～12小时。

经熟化后的混合浆，需脱水处理并保持水分在20-30重量%。

上述制备方法得到的人造土壤组合物。

若无特别指出，本发明中的wt%均指质量分数。

采用上述技术方案，赤泥浆液的碱度得到了大幅度的中和，矿浆的pH从12以上下降到6～7.5之间，有机质含量大幅提高；赤泥不再需要浓缩、脱水、堆存，冶炼排放的赤泥浆液可以直接用于本技术方案，节省赤泥坝或堆存场的建设投资；与单一赤泥相比，本发明人造土壤组合物种植耐碱草效果良好。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

对照例1：实验所用高碱赤泥浆液的固含量为20%，浆液的pH为12.8，赤泥颗粒粒度-200目为92%，赤泥（干基）中Na₂O含量为5.58wt%。赤泥（干基）的其它物化特性如表1和表2所示。

表1 赤泥（干基）的其它化学组成（wt%）

表2 赤泥（干基）的其它物性

将长势旺盛的耐碱草移植到赤泥中，每周浇一次水，两周后耐碱草枯萎死亡。

实施例1：实验用高碱赤泥的物性见对照例。

实验用改良剂为褐煤，其游离腐植酸含量为42wt%，总酸基含量为10mmol/g，粒度-200目为97%，灰分含量为27wt%。

实验用胶磷矿粉含磷(P₂O₅)为21.5wt%，MgO含量为4.5wt%，SiO₂含量为20.0wt%，粒度-200目为95%。

工艺流程如图1所示，将分别占赤泥质量（干重）45%的褐煤、5%的胶磷矿粉加入赤泥浆液中，机械搅拌均匀形成混合浆，熟化12小时，经部分脱水，即成为含水量为20重量%的人造土壤组合物，其物化特性如表3所示。

表3 应用本实施例后的人造土壤组合物物性

将长势旺盛的耐碱草移植到本实施例人造土壤组合物中，每周浇一次水，两周后耐碱草逐渐恢复生长，四周后耐碱草超过原土种植的长势。

实施例2：实验用高碱赤泥的物性见对照例

实验用改良剂为风化煤，其游离腐植酸含量为37wt%，总酸基含量为8mmol/g，粒度-200目为95%，灰分含量为30wt%。

实验用胶磷矿粉含磷(P₂O₅)为18wt%，MgO含量为3.8wt%，SiO₂含量为25.0wt%，粒度-200目为95%。

将分别占赤泥质量（干重）50%的风化煤、8%的胶磷矿粉加入赤泥浆液中，机械搅拌均匀形成混合浆，熟化6小时，经部分脱水，即成为含水量为30重量%的人造土壤组合物，其物化特性如表4所示。

表4 应用本实施例后的人造土壤组合物物性

将长势旺盛的耐碱草移植到本实施例人造土壤组合物中，每周浇一次水，两周后耐碱草逐渐恢复生长，六周后耐碱草超过原土种植的长势。

Claims

1. 一种利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法，其特征在于：以拜耳法生产氧化铝直接排放的高碱赤泥浆液为主要原料，风化煤或褐煤为改良剂，胶磷矿粉为调节剂；将分别占赤泥干重质量20～50%的风化煤或褐煤、5～10%的胶磷矿粉加入赤泥浆液中，搅匀形成混合浆；熟化，经部分脱水制得人造土壤组合物。

2. 根据权利要求1所述的利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法，其特征在于：所述高碱赤泥浆液固含量为20-30%，浆液的pH>12.5，赤泥颗粒粒度-200目>90%，赤泥干基中Na₂O含量>5wt%。

3. 根据权利要求1所述的利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法，其特征在于：风化煤或褐煤中游离腐植酸含量>35wt%，总酸基含量>6mmol/g，粒度-200目>90%，灰分含量<30wt%。

4. 根据权利要求1所述的综合利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法，其特征在于：所述胶磷矿粉含磷>15wt%，粒度-200目>90%。

5. 根据权利要求1所述的利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法，其特征在于：所述熟化是指混合浆在自然条件下熟化6～12小时。

6. 根据权利要求1所述的利用拜耳法赤泥制备人造土壤组合物的方法，其特征在于：经熟化后的混合浆，需脱水处理并保持水分在20-30重量%。

7. 权利要求1至6任一所述的制备方法得到的人造土壤组合物。