一种赤泥造粒固化脱碱方法与流程

1.本发明属于固废处理技术领域，具体涉及一种赤泥造粒固化脱碱方法。


背景技术：

2.赤泥是氧化铝生产过程中排放的强碱性固体废弃物。我国每年赤泥排放量近1亿吨，赤泥总堆存量超过6亿吨，由于赤泥具有强碱性、高含水量等特点，大量赤泥的堆积对人的健康和自然环境会带来危害。如今国内外常用筑坝堆放和倾倒海水的方式处理赤泥，筑坝堆放处理不仅会占用大量的土地资源，而且在堆放过程中赤泥中的重金属会渗透进入土壤和地表水中，造成水体污染、土壤盐碱化等问题。除了赤泥中物质的直接污染外，赤泥脱水后的扬尘也会对大气造成污染。同时，赤泥中的碱性物质会对坝体进行腐蚀，容易引起溃坝危险，因此对赤泥减量化、无害化、资源化的研究可以从根本上解决赤泥堆积占用大量土地、潜在危害大的问题。
3.目前赤泥的脱碱方法包括钙离子置换法、湿法碳化法、水洗法。钙离子置换法需要消耗大量的试剂，成本较高。湿法碳化处理赤泥需要高压，对浸出设备有严格的要求，要求条件难以控制，操作繁琐。水洗脱碱工艺简单，且不消耗试剂，成本较低，是目前赤泥脱碱普遍采用的主要方法。水洗工艺包含水洗和压滤脱水两道工序，由于赤泥吸水性极强，压滤后的赤泥饼含水率依然很高，致使脱碱效率较低，只能将赤泥中的部分游离碱除去，需要反复多次的水洗和压滤。即便如此，四次水洗的可溶碱浸出率仅有50
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70%。而且多次水洗产生的废水量大、水质浑浊，后续的净化处理成本高昂。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种赤泥造粒固化脱碱方法，该方法工艺简单，脱碱效率高，从根本上解决了赤泥大量堆存的问题，而且可以从过滤后的赤泥中提取钠等有价金属，实现二次资源回收利用。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种赤泥造粒固化脱碱方法，通过水硬性胶凝材料将赤泥固结成团制成球形颗粒，然后将球形颗粒浸泡脱碱，所述球形颗粒中粉体原料按质量份数计包括以下组分：赤泥80~90份，水硬性胶凝材料10~20份。
6.作为改进的是，所述水硬性胶凝材料为硅酸盐系列水泥、碱激发矿渣、地聚合物、硫铝酸盐水泥、磷酸镁水泥中的一种或多种混合。
7.作为改进的是，所述赤泥为烧结法赤泥、拜耳法赤泥或联合法赤泥。
8.作为改进的是，该方法具体包括以下步骤：1）按配比将粉体原料在常温下加水和减水剂拌和成干稠的膏体，其中加水量占粉体原料质量的15%~20%，减水剂掺量占粉体原料质量的0.5%~1%，水和减水剂的精确用量以方便造粒为准；2）将干稠的膏体倒入造粒机造粒成球；
3）待颗粒球表面圆润没有裂缝且颗粒球之间不相互粘连时，即完成待脱碱球状颗粒制作；4）将待脱碱球状颗粒静置直至充分固化，以在水中浸泡不溃散不泥化为准；5）将充分固化的待脱碱球状颗粒倒入清水池中浸泡0.5~1小时，浸泡固液比控制为1:4~7；6）将浸取液倒出即完成待脱碱球状颗粒的脱碱处理。
9.作为改进的是，所述减水剂为萘系、脂肪族或聚羧酸。
10.有益效果：与现有技术相比，本发明的一种赤泥造粒固化脱碱方法，具有如下优势：（1）彻底解决了水洗脱碱赤泥脱水困难的问题尽管已有实践证明，赤泥水洗能够达到脱碱的目的，但是由于赤泥属于超细粉体，具有很大的吸水性，因此水洗后的赤泥经过压滤脱水后仍带有40%以上的水分，可溶碱溶解在赤泥孔隙水中无法完全脱除，需要反复多次的水洗和压滤，工艺繁琐，效率低下，而且多次水洗产生的废水量大、水质浑浊，后续的净化处理成本高昂。
11.本发明通过水硬性胶凝材料将赤泥固结成团，利用赤泥与胶凝材料建立力学强度将赤泥粉体固结成赤泥骨料，待其充分固化后用清水浸泡，使其中盐分充分浸出，最后将颗粒从浸泡液中取出，实现固液分离，即达到水洗脱碱的目的，从根源上解决了常规水洗赤泥脱碱时超细粉体材料吸水性强、难以实现固液分离而带来的脱碱困难问题。
