CN109626849A - 一种拜耳法赤泥回填的方法 - Google Patents

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张廷安
吕国志
张子木
王艳秀
张伟光
刘燕
豆志河
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • 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
    • 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
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    • 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

本发明公开了一种拜耳法赤泥回填的方法，属于环境保护技术领域，包括如下步骤：将拜耳法生产氧化铝产生赤泥，与聚氯乙烯生产过程产生的电石渣及水混合，经保温反应和固液分离后，液相返回拜耳法系统，固相通过添加凝胶剂处理后，转化为硅酸盐凝胶，并作为矿坑填料回填使用。本发明方法可实现拜耳法赤泥和电石渣的综合处理，处理后的赤泥直接进行回填处理，解决了拜耳法赤泥和电石渣的堆存问题，具有显著的环保、经济意义。

Description

一种拜耳法赤泥回填的方法
技术领域：
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种拜耳法赤泥回填的方法。
背景技术：
铝是我国有色金属冶金行业中的支柱产业，截止2017年，我国原铝产能达到3000万吨以上，氧化铝产能接近7000万吨，占全球产量的50％左右。目前我国氧化铝80％以上是采用拜耳法生产的，铝土矿中的含硅相在拜耳法生产氧化铝过程中会转化水合硅铝酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，即矿物中1公斤的氧化硅与0.608公斤的碱结合，产生的高碱赤泥无法应用于水泥等大宗工业之中。
干法乙炔生产聚氯乙烯过程中会产生大量的电石渣，电石渣是电石水解反应的副产品，主要化学成分为Ca(OH)2，具有很强的碱性，并含有硫化物、磷化物及其它杂质。采用干法生乙炔生产1吨PVC树脂可产生1.8-2吨电石渣，是PVC树脂生产过程中最大的废渣。
电石渣运用于氧化铝生产有很多公司进行过试研究，例如公开号为CN101708859B的中国发明专利公开了一种电石渣代替石灰用于拜耳法氧化铝生产的工艺。虽然电石渣的成分主要是Ca(OH)2，与熟石灰成分一样，但是由于活性的问题，电石渣代替石灰影响比较大，造成氧化铝溶出效果变差等问题。公开号为CN104988304A的中国发明专利将赤泥、电石渣和还原剂混合后进行焙烧处理，经分离回收其中的铁，该方法需经过高温处理，能耗较高。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种拜耳法赤泥回填的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种拜耳法赤泥回填的方法，包括以下步骤：
(1)将拜耳法赤泥、电石渣与水混合，形成浆料，在20～160℃的搅拌混合条件下，反应5～120min，生成矿浆，其中，所述的电石渣与赤泥的添加比例按照：浆料中氧化钙与氧化硅组分的质量比为(1～5)∶1添加，水的添加比例按照：浆料的液固比为(2～15)∶1添加；
所述的步骤(1)中，混合浆料主要反应如下：
Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O+Ca(OH)2→3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O+NaOH(1)
(2)将反应后得到的矿浆进行固液分离，获得液相和固相，其中，液相返回拜耳法系统，固相处理后形成硅酸盐凝胶，用于矿坑回填，具体处理过程为：将固相与凝胶剂混合，形成硅酸盐凝胶。
所述的步骤(2)中，凝胶剂为盐酸、硫酸铵、水玻璃或膨润土中的一种或几种，凝胶剂的添加量为固相总质量的1～20％。
所述的步骤(2)中，固相中氧化钠含量低至0.73％以下。
本发明的有益效果：
(1)本发明的拜耳法赤泥回填的方法可同时消纳拜耳法赤泥和聚氯乙烯产生的电石渣，实现多种固废协同处理；
