一种基于固废基酸性调理剂的赤泥脱碱活化方法

本发明涉及赤泥固废资源化利用，尤其涉及一种基于固废基酸性调理剂的赤泥脱碱活化方法。

背景技术：

1、赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的大宗固体废弃物，因其含有大量游离碱和结合碱，其ph值通常高达11以上，同时赤泥中的硅铝组分多以钙霞石、霞石等惰性矿物相形式存在，反应活性较低。高碱性与硅铝组分的惰性，是制约赤泥规模化资源化利用的主要因素。

2、针对赤泥的脱碱处理，现有方法主要包括强酸中和法、水洗法和生物脱碱法。其中，强酸中和虽能快速降低赤泥碱度，但易腐蚀设备、破坏赤泥颗粒结构，且产生大量高盐废水；水洗法耗水量大、脱碱效率低，洗液处理成本较高；生物脱碱则存在反应周期长、处理效果不稳定等问题。针对赤泥中硅铝组分的活化，现有技术多采用高温煅烧或强碱激发等物理化学手段，但高温处理能耗较高，且易导致颗粒团聚，而强碱激发则会进一步加剧赤泥的碱性问题，与脱碱需求相悖。鉴于现有脱碱手段与活化手段的兼容性较差，现有工艺通常采用先脱碱、后活化的分步处理模式，导致工艺流程复杂、处理周期较长，难以实现高效协同处理。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于固废基酸性调理剂的赤泥脱碱活化方法，解决了现有技术中赤泥脱碱与硅铝活化难以同步进行、处理过程成本高且易产生二次污染的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种固废基酸性调理剂的制备方法，包括如下步骤：

3、将煤矸石和磷石膏复配后进行煅烧，得到多孔固废基料；

4、将所述多孔固废基料和改性剂混合制浆，干燥得到改性固废基料；所述改性剂包括柠檬酸和硫酸亚铁；

5、将所述改性固废基料与助活化剂混合成型，所述助活化剂包括氟硅酸钠和偏高岭土，即得所述固废基酸性调理剂。

6、优选的，所述煤矸石与磷石膏的复配质量比为1 : (0.7~1.3)；所述煅烧的温度为650~750℃，时间为1.5~2.5h。

7、优选的，所述改性剂中柠檬酸与硫酸亚铁的质量比为(2.5~3.5) : 1；所述多孔固废基料与改性剂的质量比为100 : (6~12)。

8、优选的，所述助活化剂中氟硅酸钠与偏高岭土的质量比为(1.5~2.5) : 1；所述改性固废基料与助活化剂的质量比为100 : (3~7)。

9、优选的，将所述改性固废基料与助活化剂混合成型的过程中还包括加入成型剂的步骤；所述成型剂的添加量为改性固废基料、助活化剂和成型剂总质量的4~6%；所述成型剂包括聚乙烯醇和淀粉。

10、第二方面，本发明提供了一种固废基酸性调理剂，其特征在于，由上述制备方法制备得到。

11、第三方面，本发明提供了一种基于固废基酸性调理剂的赤泥脱碱活化方法，包括如下步骤：

12、将赤泥粉末与上述固废基酸性调理剂混合制浆，搅拌反应后分离得到脱碱活化后的赤泥；

13、其中，所述赤泥粉末与所述固废基酸性调理剂的质量比为100 : (15~25)。

14、优选的，所述搅拌反应的温度为40~60℃，搅拌反应的时间为60~90min。

15、优选的，所述赤泥粉末的粒径为70~100目，赤泥粉末的含水率为25%以内；所述固废基酸性调理剂的粒径为2~4mm。

16、优选的，所述分离采用离心过滤的方式，通过离心过滤分离得到脱碱活化后的赤泥和吸附饱和的固废基酸性调理剂；将所述吸附饱和的固废基酸性调理剂在500~600℃条件下焙烧1~2h进行再生。

17、进一步的，离心过滤的转速为1800~2800r/min；离心过滤的时间为15~30min。

18、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

19、本发明采用煤矸石和磷石膏两种工业固废为原料，通过复配煅烧、改性及助活化复合成型制备得到固废基酸性调理剂，并将其与赤泥粉末混合反应，实现了赤泥脱碱与硅铝活化的同步处理。该方法利用煤矸石和磷石膏自身的物化特性，在实现工业固废资源化利用的同时，为赤泥处理提供了兼具温和酸性和硅铝活化功能的复合调理剂；其中，柠檬酸与硫酸亚铁复配的改性剂以及氟硅酸钠与偏高岭土复配的助活化剂协同作用，能够在温和条件下有效破坏赤泥中硅铝惰性矿物相的晶格结构，避免强酸腐蚀和高温煅烧带来的高能耗、二次污染及颗粒结构破坏等问题，使赤泥在脱碱处理过程中同步完成硅铝组分的活化。本发明的方法流程简单、反应条件温和，在实现赤泥高效脱碱的同时提升了硅铝活性，为赤泥的高附加值资源化利用提供了有效途径。

1.一种固废基酸性调理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煤矸石与磷石膏的复配质量比为1: (0.7~1.3)；所述煅烧的温度为650~750℃，时间为1.5~2.5h。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂中柠檬酸与硫酸亚铁的质量比为(2.5~3.5) : 1；所述多孔固废基料与改性剂的质量比为100 : (6~12)。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助活化剂中氟硅酸钠与偏高岭土的质量比为(1.5~2.5) : 1；所述改性固废基料与助活化剂的质量比为100 : (3~7)。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述改性固废基料与助活化剂混合成型的过程中还包括加入成型剂的步骤；所述成型剂的添加量为改性固废基料、助活化剂和成型剂总质量的4~6%；所述成型剂包括聚乙烯醇和淀粉。

6.一种固废基酸性调理剂，其特征在于，由权利要求1~5任一项所述的制备方法制备得到。

7.一种基于固废基酸性调理剂的赤泥脱碱活化方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的基于固废基酸性调理剂的赤泥脱碱活化方法，其特征在于，所述赤泥粉末的粒径为70~100目，赤泥粉末的含水率为25%以内；所述固废基酸性调理剂的粒径为2~4mm。

9.如权利要求7所述的基于固废基酸性调理剂的赤泥脱碱活化方法，其特征在于，所述搅拌反应的温度为40~60℃，搅拌反应的时间为60~90min。

10.如权利要求7所述的基于固废基酸性调理剂的赤泥脱碱活化方法，其特征在于，所述分离采用离心过滤的方式，通过离心过滤分离得到脱碱活化后的赤泥和吸附饱和的固废基酸性调理剂；将所述吸附饱和的固废基酸性调理剂在500~600℃条件下焙烧1~2h进行再生；