CN108516707B - 一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料 - Google Patents

一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料 Download PDF

Info

Publication number
CN108516707B
CN108516707B CN201810090930.9A CN201810090930A CN108516707B CN 108516707 B CN108516707 B CN 108516707B CN 201810090930 A CN201810090930 A CN 201810090930A CN 108516707 B CN108516707 B CN 108516707B
Authority
CN
China
Prior art keywords
red mud
curing agent
fly ash
ionic curing
cementing material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810090930.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108516707A (zh
Inventor
陈伟
杨腾飞
陈潇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201810090930.9A priority Critical patent/CN108516707B/zh
Publication of CN108516707A publication Critical patent/CN108516707A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108516707B publication Critical patent/CN108516707B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C04B7/243—Mixtures thereof with activators or composition-correcting additives, e.g. mixtures of fly ash and alkali activators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/14—Cements containing slag
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Abstract

本发明公开了一种用于赤泥激发胶凝材料的离子固化剂。该材料主要由层状双金属氢氧化物和氯化铵组成。其容重为：1170kg/m3～1230kg/m3；层状双金属氢氧化物占离子固化剂总含量的百分比为50％～60％，氯化铵占离子固化剂总含量的百分比为40％～50％；将本离子固化剂按总量百分比混合后以0.25～0.5％用量外掺入赤泥粉煤灰胶凝材料中，可以降低胶凝材料硬化体Na+离子和有害离子(Na、Cu、Pb、Cr、As)溶出量，消除环境污染风险，拓宽了赤泥等工业废弃物的使用领域。

