CN111960645A - 赤泥基脱水剂及其制备方法、铝土矿洗矿泥的脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种赤泥基脱水剂及其制备方法、铝土矿洗矿泥的脱水方法。该制备方法包括步骤S1，采用酸溶液对赤泥进行酸浸，得到固液混合物；步骤S2，将赤泥附液与固液混合物进行聚合反应，得到赤泥基脱水剂。采用上述方法制备得到的赤泥基脱水剂具有优良的脱水能力；若将该赤泥基脱水剂加入铝土矿洗矿泥经初步脱水后的沉降底流中，可以极大的提高脱水剂对铝土矿洗矿泥的脱水效果，且上述方法具有处理流程简单、就地取材、以废治废(减少赤泥堆存量，减少赤泥附液危害)、不必外购碱性药剂以及极大地节约成本的特点，同时，本发明聚合后得到的赤泥基脱水剂为固液混合物，无须固液分离，无须干燥，就地加入至洗矿泥絮凝底流中，减少了能耗。
Description
技术领域
本发明涉及洗矿泥脱水技术领域，具体而言，涉及一种赤泥基脱水剂及其制备方法、铝土矿洗矿泥的脱水方法。
背景技术
铝土矿洗矿泥的主要矿物成分为高岭石、一水硬铝石、赤铁矿等，主要化学成分是A12O3和SiO2。该铝土矿洗矿泥的矿泥分散性大，粒度极细，其中，小于0.02mm的粒子大约占65％，泥浆显负电性，现状铝土矿企业洗矿工序形成的泥浆水固含量为12wt％左右，浓缩后底流(固含量30wt％左右)用泵输送到排泥库存放，最终导致尾矿含水率高、流动性强，从而使排泥库堆存环保风险高，水循环利用率低。根据现有排泥库经验，洗矿泥排入排泥库后，颗粒的沉积非常缓慢，且在沉积时形成“超架空结构”，致使矿泥即使沉积时间高达10～20年，其下层矿泥仍为流塑状态。
马俊伟等人对铝土矿矿泥进行了絮凝试验研究，试验结果表明中性条件有利于洗矿泥的沉降以及阴离子型PAM对洗矿泥的絮凝效果明显优于阳离子型PAM、PAC、PFC、PAFC。但是处理后底泥仍然存在着含水率较高、流动性强、过滤极其困难等特点，从而导致矿区废水循环利用率较低，依然无法解决排泥库的环境风险隐患。
赤泥作为铝土矿企业产出物，因其铁、铝含量高，其中的Fe2O3含量为30％左右，Al2O3含量为20％左右。索宁、孙体昌、邱小香等进行了赤泥酸浸、加碱聚合试验研究，均制得了PAFC(聚合氯化铝铁)固体，但其对浸出渣未加利用，且酸浸液酸度极高，聚合过程中投加氢氧化钠等碱性药剂调整浸出液酸度，增加了额外费用，导致生产成本高。此外，赤泥酸浸后由于其粒度小于100目，过滤极困难，工业上难实现。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种赤泥基脱水剂及其制备方法、铝土矿洗矿泥的脱水方法，以解决现有技术中的铝土矿洗矿泥的水脱除率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种赤泥基脱水剂的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，采用酸溶液对赤泥进行酸浸，得到固液混合物；步骤S2，将赤泥附液与固液混合物进行聚合反应，得到赤泥基脱水剂。
进一步地，在步骤S2中，聚合反应的pH值为2～4，优选聚合反应的时间为3～10h，优选赤泥附液为拜耳法赤泥附液。
进一步地，上述酸浸的过程包括：将赤泥研磨、干燥并过100目筛，得到筛后赤泥；采用H+浓度为2～5mol/L的酸溶液对筛后赤泥进行酸浸，得到固液混合物；优选酸溶液选自盐酸、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的任意一种或多种，优选赤泥与酸溶液的固液比为1:6～10，优选酸浸的温度为50～100℃，优选酸浸的时间为2～6h，优选赤泥为拜耳法赤泥。
根据本发明的另一方面，提供了一种赤泥基脱水剂，该赤泥基脱水剂由上述制备方法制备得到。
根据本发明的又一方面，提供了一种铝土矿洗矿泥的脱水方法，该脱水方法包括：步骤A，对铝土矿洗矿泥进行初步絮凝沉降，得到沉降底流；步骤B，将沉降底流、脱水剂在pH值为7～9的条件下进行强化脱水，得到脱水滤渣，其中脱水剂为上述的赤泥基脱水剂。
