拜耳法赤泥脱碱研究进展
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2019, 6(2), 72-79
Published Online June 2019 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/meng https://doi.org/10.12677/meng.2019.62011
文章引用: 马艳红, 刘战伟. 拜耳法赤泥脱碱研究进展[J]. 冶金工程, 2019, 6(2): 72-79.
DOI: 10.12677/meng.2019.62011
Dealkalization of the Bayer Red Mud:
A Comprehensive Review
Yanhong Ma
1, Zhanwei Liu
2*
1
CHALCO Zhengzhou Non-Ferrous Metals Research Institute Co., Zhengzhou Henan
2
Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology,
Kunming Yunnan
Received: May 16th
, 2019; accepted: May 29th
, 2019; published: Jun. 5th
, 2019
Abstract The high alkali of Bayer red mud makes it difficult to be used comprehensively. The majority of red mud is stored on land, but has the potential to be harmful to the surrounding environment and human health. How to dispose of red mud safely is still a worldwide difficult problem, but dealka-lization of the red mud is the key process that disposes of red mud. In this review, the basic prop-erties of Bayer red mud and the existing form and distribution features of alkali in red mud are
summarized. Current status of dealkalization are illustrated in detail, the development trend of
the research on dealkalization of red mud is put forward. This review provides technology sup-
port for dealkalization of Bayer red mud and a scientific reference for sustainable development of
alumina industry.
Keywords
Bayer Red Mud, Occurrence States of Alkaline, Dealkalization
拜耳法赤泥脱碱研究进展
马艳红1
，刘战伟2*
1
中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，河南 郑州
2
昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南 昆明
收稿日期：2019年5月16日；录用日期：2019年5月29日；发布日期：2019年6月5日
摘 要
拜耳法赤泥的强碱性使其综合利用难度增加，赤泥大量堆存极易引发重大环境安全问题，如何安全处置
*
通讯作者。 马艳红，刘战伟
DOI: 10.12677/meng.2019.62011 73 冶金工程
