一种赤泥基生物炭及其制备方法与在改善赤泥脱水性能中的应用

本发明涉及固体废弃物资源化利用，尤其涉及一种赤泥基生物炭及其制备方法与在改善赤泥脱水性能中的应用。

背景技术：

1、本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、赤泥是生产氧化铝过程中产生的工业固体废弃物，赤泥具有高碱性、高含水率、颗粒细小、比表面积大且孔隙结构致密等特点，因而脱水难度大。现有的赤泥脱水工艺多采用机械压滤结合无机/高分子助滤剂调理，但存在滤饼压缩变形堵塞过滤通道、脱水效率低、助滤剂成本高且易造成二次污染等问题。

3、现有技术中，赤泥可以与生物质结合制备生物炭，多用于废水吸附或者土壤修复，但是现有工艺存在诸多缺陷，比如，热解温度高；采用化学试剂进行改性，产生大量废水等；原料配比不合理，制备的生物炭活性较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种赤泥基生物炭及其制备方法与在改善赤泥脱水性能中的应用。本发明解决了赤泥脱水效率低、二次污染，以及赤泥基生物炭制备工艺复杂、应用针对性不强等缺陷，实现赤泥的资源化利用与脱水处理一体化，降低处理成本，提升脱水效果。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种赤泥基生物炭的制备方法，包括以下步骤：

4、将赤泥粉末与生物质粉末混合均匀，加入复合活化剂，搅拌得到混合料；

5、将混合料在惰性气氛下热解，即得赤泥基生物炭。

6、进一步地，所述生物质选自农业废弃物生物质，优选为玉米秸秆、稻壳、锯末中的至少一种；更优选为玉米秸秆。

7、进一步地，所述方法还包括预处理步骤，具体为：赤泥洗涤至ph为8.5-9.5，干燥、粉碎、过筛，得到赤泥粉末；生物质粉碎、干燥，得到生物质粉末。

8、进一步地，赤泥在105-110 ℃下干燥至恒重，粉碎后过100-120目筛；生物质粉碎至20-40目，80-85 ℃干燥至恒重。

9、进一步地，赤泥粉末与生物质粉末质量比为0.4-0.6:1。

10、进一步地，复合活化剂为fe2o3与k2co3，fe2o3与k2co3的质量比为5-7:1。

11、进一步地，复合活化剂的添加量为赤泥与生物质总质量的3-8%。

12、进一步地，惰性气氛为氮气或者氩气。

13、进一步地，热解温度为350-450 ℃，升温速率为5-8 ℃/min，热解保温时间为2-3h。

14、进一步地，热解后还包括冷却、产物粉碎、筛分步骤，具体为：热解结束后，自然冷却至室温，将产物粉碎后过80-100目筛。

15、第二方面，本发明提供了上述制备方法制备得到的赤泥基生物炭。

16、进一步地，赤泥基生物炭比表面积为180-250 m2/g，孔隙率为45-55%，饱和磁化强度为8-15 emu·g-1。

17、第三方面，本发明提供了第二方面所述的赤泥基生物炭在改善赤泥脱水性能中的应用。

18、第四方面，本发明提供了一种赤泥脱水方法，包括以下步骤：

19、向赤泥浆体中加入第二方面所述的赤泥基生物炭，搅拌，机械压滤，得到脱水滤饼。

20、进一步地，赤泥脱水温度为20-35 ℃。

21、进一步地，赤泥浆体含水率为65-75%。

22、进一步地，赤泥基生物炭添加量为赤泥干基质量的2-5%。

23、进一步地，搅拌时间15-25 min。

24、进一步地，压滤压力为1.0-1.5 mpa，压滤时间为20-30 min。

25、进一步地，压滤后的赤泥基生物炭可通过磁铁吸附回收，经80-100 ℃干燥后重复使用。

26、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

27、本发明采用“复合活化剂活化+低温热解”工艺，无需添加大量化学改性试剂，相比现有600-1000℃的高温热解工艺，同时利用赤泥与生物质的协同作用，使生物炭兼具多孔结构和磁性，解决了现有生物炭制备污染大、活性不足的问题。本发明实现了“以泥治泥”，将赤泥（废弃物）与农业废弃物生物质结合制备生物炭，用于赤泥自身脱水，同时生物炭可通过磁性回收重复使用，大幅降低处理成本，推动赤泥的资源化、减量化利用，符合绿色环保发展理念。本发明的赤泥基生物炭制备过程无需复杂设备，低温热解和常温调理操作简便，原料来源广泛、成本低廉，可直接对接现有赤泥处理生产线，易于大规模工业化推广。

1.一种赤泥基生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质选自农业废弃物生物质。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括预处理步骤，具体为：赤泥洗涤至ph为8.5-9.5，干燥、粉碎、过筛，得到赤泥粉末；生物质粉碎、干燥，得到生物质粉末。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，fe2o3与k2co3的质量比为5-7:1。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，惰性气氛为氮气或者氩气。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，热解升温速率为5-8 ℃/min，热解保温时间为2-3 h。

7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的赤泥基生物炭。

8.如权利要求7所述的赤泥基生物炭在改善赤泥脱水性能中的应用。

9.一种赤泥脱水方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，赤泥脱水温度为20-35 ℃；或，赤泥浆体含水率为65-75%；