12.（2）实现了溶出碱的回收利用赤泥中可溶碱含量高，具有很高的利用价值，如能有效提取将产生非常高的经济效益。传统的钙离子置换法、湿法碳化法、酸溶法等均是将其中的可溶碱消化以达到脱碱的目的，造成了极大的资源浪费。水洗法产生的废水量大、水质浑浊，不但无法回收可溶碱，而且后续的污水净化处理成本高昂。
13.本发明通过水硬性胶凝材料将赤泥固结成坚硬的骨料颗粒，浸泡液水质澄清，其中的可溶碱可以直接回收利用。
14.（3）开拓了赤泥资源化利用路径赤泥的建材化应用是赤泥消纳的最有效途径，但由于赤泥中可溶碱含量较高，用赤泥开发的建材产品泛碱严重，极大地制约了赤泥的资源化发展。
15.本发明通过水硬性胶凝材料将赤泥固结成团，脱碱充分，彻底消除赤泥建材产品的泛碱难题，同时经过造粒的赤泥与胶凝材料建立了较高的力学强度，能够作为轻质骨料掺入混凝土中使用，拓宽了赤泥资源化利用途径。
具体实施方式
16.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的常规技术人通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
17.实施例1选定山东省茌平县拜耳法赤泥为处理对象，经测定其碱含量6.87%（以na2o计）。按拜耳法赤泥80份、p.o 42.5普通硅酸盐水泥20份的质量份数比例干混均匀，加入占粉体原
料质量15%的水和0.5%的减水剂，将材料拌和成干稠的膏体，再将膏体倒入造粒机制成3
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20mm粒径的球状颗粒，将待脱盐球状颗粒静置7天使其充分固化至遇水不溃散不泥化；将充分固化的颗粒倒入清水池中浸泡1小时，浸泡固液比为1:5，使其中碱充分浸出，即实现了赤泥脱碱。用荧光分析仪测得脱碱赤泥颗粒球中残留碱含量（以na2o计）为0.11%，碱的脱除较为充分。
18.实施例2选定山东省茌平县拜耳法赤泥为处理对象，经测定其碱含量6.87%（以na2o计）。按拜耳法赤泥90份、p.o 42.5普通硅酸盐水泥10份的质量份数比例干混均匀，加入占粉体材料质量15%的水和0.5%的减水剂，将材料拌和成干稠的膏体，再将膏体倒入造粒机制成3
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20mm粒径的球状颗粒，将待脱盐球状颗粒静置7天使其充分固化至遇水不溃散不泥化；将充分固化的颗粒倒入清水池中浸泡0.5小时，浸泡固液比为1:6，使其中碱充分浸出，即实现了赤泥脱碱。用荧光分析仪测得脱碱赤泥颗粒球中残留碱含量（以na2o计）为0.16%，碱的脱除较为充分。
19.实施例3选定山东省茌平县拜耳法赤泥为处理对象，经测定其碱含量6.87%（以na2o计）。按拜耳法赤泥85份、p.o 42.5普通硅酸盐水泥15份的质量份数比例干混均匀，加入占粉体原料质量15%的水和0.5%的减水剂，将材料拌和成干稠的膏体，再将膏体倒入造粒机制成3
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20mm粒径的球状颗粒，将待脱盐球状颗粒静置7天使其充分固化至遇水不溃散不泥化；将充分固化的颗粒倒入清水池中浸泡0.8小时，浸泡固液比为1:7，使其中碱充分浸出，即实现了赤泥脱碱。用荧光分析仪测得脱碱赤泥颗粒球中残留碱含量（以na2o计）为0.09%，碱的脱除较为充分。
20.以上所述仅为本发明赤泥粉体脱碱技术较佳的具体实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内采用固化造粒的方法进行粉体材料的脱碱均应包含在本发明的保护范围之内。