赤泥迄今仍是世界性难题，而赤泥脱碱是赤泥处置的关键。本文综述了拜耳法赤泥的基本性质及碱在赤
泥中的存在形式和分布特征，阐述了国内外拜耳法赤泥脱碱研究进展，提出了赤泥脱碱研究的发展方向。
这将为拜耳法赤泥脱碱提供技术支持，为保障氧化铝工业的持续健康发展提供科学参考。
关键词
拜耳法赤泥，碱赋存形态，脱碱
Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
1. 引言
赤泥是氧化铝生产中产生的强碱性废渣，环境风险高、资源化利用难。近几年，中国氧化铝工业的
主体流程升级为节能、短流程的拜耳法，每生产1吨氧化铝约排放赤泥1~1.5吨。世界赤泥年排放量约
1.2亿吨，中国赤泥年排放量达5000万吨以上，目前中国赤泥堆存量已达到4亿吨以上[1]。赤泥碱含量
高，pH值为11.0~12.0，使周围水体pH升高，造成严重水污染，并且对金属材料和生物有腐蚀作用[2]。
赤泥含碱量高，使其利用成为世界性难题。脱除赤泥中的碱，减少其对环境的污染，使其实现综合利用，
是氧化铝工业健康持续发展的关键。
2. 拜耳法赤泥的基本性质
2.1. 赤泥的化学组成
拜耳法赤泥的化学组成主要为Al
2O
3、SiO
2、Fe
2O
3、Na
2O、CaO和TiO
2，含量大小取决于生产工艺
参数和铝土矿品位[3]。Na
2O含量是衡量赤泥碱性强弱的重要指标，其含量一般在2%~10%之间。拜耳法
赤泥的化学组成如表1所示[4]。
Table 1. Chemical composition of Bayer red mud (wt%) [4]
表1. 拜耳法赤泥的化学组成(wt%) [4]
Al
2O
3 SiO
2 Fe
2O
3 Na
2O CaO TiO
2
5~20 3~50 10~60 2~10 2~12 4~25
2.2. 赤泥的矿物组成
拜耳法赤泥主要的矿物组成为含水铝硅酸钠、钙霞石、水化石榴石、赤铁矿、钙钛矿等。图1为郑
州某氧化铝厂拜耳法赤泥的X射线衍射图谱。
2.3. 赤泥的形貌与粒度分布
云南某氧化铝厂拜耳法赤泥的形貌如图2所示，粒度分布见表2。
从图2可以看出，拜耳法赤泥颗粒松散，其分布、大小不均匀。从表2可以看出，拜耳法赤泥比较
细，粒径小于75 μm的占一半以上。 马艳红，刘战伟
DOI: 10.12677/meng.2019.62011 74 冶金工程
Figure 1. XRD of red mud from Zhengzhou alumina refinery
图1. 郑州某氧化铝厂拜耳法赤泥的XRD图谱
Figure 2. SEM of Byer red mud
图2. 拜耳法赤泥SEM图
马艳红，刘战伟
DOI: 10.12677/meng.2019.62011 75 冶金工程
Table 2. Particle size distribution of Bayer red mud
表2. 拜耳法赤泥粒度分布
粒度组成/μm <75 75~150 150~300 300~1200
>1200
百分比/% 53.56 19.57 18.75 5.00 3.12
3. 拜耳法赤泥中碱的存在形式及分布特征
3.1. 赤泥中碱的存在形式
拜耳法赤泥中的碱主要以两种形式存在。一种为以NaOH、铝酸钠、Na
2CO
3等形式存在的可溶性碱，
另一种为以含水铝硅酸钠形式存在的非可溶性碱[5]。
1) 可溶性碱
在拜耳法生产氧化铝过程中，NaOH与铝土矿反应生成铝酸钠、硅酸钠等可溶性物质，未参与反应
的NaOH及铝酸钠等随赤泥外排，赤泥堆存时间越长，其Na
2CO
3含量越高。
2) 非可溶性碱
在拜耳法生产氧化铝过程中，NaOH与铝土矿反应生成的铝酸钠和硅酸钠会在一定条件下反应生成
水合铝硅酸钠，见方程式(1)。水合铝硅酸钠以沉淀的形式进入赤泥。
[]()
22422322
4xNaHSiO2NaAlOHNaOAlOxSiOnHO2xNaOH+→⋅⋅⋅+ (1)
3.2. 赤泥中碱的分布特征
中国铝业河南分公司拜耳法赤泥SEM-EDS分析结果如图3所示。
马艳红，刘战伟
DOI: 10.12677/meng.2019.62011 76 冶金工程