进一步地，上述步骤B中的强化脱水的过程包括：采用碱性试剂调节沉降底流与脱水剂的混合体系的pH值为7～9并进行搅拌，得到改性沉降底流；将改性沉降底流进行固液分离，得到脱水滤渣；搅拌的转速为200～400r/min，优选搅拌的时间为10～30min，优选碱性试剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、氧化钙、氢氧化钙、石灰、粉煤灰中的任意一种或多种的组合。
进一步地，以沉降底流的干重计，脱水剂与沉降底流的质量比为1：20～3：10。
进一步地，碱性试剂包括石灰和粉煤灰，以沉降底流的干重计，石灰与沉降底流的质量比为1：50～1：10，优选粉煤灰与沉降底流的质量比为1：50～1：10。
进一步地，上述固液分离为抽滤。
进一步地，在上述步骤A中，铝土矿洗矿泥的固含量为7～12％，优选沉降底流的固含量为20～30％。
应用本发明的技术方案，本发明首先用酸溶液将赤泥中的铁、铝浸出，得到包含铁、铝等离子的固液混合物，然后在该固液混合物中投加铝土矿企业自有碱性的赤泥附液回调固液混合物的pH并使其发生聚合反应，制得包含铝铁高分子聚合物的赤泥基脱水剂。由于赤泥附液中主要成分是K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+，其中Al3+含量高达5g/L，能够大大提高固液混合物中的Al3+含量，从而提高赤泥基脱水剂中聚合铝铁的含量，聚合物絮凝剂能够提供大量的络合离子(铝、铁离子)，这些络合离子能够快速水解成具有良好的吸附作用的絮凝块物质，从而能够强烈吸附沉降底流中的矿泥胶体微粒，通过吸附、架桥、交联作用使矿泥胶体凝聚，同时还发生物理化学变化，中和矿泥胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低δ电势，从而使沉降底流中的矿泥胶体微粒由原来相斥变为相吸，进而破坏了矿泥胶团稳定性，使矿泥胶体微粒相互碰撞，进一步地形成絮状混凝沉淀而使其快速沉降。此外，Ca2+、Mg2+等金属阳离子也能与带负电荷的矿泥发生电性中和作用，从而有益于矿泥沉降进而实现矿泥的脱水。基于上述两方面的作用，采用上述方法制备得到的赤泥基脱水剂具有优良的脱水能力；若将该赤泥基脱水剂加入铝土矿洗矿泥经初步脱水后的沉降底流中，可以极大的提高脱水剂对铝土矿洗矿泥的脱水效果，且上述方法具有处理流程简单、就地取材、以废治废(减少赤泥堆存量，减少赤泥附液危害)、不必外购碱性药剂以及极大地节约成本的特点，同时，本发明聚合后得到的赤泥基脱水剂为固液混合物，无须固液分离，无须干燥，就地加入至洗矿泥絮凝底流中，减少了能耗。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例提供的一种铝土矿洗矿泥脱水处理的工艺流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术中存在铝土矿洗矿泥的水脱除率低的问题。为了解决该问题，本申请提供了一种赤泥基脱水剂及其制备方法、铝土矿洗矿泥的脱水方法。
在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种赤泥基脱水剂的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，采用酸溶液对赤泥进行酸浸，得到固液混合物；步骤S2，将赤泥附液与固液混合物进行聚合反应，得到赤泥基脱水剂。
