拜耳法赤泥的湿法碳化脱碱工艺研究

利用二氧化碳对具有强碱性的拜耳法赤泥进行湿法碳化脱碱实验,研究了在CO2气流量为0.3 L/min条件下,液固比、反应温度、反应时间、CO2压力对拜耳法赤泥脱碱效果的影响并确定了适宜的脱碱条件.研究表明,在反应温度50℃,液固比为7,CO2压力为4 MPa,反应时间2h条件下,拜耳法赤泥的脱碱率达到50％以上.脱碱后赤泥碱含量大幅降低,有助于减轻对土壤及地下水源的危害.     

赤泥草酸脱碱实验研究

赤泥强碱性是影响环境和制约其综合利用的关键因素.本文提出了赤泥草酸脱碱的实验研究,考察了草酸用量,反应温度,液固比和反应时间对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥和脱碱渣进行了XRD物相分析.结果表明:在草酸用量为15％,反应温度为80℃,液固比为4 mL/g和反应时间为40 min条件下,赤泥脱碱率超过95％.草酸显著破坏了赤泥中钙霞石的结构,可以选择性地脱除赤泥中的钠,脱碱渣中氧化钠含量低于0.5％,而钛、钙和硅等元素含量略有提高.     

钙基水热浸出赤泥脱碱试验及机制分析

以Ca(OH)₂为脱碱剂水热浸出赤泥脱碱,考察了Ca(OH)₂掺量、反应温度、液固比对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥脱碱过程进行机理分析和浸出动力学分析。研究结果表明,在Ca(OH)₂掺量为60%(质量分数)、反应温度为250 ℃、液固比为8 mL/g的条件下,赤泥脱碱率可达到96.3%。Ca(OH)₂可有效脱除赤泥中的游离碱和结构碱,赤泥中的钙霞石和水钙铝榴石被分解,脱碱渣中新相铁钙榴石(水合的)是主要的衍射峰,并且赤铁矿的衍射峰明显减弱,方解石的衍射峰增强。该脱碱过程受固膜内扩散关键步骤控制,线性相关系数都大于0.97,特征常数n<1,表观活化能为5.20 kJ/mol。     

赤泥水浸脱碱实验及动力学研究

赤泥是一种碱性污染物,强碱性是制约其综合利用的关键因素。进行了拜耳法赤泥水浸脱碱实验及动力学研究,实验结果表明：赤泥在水浸次数为4次、液固体积质量比为9 mL/g、反应温度为90 ℃和反应时间为60 min的条件下,赤泥的脱碱率可达71%。采用未反应收缩核模型对水浸脱碱数据进行线性拟合,动力学分析表明：活化焙烧后赤泥的水浸脱碱过程受扩散步骤控制,线性相关系数大于0.97,表观活化能为11.72 kJ/mol。     

钛白废酸浸出赤泥脱碱实验研究与动力学分析

依据赤泥强碱性和钛白废酸呈酸性的特点,利用钛白废酸浸出赤泥脱碱。考察了搅拌速率、液固比、浸出温度和浸出时间对赤泥脱碱效果的影响,同时对赤泥脱碱过程进行了理论分析和动力学研究。结果表明:在浸出温度为70 ℃,搅拌速率为400 r/min,液固比为5 mL/g和反应时间为60 min的条件下,赤泥脱碱率大于99%,脱碱液pH值为6.2。利用钛白废酸浸出赤泥,赤泥脱碱率高,脱碱渣中铁品位也得到了富集,可以作为提取回收铁的二次矿产资源。钛白废酸能够显著破坏赤泥中钙霞石的晶体结构,使得结构碱几乎全部溶解,脱碱渣中出现硬石膏衍射峰,赤铁矿衍射峰也可明显分辨。该脱碱过程受未反应核收缩模型(USCM)中的内扩散关键步骤控制,线性相关系数大于0.99,脱碱反应速率常数随着温度升高而增加,表观活化能(E_a)为13.12 kJ/mol。     

拜耳法赤泥固化CO2反应特征的研究

以拜耳法赤泥为CO2固化剂,研究了不同压力下赤泥对CO2的固化封存能力,以及固化CO2过程中矿物物相的化学转化行为.探讨了温度、液固比、粒径、时间等因素对赤泥固化CO2效率的影响以及赤泥固化CO2过程Na、K的浸出特性变化.结果表明,CO2压力为0.6 MPa、1 MPa、1.6 MPa时,赤泥固化CO2的饱和增重率分别达到2.36％、2.70％、3.07％.随反应时间的变化,赤泥浆液的pH值不断下降,最后稳定在6.40左右.液固比减小,赤泥粒径减小,在2060℃之间温度升高,有助于赤泥固化CO2效率的提高.赤泥固化CO2后Na、K的浸出量增加.XRD和红外光谱分析显示赤泥固化CO2后主要形成的矿物相是钙霞石(cancrinite)和方解石(CaCO3).不同压力下赤泥对CO2的固化反应符合准一级动力学方程.     