Figure 3. The SEM-EDS analysis of red mud sample
图3. 拜耳法赤泥的SEM-EDS分析结果
从图3中可以看出，赤泥中Al、Si、Ca、Na、Fe、Ti的分布比较分散。一般Na不与Ca出现在同
种物相中；Na的分布与Si的分布有紧密关系。
4. 拜耳法赤泥脱碱研究进展
4.1. 水洗脱碱法
张国立等[6]对赤泥水洗脱碱进行了研究，结果表明：浸泡时间和洗涤次数对脱碱效果影响较大；在
室温、液固比为5:1的条件下，赤泥浸泡1天，洗涤5次以上，赤泥中95%以上的Na+
可以被除去。
张乐观等[7]分别采用20℃、55℃、75℃、95℃不同温度的水对强碱性赤泥进行洗涤，实验结果表明：
利用不同温度的水洗涤赤泥，回收碱的效率相近；经过6次洗涤后，回收NaOH的质量最高为8.18 mg/g
赤泥。
Zhu等[8]在700℃下对赤泥进行活化焙烧30 min，然后再在90℃下水洗60 min，赤泥的脱碱率达
到82%。
4.2. 酸中和法
由于酸能与赤泥中的可溶性碱和非可溶性碱发生一系列中和反应，所以酸中和法不仅可以将赤泥中
可溶性碱的含量大幅度地降低，并且还能将非可溶性碱的含量有效地降低，脱碱效果明显[9]。Khaitan
等[10]利用盐酸中和碱，可使赤泥的pH值从12.5降到4.6~8.0。
钟晨等[11]采用有机酸柠檬酸对拜耳法赤泥进行脱碱，实验结果表明：柠檬酸不仅能与赤泥中的可溶
性碱反应，还能使赤泥中的水合铝硅酸钠发生酸解反应；用浓度5%的柠檬酸浸出赤泥中的碱，可使赤泥
中的Na+
几乎完全进入浸出液中。
李望等[12]提出了利用草酸脱除赤泥中的碱，结果表明：草酸能显著破坏赤泥中钙霞石的结构，选择
性地脱除赤泥中的钠，将脱碱渣中Na
2O含量降到0.5%以下；在温度80℃、反应时间40 min、液固比4 mL/g
和草酸用量为15%的条件下，赤泥脱碱率高于95%。
酸中和法脱除赤泥中碱的同时，还会使赤泥中一些金属元素进入浸出液而流失，从而影响赤泥后续
的资源化利用。
4.3. 湿法碳化脱碱
王志等[13]研究了利用CO
2对拜耳法赤泥进行湿法碳化脱碱，并对其机理进行了分析，结果表明：
在湿法碳化脱碱过程中，一方面CO
2
与赤泥中的碱发生反应，破坏了原来的碱溶解平衡，形成了液固界
【分享】赤泥制备生态透水砖的研究进展
【分享】赤泥制备生态透水砖的研究进展
摘要:随着铝工业的发展，赤泥的综合利用问题越来越迫切，近年新出现的赤泥透水砖产品，为赤泥的综合利用开辟了一条新途径。本文综述了国内外赤泥在生态透水砖上的应用现状以及环境安全性研究进展，重点总结了赤泥透水砖在碱性、重金属毒性以及放射性控制方面的研究状况及不足，为赤泥在透水砖领域资源化利用提供参考。
关键词:赤泥;透水砖;环境安全
0 引言
中国是氧化铝主要生产国之一，而赤泥是在氧化铝生产过程中产生的高碱性固体废弃物。2017年我国赤泥的累计储量已超过5亿t，而赤泥综合利用率只有4%，远低于世界综合利用率(15%)。处理赤泥的通行做法是采用湿法堆存或脱水堆存，这不仅浪费大量土地和维护费用，且赤泥的重金属和高碱性会污染地下水和使土壤盐碱化。赤泥中许多可用成分不能被合理利用，也造成了资源的二次浪费。随着国家可持续发展战略的推进和环保意识的提高，对赤泥进行科学合理的处置越来越受到政府部门的重视。
赤泥的综合利用具有广阔的发展前景，根据赤泥的利用现状及特点，目前对赤泥综合利用的研究主要集中在三个方面:一是对有用元素的回收，如浸出沉淀提铝、磁化焙烧提铁、酸浸提稀有金属;二是作为制备建筑材料的原料使用，如制备免烧砖和水泥等;三是应用于废水处理的吸附材料等。近年有报道利用赤泥制备路基材料、赤泥制备复合肥等。这些赤泥利用技术有的尚不成熟，仍在研究;有的技术成熟可行，但工艺成本较高、存在二次污染、环境安全性不高、技术经济效益较差，大多未获得应用推广。
国内对赤泥制备生态环保透水砖方面的研究相对较少，且主要是制备工艺方面的研究。本文拟对其环境安全性、工艺系统性等方面的研究进行系统阐述。
1赤泥在透水砖行业的研究现状