本发明首先用酸溶液将赤泥中的铁、铝浸出，得到包含铁、铝等离子的固液混合物，然后在该固液混合物中投加铝土矿企业自有碱性的赤泥附液回调固液混合物的pH并使其发生聚合反应，制得包含铝铁高分子聚合物的赤泥基脱水剂。由于赤泥附液中主要成分是K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+，其中Al3+含量高达5g/L，能够大大提高固液混合物中的Al3+含量，从而提高赤泥基脱水剂中聚合铝铁的含量，聚合物絮凝剂能够提供大量的络合离子(铝、铁离子)，这些络合离子能够快速水解成具有良好的吸附作用的絮凝块物质，从而能够强烈吸附沉降底流中的矿泥胶体微粒，通过吸附、架桥、交联作用使矿泥胶体凝聚，同时还发生物理化学变化，中和矿泥胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低δ电势，从而使沉降底流中的矿泥胶体微粒由原来相斥变为相吸，进而破坏了矿泥胶团稳定性，使矿泥胶体微粒相互碰撞，进一步地形成絮状混凝沉淀而使其快速沉降。此外，Ca2+、Mg2+等金属阳离子也能与带负电荷的矿泥发生电性中和作用，从而有益于矿泥沉降进而实现矿泥的脱水。基于上述两方面的作用，采用上述方法制备得到的赤泥基脱水剂具有优良的脱水能力；若将该赤泥基脱水剂加入铝土矿洗矿泥经初步脱水后的沉降底流中，可以极大的提高脱水剂对铝土矿洗矿泥的脱水效果，且上述方法具有处理流程简单、就地取材、以废治废(减少赤泥堆存量，减少赤泥附液危害)、不必外购碱性药剂以及极大地节约成本的特点，同时，本发明聚合后得到的赤泥基脱水剂为固液混合物，无须固液分离，无须干燥，就地加入至洗矿泥絮凝底流中，减少了能耗。
为提高上述聚合反应的效率，使铝离子和铁离子尽可能的发生聚合，以提高赤泥基脱水剂中铁铝聚合物的含量，从而提高赤泥基脱水剂的脱水效果，优选在上述步骤S2中，聚合反应的pH值为2～4，优选聚合反应的时间为3～10h，优选赤泥附液为拜耳法赤泥附液。
在本申请的一种实施例中，上述酸浸的过程包括：将赤泥研磨、干燥并过100目筛，得到筛后赤泥；采用H+浓度为2～5mol/L的酸溶液对筛后赤泥进行酸浸，得到固液混合物；优选酸溶液选自盐酸、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的任意一种或多种，优选赤泥与酸溶液的固液比为1:6～10，优选酸浸的温度为50～100℃，优选酸浸的时间为2～6h，优选赤泥为拜耳法赤泥。
赤泥与酸溶液的固液比为1:6～10、酸浸的温度为50～100℃、酸浸的时间为2～6h、优选赤泥为拜耳法赤泥以及通过将赤泥研磨得到100目筛以下的筛后赤泥，均有利于酸溶液对其中的铁、铝进行更充分的浸出，从而使固液混合物中含有尽可能多的铁、铝离子，进而在聚合反应中得到更多的铁铝聚合物以提高赤泥基脱水剂的性能。
在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种赤泥基脱水剂，该赤泥基脱水剂由前述制备方法制备得到。
本发明首先用酸溶液将赤泥中的铁、铝浸出，得到包含铁、铝等离子的固液混合物，然后在该固液混合物中投加铝土矿企业自有碱性的赤泥附液回调固液混合物的pH并使其发生聚合反应，制得包含铝铁高分子聚合物的赤泥基脱水剂。由于赤泥附液中主要成分是K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+，其中Al3+含量高达5g/L，能够大大提高固液混合物中的Al3+含量，从而提高赤泥基脱水剂中聚合铝铁的含量，聚合物絮凝剂能够提供大量的络合离子(铝、铁离子)，这些络合离子能够快速水解成具有良好的吸附作用的絮凝块物质，从而能够强烈吸附沉降底流中的矿泥胶体微粒，通过吸附、架桥、交联作用使矿泥胶体凝聚，同时还发生物理化学变化，中和矿泥胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低δ电势，从而使沉降底流中的矿泥胶体微粒由原来相斥变为相吸，进而破坏了矿泥胶团稳定性，使矿泥胶体微粒相互碰撞，进一步地形成絮状混凝沉淀而使其快速沉降。此外，Ca2+、Mg2+等金属阳离子也能与带负电荷的矿泥发生电性中和作用，从而有益于矿泥沉降进而实现矿泥的脱水。基于上述两方面的作用，采用上述方法制备得到的赤泥基脱水剂具有优良的脱水能力；若将该赤泥基脱水剂加入铝土矿洗矿泥经初步脱水后的沉降底流中，可以极大的提高脱水剂对铝土矿洗矿泥的脱水效果，且本发明聚合后得到的赤泥基脱水剂为固液混合物，无须固液分离，无须干燥，就地加入至洗矿泥絮凝底流中，减少了能耗。