(2)采用本发明的方法获得的尾渣固相可直接用作矿坑回填，同时解决矿坑和尾渣处置问题。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例1～5中采用的赤泥成分按质量百分比为：Al2O3 18.15％，SiO217.17％，Na2O 6.73％，Fe2O3 25.14％，余量为酌减水、TiO2及其他杂质；
本发明实施例1～5中采用的电石渣成分按质量百分比为：CaO 66.44％，SiO23.01％，Al2O3 3.79％，Fe 0.31％，其余为化合水及其他杂质。
实施例1
一种拜耳法赤泥回填的方法，包括以下步骤：
将拜耳法赤泥、电石渣及清水混合，形成混合浆料，在20℃的搅拌混合条件下反应120min。其中，电石渣与赤泥的混合比例按照：浆料中氧化钙与氧化硅组分的质量比为5∶1添加，清水的添加比例按照：浆料的液固比为2∶1添加。将反应后得到的矿浆固液分离，所得的液相返回拜耳法系统，所得的固相中氧化钠含量降至0.73％，固相与盐酸混合后，作为矿坑填料回填使用，盐酸添加量按HCl质量占固相总质量的1％添加。
实施例2
一种拜耳法赤泥回填的方法，包括以下步骤：
将拜耳法赤泥、电石渣及清水混合，形成混合浆料，在160℃的搅拌混合条件下反应5min。其中，电石渣与赤泥的混合比例按照：浆料中氧化钙与氧化硅组分的质量比为1∶1添加，清水的添加比例按照：浆料的液固比为15∶1添加。将反应后得到的矿浆固液分离，所得的液相返回拜耳法系统，所得的固相中氧化钠含量降至0.52％，固相与盐酸、硫酸铵混合后，作为矿坑填料回填使用，其中盐酸与硫酸铵的质量比为6∶4，盐酸中HCl与硫酸铵的总质量在固相中总质量的占比为10％。
实施例3
一种拜耳法赤泥回填的方法，包括以下步骤：
将拜耳法赤泥、电石渣及清水混合，形成混合浆料，在120℃的搅拌混合条件下反应30min。其中，电石渣与赤泥的混合比例按照：浆料中氧化钙与氧化硅组分的质量比为3∶1添加，清水的添加比例按照：浆料的液固比为5∶1添加。将反应后得到的矿浆固液分离，所得的液相返回拜耳法系统，所得的固相中氧化钠含量降至0.35％，固相与水玻璃混合后，作为矿坑填料回填使用，其中水玻璃在固相中总质量的占比为5％。
实施例4
一种拜耳法赤泥回填的方法，包括以下步骤：
将拜耳法赤泥、电石渣及清水混合，形成混合浆料，在80℃的搅拌混合条件下反应60min。其中，电石渣与赤泥的混合比例按照：浆料中氧化钙与氧化硅组分的质量比为3∶1添加，清水的添加比例按照：浆料的液固比为10∶1添加。将反应后得到的矿浆固液分离，所得的液相返回拜耳法系统，所得的固相中氧化钠含量降至0.27％，固相与盐酸、膨润土混合后，作为矿坑填料回填使用，其中盐酸与膨润土的质量比为1∶9，盐酸中HCl与膨润土的总质量在固相中总质量的占比为20％。
实施例5
一种拜耳法赤泥回填的方法，包括以下步骤：
将拜耳法赤泥、电石渣及清水混合，形成混合浆料，在130℃的搅拌混合条件下反应60min。其中，电石渣与赤泥的混合比例按照：浆料中氧化钙与氧化硅组分的质量比为5∶1添加，清水的添加比例按照：浆料的液固比为15∶1添加。将反应后得到的矿浆固液分离，所得的液相返回拜耳法系统，所得的固相中氧化钠含量降至0.13％，固相与盐酸、膨润土混合后，作为矿坑填料回填使用，其中盐酸与膨润土的质量比为2∶8，盐酸中HCl与膨润土的总质量在固相中总质量的占比为12％。

Claims (3)

1.一种拜耳法赤泥回填的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将拜耳法赤泥、电石渣与水混合，形成浆料，在20～160℃的搅拌混合条件下，反应5～120min，生成矿浆，其中，所述的电石渣与赤泥的添加比例按照∶浆料中氧化钙与氧化硅组分的质量比为(1～5)∶1添加，水的添加比例按照∶浆料的液固比为(2～15)∶1添加；
(2)将反应后得到的矿浆进行固液分离，获得液相和固相，其中，液相返回拜耳法系统，固相处理后形成硅酸盐凝胶，用于矿坑回填，具体处理过程为：将固相与凝胶剂混合，形成硅酸盐凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥回填的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，凝胶剂为盐酸、硫酸铵、水玻璃或膨润土中的一种或几种，凝胶剂的添加量为固相总质量的1～20％。
3.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥回填的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，固相中氧化钠含量低至0.73％以下。
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