CN1718551A - 一种用机械力活化工艺制备活性赤泥的方法 - Google Patents

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王林江
文小年
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Abstract

本发明公开了一种用机械力活化工艺制备活性赤泥的方法。该方法包括以氧化铝拜尔法和联合法生产工艺产生的赤泥为原料，经水洗涤、干燥、机械力球磨活化等工艺，制备活性赤泥。用赤泥对水体中重金属离子和有机废水的吸附率评价活化效果。通过对研磨介质与赤泥的填充比例、填充率、球磨时间、转速等因素的控制，活化赤泥的比表面积从原来的7.8m2/g提高到12m2/g，对水体中重金属铅离子的吸附率达到93％。活化赤泥可被用作吸附剂、催化剂、离子交换材料等。

Description

一种用机械力活化工艺制备活性赤泥的方法
技术领域
本发明涉及一种用机械力活化工艺制备活性赤泥的方法。
背景技术
在氧化铝的生产过程中，将产生大量的赤泥。目前关于赤泥的利用仅停留在作为铺路材料和水泥添加剂等方面，开发利用水平低且数量也非常有限，仍有大量的赤泥被以堆放的方式处理。赤泥的堆放不仅耗费大量资金、占用耕地，且对环境、水体造成严重污染。
赤泥具有一系列宝贵的表面物理化学性能，如非常细的分散度、高的比表面积和孔隙率、高的表面反应活性、较好的吸附性能、在水介质中稳定性好等，使其可以被用作水体中有机、无机污染物的吸附剂。
但是，未经活化处理的赤泥在常温和低温条件下的吸附能力较弱。用活化方法提高赤泥的表面活性和吸附、催化等性能是赤泥开发过程中倍受关注的热点问题。美国专利U.S.Pat.No.2432071采用在600℃条件下焙烧赤泥和氢氧化钠的混合物，然后磨细并用水浸滤的方法制备活性赤泥。该过程需要耗用大量的氢氧化钠和热能，费用较高。美国专利U.S.Pat.No.4017425采用酸处理，沉淀分离铁、铝氢氧化物，于600℃热处理活化的方法制备活性赤泥。其它关于赤泥活化的研究方法，基本上都采用酸处理活化和热处理活化的方法(Cengeloglu Y.，Kir E.and Ersoz M.Removal of fluoride from aqueoussolution by using red mud.Separation and Purification Technology，2002，28：81-86；Altundogan H.S.，Altundogan S.，Tumen F.Et al.Arsenicadsorption from aqueous solutions by activated red mud.Wastemanagement，2002，22：357-363)。
发明内容
本发明的目的就是提供一种利用机械力活化赤泥、提高赤泥的表面活性和吸附性能的方法。
本发明以Bayer法氧化铝生产工艺产生的赤泥废料为原料，用目前工业生产过程中普遍采用的球磨技术活赤泥，用赤泥对水体中重金属离子和有机废水的吸附率评价活化效果，控制研磨介质与赤泥的填充比例、填充率、球磨时间、转速等因素，通过水洗、干燥、机械力球磨、集料制备等工艺制备活性赤泥。
其具体工艺过程如下：
(1)水洗。Bayer法和联合法生产氧化铝过程中加入了大量的苛性碱，虽然已在赤泥的排放过程中进行了碱液的回收，但赤泥中仍然含有一定量的苛性碱成分。水洗的目的是去掉赤泥中太细的成分和降低pH值。使赤泥在水体中不会使水体变浑浊，溶液的pH为7-8。
(2)干燥。将经过水洗并离心分离的赤泥在80℃-110℃范围内干燥8-10小时。干燥设备为普通干燥机，干燥条件为空气条件。
(3)机械力球磨活化。用普通球磨设备活化赤泥。球磨介质为刚玉，研磨介质与赤泥原料的比值为1∶3-1∶5(质量比)，填充率为0.3-0.6，球磨机滚轴转速为150r/min-250r/min，球磨时间为4小时-50小时。
(4)集料制备。加入5％-10％的硬石膏在活化赤泥中，加5％-10％的水，充分混合制备成在水中稳定性好的集料。
通过本发明活化的赤泥，比表面积可以从原来的7.8m2/g提高到12m2/g，对水体中重金属铅离子的吸附率达到93％。活化赤泥可被用作吸附剂、催化剂、离子交换材料等。
具体实施方式
实施例1
赤泥样品取自广西平果铝业公司Bayer和联合法生产氧化铝的副产品。取100g赤泥，用200ml自来水洗涤，静置5小时，倒去2/3的上层液体，离心分离，如此重复洗涤3次，直到洗涤液的pH值为8。将洗涤后的样品在干燥箱中于100℃范围内干燥10小时。将干燥后的赤泥加入球磨设备中球磨活化，球磨介质为刚玉，介质粒径在2-10mm之间配比，介质填充系数为0.4，料球比为1∶4(质量比)，球磨机滚轴转速为200r/min，球磨时间分别为4小时、5小时、6小时、10小时、20小时、30小时、40小时、50小时。将球磨活化的赤泥加入10％的硬石膏、10％的水，充分混合制备成在水中稳定性好的集料。然后用150ml的烧杯量取100mLPb(NO3)2溶液，用电子天平分别称取0.05g未活化赤泥和活化赤泥加入到烧杯中(即吸附剂掺加量为0.5g/L)，室温为25℃，将烧杯置于磁力加热搅拌器上搅拌2小时后离心分离，取上层清液用原子吸收分光光度计分析溶液中的铅离子浓度，并计算吸附率。吸附实验结果见下表。
  活化反应时间(小时)  0   4   5   6   10   20   30   40   50
  吸附率(％)   56.8   72.7   73.2   76.5   79.0   89.3   90.2   92.2   93.0
实施例2
用实例1的方法对赤泥进行洗涤、干燥等预处理。球磨介质为刚玉，介质粒径在2-10mm之间配比，介质填充系数为0.5，料球比为1∶5(质量比)，球磨机滚轴转速为250r/min，球磨时间分别为4小时、5小时、6小时、10小时、20小时、30小时、40小时、50小时。用实例1的方法对产物进行集料制备和吸附实验。并将活化产物放置10天后进行对比吸附实验，考查赤泥活性的变化。
实验结果见下表。
  活化反应时间(小时)   4   5   6   10   20   30   40   50
  吸附率(％)   活化产物   74.6   75.9   78.8   81.3   91.2   92.3   93.5   93.8
  活化产物放置10天   58.6   59.8   61.4   65.3   69.3   80.8   82.2   83.1

Claims (6)

1.一种用机械力活化工艺制备活性赤泥的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将赤泥水洗；
(2)将经过水洗的赤泥干燥；
(3)将经过干燥的赤泥机械力球磨活化；
(4)集料制备。
2.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于所述的赤泥是指用Bayer法和联合法生产氧化铝产生的废料。
3.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于所述的水洗是指用pH为7-8的自来水。
4.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于所述干燥其干燥条件为空气条件；干燥温度80℃-110℃，干燥时间8-10小时。
5.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于所述的机械力球磨活化，球磨介质为刚玉，研磨介质与赤泥原料的比值为1∶3-1∶5(质量比)，填充率为0.3-0.6，球磨机滚轴转速为150r/min-250r/min，球磨时间为4小时-50小时。
6.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于所述的集料制备为加入5％-10％的硬石膏在活化赤泥中，加5％-10％的水，经机械搅拌30-50min混合。
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