Description

一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料
技术领域
本发明涉及工业固体废弃物处理技术领域，具体来说是一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料。
背景技术
氧化铝工业的快速发展伴随而来的赤泥排放及其危害日益严重。赤泥是铝工业最主要的固体废渣，是铝土矿经一系列物理化学反应过程制取氧化铝后剩余的固体废料，因外观显示为红色而得名。在我国，每生产1吨氧化铝，大约排放出1.0～1.8吨的赤泥。据估计，我国铝工业每年排放的赤泥大约有6000万吨。到目前为止，针对这些赤泥还没有有效的处理方法。筑坝堆存是赤泥主要的排放方式，然而赤泥堆场建设不仅占用大量土地，而且维护费高昂，增加了氧化铝生产成本，在雨季也容易造成坝库的坍塌，形成泥石流等地质灾害，带来环境和人身财产的损失。
赤泥的化学成分和矿物组成主要取决于铝土矿的成分，因氧化铝生产方法不同，可分为拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥。拜耳法冶炼氧化铝采用强碱NaOH溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝土矿，之后通过溶解、分离、结晶、焙烧等工序得到氧化铝。赤泥由于其生产工艺的特点，含有较高的pH值及碱含量。赤泥的pH值一般为10-13，浸出液的pH值甚至达到12-14，远远超过国家的排放标准GB5058-85《有色金属工业固体废弃物污染控制标准》。在冶炼氧化铝的过程中往往会加入一些含有重金属的溶剂从而提高溶出铝的品质。赤泥淋溶实验结果表明，淋溶液中常会检出Cr、Cd、Pb、Cu、As等有害离子。由于赤泥的化学碱难以脱除且含量大，又含重金属离子及其他多种杂质，对于赤泥的无害化利用一直难以进行，同时也限制了赤泥的大量利用，导致赤泥赤泥长期堆存。赤泥中的化学成分入渗土地易造成土地碱化、地下水污染，人们长期摄取这些物质，必然会影响身体健康。所以最大限度的减少赤泥的危害，已成为一项急需解决、迫在眉睫的难题。
赤泥中含有的碱性物质能够激发硅铝质玻璃体(粉煤灰，矿渣等)，从而产生强度，形成硬化体。然而，大量的碱仍旧残留于其中用于实际工程中往往会产生泛碱的现象，影响赤泥激发胶凝材料性能。发明专利CN201510629907.9公开了一种采用柠檬酸对赤泥脱碱的工艺(专利号：CN201510629907.9)。发明专利CN201520889647.4公开了一种赤泥脱碱的装置(专利号：CN201520889647.4)。以上专利公开的赤泥脱碱工艺和装置工艺复杂，残余Na+离子含量高，难以直接投入工程中应用。赤泥激发胶凝材料中含有大量Na+离子及有害离子，这些离子会随着雨水的冲刷而浸出，对土壤造成污染。发明专利CN201310732102.8公开了一种重金属离子固化剂(专利号：CN201310732102.8)，该固化剂由水泥、电石渣和水玻璃溶液组成，通过碱激发反应原理固化重金属离子。该固化剂用量较大，且无固化赤泥中Na+的能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种碱脱除效率高且能固化重金属离子的离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种离子固化剂，所述离子固化剂由层状双金属氢氧化物和氯化铵按下列质量百分比组成：层状双金属氢氧化物为50％～60％，氯化铵为40％～50％。
上述方案中，所述离子固化剂的容重为：1170kg/m3～1230kg/m3。
上述方案中，所述层状双金属氢氧化物为C-LDHs，具体采用Mg-Al-CO3型或Ca-Al-CO3型LDHs经500℃煅烧后冷却至室温制得。
上述方案中，所述NH4Cl的纯度≥99.0％，杂质NaCl≤0.2％，水不溶物≤0.02％，硫酸盐≤0.04％。
一种赤泥粉煤灰胶凝材料，所述赤泥粉煤灰胶凝材料包括外掺量占其质量百分比0.25％～0.5％的离子固化剂，所述离子固化剂为上述的离子固化剂。
上述方案中，所述赤泥粉煤灰胶凝材料包括赤泥、粉煤灰、脱硫石膏及石灰。
上述方案中，所述赤泥、粉煤灰、脱硫石膏及石灰的质量比为10:8:1:1。
上述方案中，所述赤泥为拜耳法赤泥。
本发明所得到的赤泥激发胶凝材料与现有技术相比，pH≤12.5，且有害离子溶出完全符合《生活垃圾填满场控制标准》。Na+含量满足我国《生活饮用水卫生标准》中钠限值200ppm要求。NH4Cl属于强酸弱碱盐，在溶液中水解呈酸性，产生一定量的H+。水解产生的H+一方面与赤泥含有的强碱发生中和反应，降低了pH值，另一方面NH4 +可对赤泥中的Na+发生离子交换作用使得钠离子大量转移，减少了赤泥中Na+的含量，且NH4Cl水解出的H+不足以破坏赤泥粉煤灰胶凝材料的硅铝质矿物成分。
本发明具有以下有益效果：
1、用作赤泥激发胶凝材料的离子固化剂，用量仅占胶凝材料的0.25％～0.5％，价格低廉。
2、采用外掺的方式加入原材料中，工艺简单，便于操作。
3、可以有效固化胶凝材料硬化体Na+离子和有害离子(Cu、Pb、Cr、As)溶出量，消除环境污染风险，拓宽赤泥等工业废弃物的使用领域。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照实施例详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1
本实施例提供一种离子固化剂，所述离子固化剂包括层状双金属氢氧化物：25g，氯化铵25g。
本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料为赤泥12kg，粉煤灰6kg，脱硫石膏1kg，石灰1kg，离子固化剂50g(层状双金属氢氧化物25g，氯化铵25g)，所需水量为4.53kg。
该赤泥粉煤灰胶凝材料的制备步骤如下：
a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。
b、称取固体原材料总含量0.25％离子固化剂并以外掺的方式加入混合均匀。
c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。
实施例2
本实施例提供一种离子固化剂，所述离子固化剂包括层状双金属氢氧化物：30g，氯化铵20g。
本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料为赤泥12kg，粉煤灰6kg，脱硫石膏1kg，石灰1kg，离子固化剂50g(层状双金属氢氧化物30g，氯化铵20g)，所需水量为4.57kg。
该赤泥粉煤灰胶凝材料的制备步骤如下：
a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。
b、称取固体原材料总含量0.25％离子固化剂并以外掺的方式加入混合均匀。
c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。
实施例3
本实施例提供一种离子固化剂，所述离子固化剂包括层状双金属氢氧化物：60g，氯化铵40g。
本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料为赤泥12kg，粉煤灰6kg，脱硫石膏1kg，石灰1kg，离子固化剂100g(层状双金属氢氧化物60g，氯化铵40g)，所需水量为4.57kg。
该赤泥粉煤灰胶凝材料的制备步骤如下：
a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。
b、称取固体原材料总含量0.5％离子固化剂并以外掺的方式加入混合均匀。
c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。
实施例4
本实施例提供一种离子固化剂，所述离子固化剂包括层状双金属氢氧化物：50g，氯化铵50g。
本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料为赤泥12kg，粉煤灰6kg，脱硫石膏1kg，石灰1kg，离子固化剂100g(层状双金属氢氧化物50g，氯化铵50g)，所需水量为5.94kg。
该赤泥粉煤灰胶凝材料的制备步骤如下：
a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。
b、称取固体原材料总含量0.5％离子固化剂并以外掺的方式加入混合均匀。
c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。上述实施例的有害离子溶出含量测试结果见下表1。
表1本发明的有害离子溶出含量
单位：mg/L
Figure GDA0001728954860000041
注*：ND代表未检测出
上面结合实施例对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种离子固化剂，其特征在于，所述离子固化剂由层状双金属氢氧化物和氯化铵按下列质量百分比组成：层状双金属氢氧化物为50%~60%，氯化铵为40%~50%，所述层状双金属氢氧化物为C-LDHs，具体采用Mg-Al-CO3型或Ca-Al-CO3型LDHs经500℃煅烧后冷却至室温制得，所述NH4Cl的纯度≥99.0%，杂质NaCl≤0.2 %，水不溶物≤0.02%，硫酸盐≤0.04%。
2.如权利要求1所述的离子固化剂，其特征在于，所述离子固化剂的容重为：1170kg/m3~1230kg/m3。
3.一种赤泥粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述赤泥粉煤灰胶凝材料包括外掺量占其质量百分比0.25%~0.5%的离子固化剂，所述离子固化剂为权利要求1或2所述的离子固化剂。
4.如权利要求3所述的赤泥粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述赤泥粉煤灰胶凝材料包括赤泥、粉煤灰、脱硫石膏及石灰。
5.如权利要求4所述的赤泥粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述赤泥、粉煤灰、脱硫石膏及石灰的质量比为10:8:1:1。
6.如权利要求3所述的赤泥粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述赤泥为拜耳法赤泥。
CN201810090930.9A 2018-01-30 2018-01-30 一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料 Active CN108516707B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810090930.9A CN108516707B (zh) 2018-01-30 2018-01-30 一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810090930.9A CN108516707B (zh) 2018-01-30 2018-01-30 一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108516707A CN108516707A (zh) 2018-09-11
CN108516707B true CN108516707B (zh) 2020-08-04