赤泥湿法碳化脱钠试验研究

赤泥是氧化铝冶炼过程中排出的固体废渣,目前利用率仅为15％左右,大量被堆放于露天堆场.如何有效地利用赤泥成为众多科学研究者所关注的问题.本文以朔州地区的粉煤灰通过拜耳法提铝后产生的残渣(简称:赤泥)为研究对象,探讨赤泥的碳化法脱钠的绿色环保工艺.研究了液固比、CO2通气量、反应温度等因素对脱钠工艺的影响,确定了碳化脱钠的合适条件.将脱碱后的赤泥以不同比例替代水泥配制净浆试块,分别测试其抗折、抗压强度,对其胶凝活性进行研究.结果表明赤泥经脱碱后所制成的净浆试块的胶凝活性得到了极大改善,含碱量0.86％的赤泥在掺量为20％的条件下,试样的力学性能最好.     

常压石灰法处理烧结法赤泥脱碱及其机理研究

采用石灰（CaO）作为脱碱剂处理烧结法赤泥,研究了反应温度、反应时间、脱碱剂添加量、液固比等因素对赤泥中钾、钠溶出率等碱脱除效果的影响,分析了石灰处理赤泥的脱碱机理。结果表明：温度升高、反应时间延长、石灰掺量增加以及液固比增大均能提高赤泥的脱碱效果,其中尤以反应时间和石灰掺量的影响效果更显著。添加石灰处理烧结法赤泥的脱碱机理是部分方钠石（Na₈Al₆Si₆O₂₄CO₃）中的2个Na⁺被1个Ca²⁺置换出,生成了更难溶的钙霞石［Na₆CaAl₆Si₆（CO₃）O₂₄·2H₂O］。     

水化石榴石对赤泥基地聚物形成过程的影响研究

拜耳法赤泥是铝硅酸盐矿物为主的碱性混合物,是制备地聚物材料的潜在原料.以高温拜耳法赤泥的主要成分水化石榴石为原料制备了地聚物材料,并分析了其强度形成及固碱机理.研究表明,水化石榴石经焙烧、碱激发可制备以水化聚硅铝酸盐(Ca-PS、Na-PS)、水化铝酸钙(C3AH6)为主的钙基地聚物,其形成可分为三个步骤:高温下水化石榴石发生Al-O链断裂,分解成钙基铝酸盐、聚铝硅酸盐;在水玻璃的激发下,聚铝硅酸钙中Al-O链断裂,形成正硅铝酸钙的水化物并释放出氢氧化铝;铝酸钙、氢氧化铝、氢氧化钙与自由的硅酸根离子、钠离子反应生成聚硅铝酸钙、聚硅铝酸钠的水化物,并排除剩余的水分,固结硬化成地聚物材料.钠离子在地聚物的形成过程中进入结构被固定下来,可以有效抑制赤泥基材料的泛碱.     

二氧化碳气浮拜耳法赤泥脱碱方法的实验研究

本文以某公司提供的废弃物赤泥为研究对象,为了探究二氧化碳对赤泥的脱碱率,自主设计制作了实验室使用的二氧化碳气浮反应器,以钠离子为碱性指标,探究了不同的二氧化碳气浮工艺条件对赤泥脱碱率的影响。根据探索性试验和单因素试验结果,确定了影响赤泥脱碱率的主要因素有:反应液固质量比、反应温度、反应时间和二氧化碳压力。最终确定了优化试验条件:液固比为7∶1,反应温度为50℃,反应时间为2 h,二氧化碳压力为4 MPa。此时脱碱率达到了49.3%,并且整个实验过程中几乎没有其他废弃物的产生,吸收了大量的二氧化碳,达到了"以废治废"的目的。