在本申请的又一种典型的实施方式中，提供了一种铝土矿洗矿泥的脱水方法，该脱水方法包括：步骤A，对铝土矿洗矿泥进行初步絮凝沉降，得到沉降底流；步骤B，将沉降底流、脱水剂在pH值为7～9的条件下进行强化脱水，得到脱水滤渣，其中脱水剂为前述的赤泥基脱水剂。
经上述初步絮凝沉降得到沉降底流中矿泥比较稳定，过滤比阻大，不易与水进行分离，本申请在pH值为7～9的条件下采用前述的赤泥基脱水剂对其进行强化脱水，由于赤泥基脱水剂中聚合铝铁的能够提供大量的络合离子(铝、铁离子)，这些络合离子能够快速水解成具有良好的吸附作用的絮凝块物质，可吸附沉降底流中的矿泥胶体微粒，从而能够强烈吸附矿泥胶体微粒，通过吸附、架桥、交联作用使矿泥胶体凝聚，同时还发生物理化学变化，中和矿泥胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低δ电势，从而使矿泥胶体微粒由原来相斥变为相吸，进而破坏了矿泥胶团稳定性，使矿泥胶体微粒相互碰撞，进一步地形成絮状混凝沉淀而使其快速沉降。此外，Ca2+、Mg2+等金属阳离子也能与带负电荷的矿泥发生电性中和作用，从而有益于矿泥沉降进而实现矿泥的脱水；基于上述两方面的作用，上述方法可以实现对铝土矿洗矿泥的有效脱水。
上述初步絮凝沉降可以参考现有技术中常规的絮凝沉降方法初步脱水，如采用添加PAM、PAC、PFC、PAFC等絮凝剂的方式促进铝土矿洗矿泥中矿泥的絮凝沉降。本申请为了提高初步絮凝沉降的效率，优选采用PAM并在中性的条件下对铝土矿洗矿泥进行初步絮凝沉降脱水，为进一步提高其效果，本申请优选在洗矿泥中加入浓度为0.05～0.1wt％的阴离子型聚丙烯酰胺，以阴离子型聚丙烯酰胺的干重计，其加入量为2～50mg/L(洗矿泥)，在搅拌速度为30～80r/min下搅拌5～10min后进行沉降分离，获得固含量为20～30％的沉降底流。
在本申请的一种实施例中，上述步骤B中的强化脱水的过程包括：采用碱性试剂调节沉降底流与脱水剂的混合体系的pH值为7～9并进行搅拌，得到改性沉降底流；将改性沉降底流进行固液分离，得到脱水滤渣；搅拌的转速为200～400r/min，优选搅拌的时间为10～30min，优选碱性试剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、氧化钙、氢氧化钙、石灰、粉煤灰中的任意一种或多种的组合。
采用上述碱性试剂可以快速地将混合体系的pH值调节到7～9，从而有利于充分发挥赤泥基脱水剂的作用，进而更快速地形成絮状混凝沉淀。采用上述方法得到的改性沉降底流中的矿泥微粒实现了较充分的混凝，从而将该改性沉降底流直接进行固液分离，得到含水率低于30％的脱水滤渣；该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
在本申请的一种实施例中，以沉降底流的干重计，脱水剂与沉降底流的质量比为1：20～3：10。
上述沉降底流与脱水剂的质量比范围可以再确保对沉降底流高效脱水的基础上，尽可能的减少对脱水剂的浪费。
在本申请的一种实施例中，上述碱性试剂包括石灰和粉煤灰，以沉降底流的干重计，石灰与沉降底流的质量比为1：50～1：10，优选粉煤灰与沉降底流的质量比为1：50～1：10。
本申请的上述赤泥基脱水剂(含有铝铁高分子聚合物)的酸性较强，一方面加入的石灰和粉煤灰的碱性有利于将沉降底流的pH调整在上述范围内，从而有利于使铝铁聚合物更好的发挥混凝作用，进而消耗掉沉降底流中大量的水；另一方面石灰遇水形成Ca(OH)2，在消耗掉一些水的同时与沉降底流中的主要成分(SiO2和A12O3)发生火山灰反应生成C-S-H凝胶，此外，C-S-H凝胶以及Ca(OH)2可与沉降底流中的矿泥颗粒进一步地发生团聚作用；且粉煤灰在Ca(OH)2的激发下有利于SiO2的Si-O键和A12O3的Al-O键断裂，从而使粉煤灰中的SiO2与Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶，C-S-H凝胶能够发挥卷扫作用并增强脱水滤渣的强度，进而极大地增强其过滤性能，改善了滤渣土质，进一步地降低了脱水滤渣的含水量。且采用本工艺，可省去湿法排放的尾矿库，大幅度节约项目投资和生产运行费用，极大地提高了该生产运行的安全环保性，同时还节约了废渣粉煤灰(粉煤灰是氧化铝生产过程中产生的需要外排的粉状废物)的处置费用，减少了其对环境的污染，该技术具有极高的经济效益和社会价值。为提高脱水剂、石灰以及粉煤灰与沉降底流的协同作用，以提高其对沉降底流的脱水效果，以沉降底流的干重计，优选石灰与沉降底流的质量比为1：50～1：10，优选粉煤灰与沉降底流的质量比为1：50～1：10。
固液分离可以参考现由于技术中的常规固液分离方法，如挥发溶剂法，过滤等，本申请为提高固液分离的效率，优选固液分离为抽滤。
在本申请的一种实施例中，在上述步骤A中，上述铝土矿洗矿泥的固含量为7～12％，优选沉降底流的固含量为20～30％。
本申请的上述脱水方法对洗矿泥的沉降底流具有有效的除水效果，尤其对于固含量为7～12％的铝土矿洗矿泥以及固含量为20～30％的沉降底流。本申请的沉降底流可以参考现有技术中的脱水方法，如通过在铝土矿洗矿泥中加入一些阴离子或者阳离子型絮凝剂以实现对铝土矿洗矿泥的初步脱水，从而得到固含量为20～30％的沉降底流。本申请为提高初步脱水效率，优选在洗矿泥(固含量7～12％)中加入浓度为0.05～0.1wt％的阴离子型聚丙烯酰胺，以阴离子型聚丙烯酰胺的干重计，其加入量为2～50mg/L，慢速搅拌，搅拌速度为30～80r/min，搅拌时间为5～10min，沉降分离，获得固含量为20～30％的沉降底流。
以下将结合具体实施例和对比例，对本申请的有益效果进行说明。
沉降底流的制备：
以阴离子型聚丙烯酰胺的干重计，在固含量为10％的1L铝土矿洗矿泥中加入浓度为0.5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺10mg，并在80r/min下搅拌10min后进行沉降分离，得到固含量为20％的沉降底流。下述实施例和对比例所用的沉降底流均为固含量为20％的该沉降底流。
实施例1
自然风干拜耳法赤泥并将其研磨后过100目筛，得到筛后赤泥。采用5mol/L的盐酸对筛后赤泥进行酸浸，得固液混合物。其中盐酸与筛后赤泥的固液比为1：10，酸浸的温度为100℃，搅拌转速为200r/min，搅拌时间6h。于固液混合物中投加拜耳法赤泥附液并控制溶液pH值为2，室温静置10h后完成聚合反应，得到赤泥基脱水剂1。
以沉降底流的干重计，将100mg/g的石灰、100mg/g的粉煤灰、沉降底流与300mg/g赤泥基脱水剂1的混合体系进行混合并搅拌，得到pH值为9的改性沉降底流。搅拌的转速为400r/min，搅拌的时间为30min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，
采用2mol/L的盐酸对筛后赤泥进行酸浸，得固液混合物。其中盐酸与筛后赤泥的固液比为1：6，酸浸的温度为50℃，搅拌转速为100r/min，搅拌时间2h。于固液混合物中投加拜耳法赤泥附液并控制溶液pH值为4，室温静置3h后完成聚合反应，得到赤泥基脱水剂2。
以沉降底流的干重计，将100mg/g的石灰、100mg/g的粉煤灰、沉降底流与300mg/g赤泥基脱水剂2的混合体系进行混合并搅拌，得到pH值为9的改性沉降底流。搅拌的转速为400r/min，搅拌的时间为30min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，
采用3mol/L的盐酸对筛后赤泥进行酸浸，得固液混合物。其中盐酸与筛后赤泥的固液比为1：8，酸浸的温度为70℃，搅拌转速为200r/min，搅拌时间4h。于固液混合物中投加拜耳法赤泥附液并控制溶液pH值为3，室温静置6h后完成聚合反应，得到赤泥基脱水剂3。
以沉降底流的干重计，将100mg/g的石灰、100mg/g的粉煤灰、沉降底流与300mg/g的赤泥基脱水剂3的混合体系进行混合并搅拌，得到pH值为9的改性沉降底流。搅拌的转速为400r/min，搅拌的时间为30min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，
采用2mol/L的盐酸对筛后赤泥进行酸浸，得固液混合物。其中盐酸与筛后赤泥的固液比为1：12，酸浸的温度为40℃，搅拌转速为50r/min，搅拌时间2h。于固液混合物中投加拜耳法赤泥附液并控制溶液pH值为1.5，室温静置3h后完成聚合反应，得到赤泥基脱水剂4。
以沉降底流的干重计，将100mg/g的石灰、100mg/g的粉煤灰、沉降底流与300mg/g的赤泥基脱水剂4的混合体系进行混合并搅拌，得到pH值为9的改性沉降底流。搅拌的转速为400r/min，搅拌的时间为30min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，
采用2.5mol/L的硫酸对筛后赤泥进行酸浸，最终得到赤泥基脱水剂5。
以沉降底流的干重计，将100mg/g的石灰、100mg/g的粉煤灰、沉降底流与300mg/g的赤泥基脱水剂5的混合体系进行混合并搅拌，得到改性沉降底流；将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于，
改性沉降底流的pH值为7，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于，
改性沉降底流的pH值为6.5，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于，
赤泥基脱水剂1的加入量为50mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在于，
赤泥基脱水剂1的加入量为200mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例10
实施例10与实施例1的区别在于，
赤泥基脱水剂1的加入量为45mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例11
实施例11与实施例1的区别在于，
石灰的加入量为20mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例12
实施例12与实施例1的区别在于，
石灰的加入量为50mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例13
实施例13与实施例1的区别在于，
石灰的加入量为15mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例14
实施例14与实施例1的区别在于，
粉煤灰的加入量为20mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例15
实施例15与实施例1的区别在于，
粉煤灰的加入量为50mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例16
实施例16与实施例1的区别在于，
粉煤灰的加入量为15mg/g，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例17
实施例17与实施例1的区别在于，
搅拌的转速为200r/min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例18
实施例18与实施例1的区别在于，
搅拌的转速为300r/min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例19
实施例19与实施例1的区别在于，
搅拌的转速为150r/min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例20
实施例20与实施例1的区别在于，
搅拌的时间为10min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例21
实施例21与实施例1的区别在于，
搅拌的时间为20min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例22
实施例22与实施例1的区别在于，
搅拌的时间为5min，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例23
自然风干拜耳法赤泥并将其研磨后过100目筛，得到筛后赤泥。采用5mol/L的盐酸对筛后赤泥进行酸浸，得固液混合物。其中盐酸与筛后赤泥的固液比为1：10，酸浸的温度为100℃，搅拌转速为200r/min，搅拌时间为6h。于固液混合物中投加拜耳法赤泥附液并控制溶液pH值为3，室温静置3h后完成聚合反应，得到赤泥基脱水剂1。
以沉降底流的干重计，采用氢氧化钠调节1g沉降底流与0.3g的赤泥基脱水剂1的混合体系的pH值，得到pH值为9的改性沉降底流，并以400r/min的转速进行30min的搅拌，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例24
实施例24与实施例23的区别在于，
以沉降底流的干重计，将1g的沉降底流、0.05g的赤泥基脱水剂1进行混合，得到混合物，将该混合物进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例25
实施例25与实施例23的区别在于，
以沉降底流的干重计，将1g的沉降底流与0.2g的赤泥基脱水剂1进行混合，得到混合物，将混合物进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例26
实施例26与实施例23的区别在于，
以沉降底流的干重计，将1g的沉降底流、0.045g的赤泥基脱水剂1进行混合，得到混合物，将混合物进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
实施例27
实施例27与实施例23的区别在于，
以200r/min的转速进行10min的搅拌，将混合物进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
对比例1
自然风干拜耳法赤泥并将其研磨后过100目筛，得到筛后赤泥。采用5mol/L的盐酸对筛后赤泥进行酸浸，得固液混合物。其中盐酸与筛后赤泥的固液比为1：10，酸浸的温度为100℃，搅拌转速为200r/min，搅拌时间6h。于固液混合物中投加氢氧化钠并控制溶液pH值为2，室温静置10h后完成聚合反应，得到脱水剂6。
以沉降底流的干重计，将100mg/g的石灰、100mg/g的粉煤灰、沉降底流与300mg/g脱水剂6的混合体系进行混合搅拌，得到改性沉降底流，将改性沉降底流进行抽滤得到脱水滤渣和滤液；滤液可返回铝土矿洗矿工序继续循环使用。测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率，该脱水滤渣为一般工业固体废物，可干堆。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，
将沉降底流直接进行抽滤，得到脱水滤渣和滤液，并测定矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率。
分别将上述实施例1至27、对比例1、对比例2的矿泥比阻以及脱水滤渣的含水率列于表1。
表1
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明首先用酸溶液将赤泥中的铁、铝浸出，得到包含铁、铝等离子的固液混合物，然后在该固液混合物中投加铝土矿企业自有碱性的赤泥附液回调固液混合物的pH并使其发生聚合反应，制得包含铝铁高分子聚合物的赤泥基脱水剂。由于赤泥附液中主要成分是K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+，其中Al3+含量高达5g/L，能够大大提高固液混合物中的Al3+含量，从而提高赤泥基脱水剂中聚合铝铁的含量，聚合物絮凝剂能够提供大量的络合离子(铝、铁离子)，这些络合离子能够快速水解成具有良好的吸附作用的絮凝块物质，可吸附中的矿泥胶体微粒，从而能够强烈吸附矿泥胶体微粒，通过吸附、架桥、交联作用使矿泥胶体凝聚，同时还发生物理化学变化，中和矿泥胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低δ电势，从而使矿泥胶体微粒由原来相斥变为相吸，进而破坏了矿泥胶团稳定性，使矿泥胶体微粒相互碰撞，进一步地形成絮状混凝沉淀而使其快速沉降。此外，Ca2+、Mg2+等金属阳离子也能与带负电荷的矿泥发生电性中和作用，从而有益于矿泥沉降进而实现矿泥的脱水。基于上述两方面的作用，采用上述方法制备得到的赤泥基脱水剂具有优良的脱水能力；若将该赤泥基脱水剂加入铝土矿洗矿泥经初步脱水后的沉降底流中，可以极大的提高脱水剂对铝土矿洗矿泥的脱水效果，且上述方法具有处理流程简单、就地取材、以废治废(减少赤泥堆存量，减少赤泥附液危害)、不必外购碱性药剂以及极大地节约成本的特点，同时，本发明聚合后得到的赤泥基脱水剂为固液混合物，无须固液分离，无须干燥，就地加入至洗矿泥絮凝底流中，减少了能耗。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种赤泥基脱水剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤S1，采用酸溶液对赤泥进行酸浸，得到固液混合物；
步骤S2，将赤泥附液与所述固液混合物进行聚合反应，得到赤泥基脱水剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述聚合反应的pH值为2～4，优选所述聚合反应的时间为3～10h，优选所述赤泥附液为拜耳法赤泥附液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸浸的过程包括：
将所述赤泥研磨、干燥并过100目筛，得到筛后赤泥；
采用H+浓度为2～5mol/L的所述酸溶液对所述筛后赤泥进行酸浸，得到所述固液混合物；
优选所述酸溶液选自盐酸、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的任意一种或多种，优选所述赤泥与所述酸溶液的固液比为1:6～10，优选所述酸浸的温度为50～100℃，优选所述酸浸的时间为2～6h，优选所述赤泥为拜耳法赤泥。
4.一种赤泥基脱水剂，其特征在于，所述赤泥基脱水剂由权利要求1至3中的任一项所述制备方法制备得到。
5.一种铝土矿洗矿泥的脱水方法，其特征在于，所述脱水方法包括：
步骤A，对所述铝土矿洗矿泥进行初步絮凝沉降，得到沉降底流；
步骤B，将所述沉降底流、脱水剂在pH值为7～9的条件下进行强化脱水，得到脱水滤渣，其中所述脱水剂为权利要求4中所述的赤泥基脱水剂。
6.根据权利要求5所述的脱水方法，其特征在于，所述步骤B中的所述强化脱水的过程包括：
采用碱性试剂调节所述沉降底流与所述脱水剂的混合体系的pH值为7～9并进行搅拌，得到改性沉降底流；
将所述改性沉降底流进行固液分离，得到所述脱水滤渣；
所述搅拌的转速为200～400r/min，优选所述搅拌的时间为10～30min，优选所述碱性试剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、氧化钙、氢氧化钙、石灰、粉煤灰中的任意一种或多种的组合。
7.根据权利要求6所述的脱水方法，其特征在于，以所述沉降底流的干重计，所述脱水剂与所述沉降底流的质量比为1：20～3：10。
8.根据权利要求6所述的脱水方法，其特征在于，所述碱性试剂包括石灰和粉煤灰，以所述沉降底流的干重计，所述石灰与所述沉降底流的质量比为1：50～1：10，优选所述粉煤灰与所述沉降底流的质量比为1：50～1：10。
9.根据权利要求6所述的脱水方法，其特征在于，所述固液分离为抽滤。
10.根据权利要求5所述的脱水方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述铝土矿洗矿泥的固含量为7～12％，优选所述沉降底流的固含量为20～30％。
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