Family

ID=63432698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810090930.9A Active CN108516707B (zh) 2018-01-30 2018-01-30 一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108516707B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109985496B (zh) * 2019-03-22 2021-07-23 昆明理工大学 一种铵强化赤泥矿浆烟气脱硫的方法
CN110451840B (zh) * 2019-08-23 2021-11-30 中铁二院工程集团有限责任公司 一种复合式密实剂
CN115259724B (zh) * 2022-07-26 2023-03-17 山东大学 一种赤泥的碱固化剂、胶凝材料及其制备方法
CN115415292B (zh) * 2022-09-29 2024-04-09 武汉理工大学 一种赤泥湿法脱碱方法及处理系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1697272A1 (en) * 2003-12-24 2006-09-06 MT Aspiring Geochemistry Consultants Pty Ltd Porous particulate material for fluid treatment, cementitious composition and method of manufacture thereof
CN101624267A (zh) * 2009-08-11 2010-01-13 山西鑫秀工矿废渣利用有限公司 一种拜耳法赤泥的低温陶瓷固化剂
CN103834410A (zh) * 2013-12-27 2014-06-04 云南省环境科学研究院(中国昆明高原湖泊国际研究中心) 一种重金属固化剂及使用该重金属固化剂固化稳定化土壤重金属的方法
CN105170307A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 河南理工大学 一种赤泥柠檬酸脱碱工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100123101A1 (en) * 2007-04-26 2010-05-20 Toagosei Co., Ltd., Hydrotalcite compound, process for producing same, inorganic ion scavenger, composition, and electronic component-sealing resin composition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1697272A1 (en) * 2003-12-24 2006-09-06 MT Aspiring Geochemistry Consultants Pty Ltd Porous particulate material for fluid treatment, cementitious composition and method of manufacture thereof
CN101624267A (zh) * 2009-08-11 2010-01-13 山西鑫秀工矿废渣利用有限公司 一种拜耳法赤泥的低温陶瓷固化剂
CN103834410A (zh) * 2013-12-27 2014-06-04 云南省环境科学研究院(中国昆明高原湖泊国际研究中心) 一种重金属固化剂及使用该重金属固化剂固化稳定化土壤重金属的方法
CN105170307A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 河南理工大学 一种赤泥柠檬酸脱碱工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN108516707A (zh) 2018-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108516707B (zh) 一种离子固化剂及赤泥粉煤灰胶凝材料
CN103011726B (zh) 一种铅锌冶炼废渣的固化处理工艺
CN101624267B (zh) 一种拜耳法赤泥的低温陶瓷固化剂
CN101209873B (zh) 含六价铬废渣的铬分离回收法
CN100579931C (zh) 一种超缓凝水泥
CN107628632B (zh) 一种利用粉煤灰制备絮凝剂聚合氯化铝的方法
CN104386720B (zh) 一种从高硅含铝矿物原料中酸碱联合提取氧化铝的方法
CN106006688B (zh) 一种钙化‑碳化一步法处理拜耳法赤泥的方法
CN112408821A (zh) 利用赤泥、铝灰生产高铁硫铝酸盐水泥的方法
CN105502974B (zh) 一种镍矿冶金渣的处理和利用方法
CN101948142A (zh) 一种利用煤矸石生产污泥调质剂的方法
CN113968716A (zh) 一种电解锰渣无害化处置方法
CN112830699B (zh) 一种水泥掺合料、制备方法及应用
CN109336236B (zh) 一种赤泥制备铝铁絮凝剂的方法
CN111825408A (zh) 利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂及其使用方法
CN112725629A (zh) 一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法
CN112456620A (zh) 一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法
CN104843750B (zh) 一种将拜耳法赤泥中铝从水化石榴石物相转化成氧化铝物相的方法
CN113648586A (zh) 一种电解锰渣湿法无害化处理方法
CN105218064B (zh) 一种以赤泥砷污染土壤为主材的免烧砖
CN105217825B (zh) 一种含氟重金属废水的分段处理方法
CN102828034A (zh) 一种利用低品位氧化锌矿氨法脱碳生产高纯氧化锌的方法
CN108218259A (zh) 利用电解锰渣作缓凝剂制备混凝土的方法及由其制备的混凝土
CN107445532A (zh) 过硫电解锰渣混凝土及其制备方法
CN109402386B (zh) 一种促进赤泥铁铝回收的复合添加剂及其制备、使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant