CN110465177B - 赤泥综合利用处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种赤泥综合利用处理方法。具体地，提出了使用赤泥作为烟气脱硫剂的烟气脱硫方法，及赤泥作为烟气脱硫剂的用途。此外，提出了使用脱硫后制得的脱碱赤泥的免烧砖制备方法和免烧砖。本发明提供了赤泥无害化处理和资源化利用的新途径。

Description

赤泥综合利用处理方法
技术领域
本发明涉及赤泥处理领域，特别涉及赤泥综合利用处理方法，更具体地，涉及一种烟气脱硫方法、赤泥的用途和、一种免烧砖制备方法和免烧砖。
背景技术
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣。因矿石品位、生产方法、技术水平而异，一般平均每生产1吨氧化铝将同时附带产出1至2吨赤泥。根据2017年底最新统计数据显示，我国赤泥已累计堆存量约5亿吨，并且每年仍新增排放数千万吨。然而，赤泥综合利用率仅为4％，远低于工信部和科技部2010年提出的赤泥综合利用率达20％的目标。随着铝产业的扩大和铝矿石品位的降低，赤泥的产量仍会逐年增加。
赤泥堆存既占用了大量的土地资源，又易造成环境影响和安全隐患，还将产生20至40元/吨的堆存成本。此外，《中华人民共和国环境保护税法》于2018年1月1日起施行，冶炼渣(包括赤泥)将以每吨25元的税额收取，进一步增大企业压力。因此，实现多渠道、大数量的赤泥无害化处理和资源化利用技术是氧化铝产业发展的关键技术之一。
对于赤泥的处理和利用，仍存在着巨大的发展需要。
发明内容
在一个方面，本发明提供一种烟气脱硫方法，其特征在于，使用赤泥作为烟气脱硫剂。
可选地，所述方法包括：
使水基赤泥浆液与烟气接触并反应，以将所述烟气中的二氧化硫脱除的步骤。
可选地，使所述水基赤泥浆液在含氧气氛下与所述烟气接触。
可选地，所述水基赤泥浆液的含固量为10％-20％。
可选地，所述水基赤泥浆液的pH为8-11。
可选地，所述方法还包括：
在所述水基赤泥浆液与所述烟气接触后，将所述水基赤泥浆液回收并脱水，以获得脱碱赤泥。
在另一个方面，本发明提供赤泥作为烟气脱硫剂的用途。
在又一个方面，本发明提供一种免烧砖制备方法，其特征在于，所述方法使用上述脱碱赤泥作为免烧砖原料。
可选地，所述方法包括：
配制混合浆料，所述混合浆料包括：上述脱碱赤泥、粉煤灰、石膏、活性引发料和水；
将所述混合浆料成型并干燥，以获得砖坯；以及
对所述砖坯进行蒸压养护，以获得免烧砖。
可选地，
所述混合浆料中包括：
所述脱碱赤泥50-75重量份；
粉煤灰15-25重量份；
石膏8-15重量份；和
活性引发料5-12份。
具体实施方式
为了实现多渠道大量赤泥的综合处理利用，提出了本发明。
赤泥具有高碱性特征，其成分包括大量的含有钠、钙、铁及铝等元素的碱性化合物，导致赤泥属于强碱性有害废渣。强碱性废渣的直接堆存会对堆存环境造成破坏。
发明人发现，赤泥的碱性成分可以作为有效的固硫成分，并进而发现赤泥适合用于烟气脱硫工艺。特别是，在将烟气脱硫的同时，实现了赤泥本身脱碱，大幅降低其碱性。这样，通过将赤泥作为烟气脱硫剂，同时实现了赤泥的资源化利用和无害化处理。发明人进一步发现，脱碱后的赤泥还可以应用于制备免烧砖，从而进一步实现赤泥的资源化综合利用。
在一方面，本发明提供一种烟气脱硫方法，其特征在于，使用赤泥作为烟气脱硫剂。
烟气广泛来自锅炉、工业炉窑、火电厂、炼焦、水泥厂、电解铝等多种工业部门。硫的氧化物是烟气中主要的环境污染物之一。烟气脱硫的目的主要是除去烟气中的二氧化硫。以往，烟气脱硫需要使用石灰石。
本发明的发明人发现，碱性的赤泥中存在多种可以与烟气中的二氧化硫反应从而将二氧化硫固定的物质，进而发现赤泥可以作为烟气脱硫剂，或称为固硫材料。
赤泥中的成分和二氧化硫发生的主要化学变化包括但不限于：
NaOH+SO2→Na2SO3+H2O (1)
Ca(OH)2+SO2→CaSO3↓+H2O (2)
Al(OH)3+SO2→Al2(SO3)3+H2O (3)
Fe(OH)3+SO2→Fe2(SO3)3+H2O (4)
SO3 2-+O2→SO4 2- (5)
CaSO3+O2→CaSO4↓ (6)
赤泥中的碱性成分，包括各种氧化物和氢氧化物，与二氧化硫反应，生成亚硫酸盐。亚硫酸盐还可以进一步与氧气反应生成硫酸盐。
通过反应，烟气中的二氧化硫被赤泥所吸收，同时中和反应消耗了赤泥中的碱性物质，并使得赤泥的碱性大大降低。
使用赤泥作为烟气脱硫剂的具体方式是使赤泥与烟气接触并反应。可以使用任何合适的方式使赤泥与烟气接触。本发明的烟气脱硫方法的一种实施方式是包括使水基赤泥浆液与烟气接触并反应，以将所述烟气中的二氧化硫脱除的步骤。水基赤泥浆液的形式利于赤泥分散从而与烟气充分接触，并且其中所含的水也可以用于溶解和吸收二氧化硫。水基赤泥浆液是通过将赤泥分散在水基流体中形成的浆液。
使水基赤泥浆液与烟气接触的一种示例性方式是在吸收塔中使浆液从上向下喷淋，并且同时使烟气从下向上运动，从而使二者充分接触。上述方式可以通过常规的吸收塔进行。
水基赤泥浆液与烟气接触优选在含氧气氛下进行。如上所述，氧气的存在可以将亚硫酸根氧化为硫酸根，从而使硫更加固定。
本发明的水基赤泥浆液的含固量优选为10％-20％。此含固量范围的优点在于可以得到流动性、分散性和浓度均比较好的水基赤泥浆液。
优选地，所述水基赤泥浆液的pH为8-11。这样的碱性范围有利于二氧化硫的充分吸收。
水基赤泥浆液的含固量和pH均可以通过添加的水量进行调节。
水基赤泥浆液与烟气接触的时间和具体方式可以根据实际情况调节，从而有效地除去烟气中的硫，并且尽可能地消除赤泥的碱性。
本发明的方法还可以包括在水基赤泥浆液与所述烟气接触后，将水基赤泥浆液回收并脱水，以获得脱碱赤泥。与烟气接触后的水基赤泥浆液中碱性降低，并且其中生成了亚硫酸盐和硫酸盐成分。可以采用常规的方法进行回收利脱水。相对于未脱碱的赤泥，脱碱赤泥即使直接堆存，对环境危害也较小。而且，脱碱赤泥可以进一步用于其他用途，例如制备免烧砖。
本发明提出了赤泥作为烟气脱硫剂的用途。赤泥作为烟气脱硫剂的用途是赤泥的新用途，为赤泥的资源化利用找到了新的途径。此外，脱硫后的赤泥碱性降低，不再是强碱性废渣，有利于环保，还可以用于制备免烧砖，进一步实现了资源化利用。
本发明提供一种免烧砖制备方法，其特征在于，所述方法使用上述脱碱赤泥作为免烧砖原料。免烧砖是无需高温煅烧便可制造的砖。免烧砖具有节能环保的优点。脱碱后的赤泥中的主要成分为硫酸钙、硅酸盐以及部分铝铁氧化物，适于作为免烧砖原料。由脱碱赤泥制得的免烧砖符合免烧砖的国家标准。
在一个实施方案中，所述免烧砖制备方法包括：
配制混合浆料，所述混合浆料包括：上述脱碱赤泥、粉煤灰、石膏、活性引发料和水；
将所述混合浆料成型并干燥，以获得砖坯；以及
对所述砖坯进行蒸压养护，以获得免烧砖。
除了脱碱赤泥，还使用粉煤灰、石膏、活性引发料来制备用于免烧砖的混合浆料。免烧砖的制备过程中无需烧制步骤。通过将压制好的砖坯干燥和蒸压养护，即可得到免烧砖。
优选地，混合浆料中包括：
所述脱碱赤泥50-75重量份；
粉煤灰15-25重量份；
石膏8-15重量份；和
活性引发料5-12份。
上述配比的优点在于使免烧砖的结构更加致密，其抗压能力更高。
为了砖坯成型，混合浆料中还包括适量的水。
上述混合浆料仅是示例性的免烧砖制备方法。可以采用其他成分与脱碱赤泥一起作为原料制备免烧砖。
本发明的烟气脱碱和免烧砖制备方法可以通过各种可行的方式进行。在一个实施方案中，从氧化铝行业工艺末端引出赤泥浆液，进行初步过滤后供浆到浆液箱。将原赤泥浆加入水，调至含固量10至20％。随后，在吸收塔内进行脱硫处理。调节浆液循环流量，保持液气比为7至20L/m3。浆液进入吸收塔由喷嘴喷出，浆液在吸收塔中自上而下与烟气接触进行脱硫反应，再流至吸收塔底部。在吸收塔底部由氧化风机鼓入空气，空气中氧气成分将脱硫后浆液中的亚硫酸盐进一步氧化，转化为具有稳定性的硫酸盐。脱硫完成后的浆液由排污口排出进行脱水，得到脱碱赤泥作为免烧砖制备原料。其后，将脱碱后的赤泥渣应用于制备免烧砖，其重量组分如下：脱水脱碱赤泥50至75份，粉煤灰15至25份，石膏8至15份，活性引发料5至12份。按上述比例加入赤泥、粉煤灰、石膏、活性引发料，加入水充分搅拌混合均匀，再持续搅拌20至25min，保证充分混合。将制得的混合料输送至压制磨具内，通过挤压成型为砖坯。将砖坯在自然条件下砖坯静置15至20小时干燥，再送入蒸压反应釜于50至150℃，0.5-1MPa压力下蒸压养护1.5至3小时，制得免烧砖成品。
本发明提出将高碱性的赤泥应用于烟气脱硫，同时实现赤泥脱碱。再根据赤泥中含有硅、铝、铁、钙等化合物，将脱硫后的赤泥渣应用于制备免烧砖，实现赤泥的资源化综合利用。
以下通过实施例，进一步说明本发明。
实施例1：
向氧化铝制备工艺排出的赤泥浆液加入水并均匀混合，将赤泥浆液含固量控制在10％，pH约为11左右。在吸收塔中，从塔顶喷淋赤泥浆液，并且从塔底向上通入烟气。烟气中SO2初始浓度为3500mg/L。调节浆液流量，保持液气比为10L/m3。通过对脱硫尾气中二氧化硫浓度的在线监测和记录，吸收后烟气中二氧化硫的浓度为110mg/L，据此计算二氧化硫的去除率为96.8％。
将使用过的赤泥进行脱水处理，用于进行免烧砖制备。其重量组分如下：脱水脱碱赤泥50份，粉煤灰25份，石膏15份，活性引发料5份。按上述比例加入赤泥、粉煤灰、石膏、活性引发料，加入水充分搅拌混合均匀，再持续搅拌20min。将制得的混合料输送至压制磨具内，通过挤压成型为砖坯。将砖坯在自然条件下干燥15小时，再送入蒸压反应釜，在60℃，0.5MPa压力下蒸压养护1.8小时，制得免烧砖成品。经测试，其完全符合国家标准。
实施例2：
向氧化铝制备工艺排出的赤泥浆液加入水并均匀混合，将赤泥浆液含固量控制在15％，pH约为10左右。在吸收塔中，从塔顶喷淋赤泥浆液，并且从塔底向上通入烟气。烟气中SO2初始浓度为3500mg/L。调节浆液流量，保持液气比为15L/m3。通过对脱硫尾气中二氧化硫浓度的在线监测和记录，吸收后烟气中二氧化硫的浓度为98mg/L，据此计算二氧化硫的去除率为97.2％。将使用过的赤泥进行脱水处理，用于进行免烧砖制备。其重量组分如下：脱水脱碱赤泥60份，粉煤灰22份，石膏12份，活性引发料7份。按上述比例加入赤泥、粉煤灰、石膏、活性引发料，加入水充分搅拌混合均匀，再持续搅拌23min。将制得的混合料输送至压制磨具内，通过挤压成型为砖坯。将砖坯在自然条件下干燥17小时，再送入蒸压反应釜，在90℃，0.7MPa压力下蒸压养护2小时，制得完全符合国家标准免烧砖成品。
实施例3：
向氧化铝制备工艺排出的赤泥浆液加入水并均匀混合，将赤泥浆液含固量控制在18％，pH约为9左右。在吸收塔中，从塔顶喷淋赤泥浆液，并且从塔底向上通入烟气。烟气中SO2初始浓度为3500mg/L。调节浆液流量，保持液气比为18L/m3。通过对脱硫尾气中二氧化硫浓度的在线监测和记录，吸收后烟气中二氧化硫的浓度为90mg/L，据此计算二氧化硫的去除率为97.4％。将使用过的赤泥进行脱水处理，用于进行免烧砖制备。其重量组分如下：脱水脱碱赤泥70份，粉煤灰19份，石膏10份，活性引发料10份。按上述比例加入赤泥、粉煤灰、石膏、活性引发料，加入水充分搅拌混合均匀，再持续搅拌22min。将制得的混合料输送至压制磨具内，通过挤压成型为砖坯。将砖坯在自然条件下干燥18小时，再送入蒸压反应釜，在120℃，0.9MPa压力下蒸压养护2小时，制得免烧砖成品。经测试，其完全符合国家标准。
实施例4：
向氧化铝制备工艺排出的赤泥浆液加入水并均匀混合，将赤泥浆液含固量控制在20％，pH约为8左右。在吸收塔中，从塔顶喷淋赤泥浆液，并且从塔底向上通入烟气。烟气中SO2初始浓度为3500mg/L。调节浆液流量，保持液气比为20L/m3。通过对脱硫尾气中二氧化硫浓度的在线监测和记录，吸收后烟气中二氧化硫的浓度为70mg/L，据此计算二氧化硫的去除率为98.0％。将使用过的赤泥进行脱水处理，用于进行免烧砖制备。其重量组分如下：脱水脱碱赤泥75份，粉煤灰15份，石膏8份，活性引发料12份。按上述比例加入赤泥、粉煤灰、石膏、活性引发料，加入水充分搅拌混合均匀，再持续搅拌25min。将制得的混合料输送至压制磨具内，通过挤压成型为砖坯。将砖坯在自然条件下干燥20小时，再送入蒸压反应釜，在150℃，1MPa压力下蒸压养护3小时，制得免烧砖成品。经测试，其完全符合国家标准。
如上所述，本发明提供了赤泥无害化处理和资源化利用的新途径。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种免烧砖制备方法，其特征在于，所述免烧砖制备方法使用由烟气脱硫方法中产生的脱碱赤泥作为免烧砖原料，
其中，所述烟气脱硫方法使用水基赤泥浆液 作为烟气脱硫剂，并且包括：
使水基赤泥浆液在含氧气氛下与烟气接触并反应，以将所述烟气中的二氧化硫脱除的步骤，以及
在所述水基赤泥浆液与所述烟气接触后，将所述水基赤泥浆液回收并脱水，以获得脱碱赤泥，
并且其中，所述免烧砖制备方法包括：
配制混合浆料，所述混合浆料包括：所述脱碱赤泥50-75重量份，粉煤灰15-25重量份，石膏8-15重量份，活性引发料5-12份，和水；
将所述混合浆料成型并干燥，以获得砖坯；以及
对所述砖坯进行蒸压养护，以获得免烧砖。
2.根据权利要求1所述的免烧砖制备方法，其特征在于，
所述水基赤泥浆液的含固量为10％-20％。
3.根据权利要求1所述的免烧砖制备方法，其特征在于，
所述水基赤泥浆液的pH为8-11。
4.一种根据权利要求1所述的免烧砖制备方法制备的免烧砖。
5.一种赤泥综合利用处理方法，其特征在于，所述方法包括烟气脱硫方法和免烧砖制备方法，
其中，所述烟气脱硫方法使用水基赤泥浆液 作为烟气脱硫剂，并且包括：
使水基赤泥浆液在含氧气氛下与烟气接触并反应，以将所述烟气中的二氧化硫脱除的步骤，以及
在所述水基赤泥浆液与所述烟气接触后，将所述水基赤泥浆液回收并脱水，以获得脱碱赤泥，
并且其中，所述免烧砖制备方法包括：
配制混合浆料，所述混合浆料包括：所述脱碱赤泥50-75重量份，粉煤灰15-25重量份，石膏8-15重量份，活性引发料5-12份，和水；
将所述混合浆料成型并干燥，以获得砖坯；以及
对所述砖坯进行蒸压养护，以获得免烧砖。
6.根据权利要求5所述的赤泥综合利用处理方法，其特征在于，所述水基赤泥浆液的含固量为10％-20％。
7.根据权利要求5所述的赤泥综合利用处理方法，其特征在于，
所述水基赤泥浆液的pH为8-11。
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