透水砖与传统烧结砖的显著区别在于，可以使雨水透过砖体流入地下，它是建设海绵城市必不可少的基础材料。近年来我国海绵城市建设方兴未艾，透水砖正是在这样的背景下获得迅速发展。目前市面上的透水砖有烧结型和非烧结型两类。非烧结型因为在强度、透水性、寿命等关键性能上不占优势，所以远不如烧结型透水砖的市场认可度高。烧结型透水砖主要利用固体废料作为原料，如陶瓷废料、耐火材料废料、钢渣、尾矿、废玻璃等。随着海绵城市试点数量的不断增加，透水砖市场需求逐年走旺，使得透水砖行业对废弃陶瓷、废弃耐火材料等废料需求不断增加;但另一方面，我国环保治理力度空前加大，陶瓷、耐火材料、玻璃生产企业的生产规模受到制约，产能急剧下降，产生的废料也急剧减少，透水砖行业的原料受到极大限制，严重制约着透水砖市场的供给能力。因此，拓宽透水砖制备原料的来源显得尤为必要和迫切。
拜耳法赤泥的处理和利用
拜耳法赤泥的处理和利用
赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6×107t。我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量超过600万t ，全部露天堆存，并且大部分堆场坝体用赤泥构筑。目前，人们日益关注赤泥堆放给环境带来的危害。赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染。裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。因此，赤泥的综合利用和回收以及合理处理有重要的意义。拜耳法赤泥的处理有很强有力的经济利益和环保效益。
拜耳法赤泥与适量的石灰混合，经石灰消化、水热处理、煅烧处理和碱液溶出，可从赤泥回收70%以上的Al2O3和90%以上的Na2O，并使不溶残渣中NaO含量降到1%以下。分离的铝酸钠溶液被送往拜耳法溶出料浆稀释过程，分离的残渣被进一步在750～950℃ 煅烧，制得活性β–C2S为主的胶凝材料，可用作水泥的活性混合成分。
生产1 t 氧化铝通常排弃1t多的赤泥，但是不管是拜耳法工厂，抑或是烧结法、联合法工厂，目前都尚未有效地处理和利用赤泥。迄今已探明的我国铝土矿， 约80%为中等品位即铝硅比5～7、含铁低的一水硬铝石型铝土矿。我们立足本国资源，成功地开发了单流法管道溶出技术，为经济、有效地处理拜耳法赤泥，使我国氧化铝工业获得更大的经济效益、社会效益，应进一步开发低温煅烧工艺。本文在铝土矿及其拜耳法赤泥加工试验的基础上，讨论了在回收赤泥中的氧化铝和氧化钠后进一步将其加工成水泥的工艺，及建立拜耳–低温煅烧法工艺处理我国铝土矿的可能性。
1 原料
拜耳法赤泥：拜耳法赤泥末次洗涤后排送堆场的设备上，再洗涤、烘干，置于干燥器内。
赤泥脱碱的工艺技术探讨
赤泥脱碱的工艺技术探讨
赤泥是铝土矿提取氧化铝工艺中产生的强碱性废渣( PH12～13) ，对环境危害大。赤泥脱碱是降低其环境 风险的重要处理方法，本文介绍了近年来常用的赤泥脱碱的方法，并对其进行分类归纳和比较。据此提出赤泥脱碱的 可行性工艺，为今后赤泥的无害化处理提供参考。
赤泥的性质与组成
1．1 赤泥的物理性质
赤泥由于含铁量不同，其颜色会有暗红色、 棕色和灰白色，形状呈颗粒状。颗粒直径 0．088 ～ 0．25 mm，熔点为 1 200 ～ 1 250℃，最大的比表面 积为 186．9 m2 /g，孔隙比 2．53～2．95。
1．2 赤泥的化学成分及其矿物组成
赤泥中主要元素为 Fe、Si、Ga、Al、Na、K 等， 另外还含有少量的稀土元素。不同地区赤泥 的化学成份及物理性质与氧化铝的生产方法、生 产过程中添加的物质以及铝土矿的化合物等有关。拜耳赤泥中通常含有 6．8 ～ 71．9%的氧化 铁，2． 12% ～ 33． 1% 氧 化 铝 和 0． 1 ～ 12． 4% 氧 化钠。
赤泥主要的矿物为文石和方解石，其次是蛋 白石、三水铝石、针铁矿，最少的就是钛矿石、菱 铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和烧碱。通常赤泥 的 PH 值约为 12，并含有微量氟化物。根据 GB5058－85 有色金属工业固体废物污染控制标 准，赤泥属于固体废渣，其附液则为超标废水。
赤泥脱碱工艺
2．1 湿法脱碱
(1) 石灰脱碱法，常用的湿法石灰脱碱有常 压和高压石灰脱碱。刘喜会等人采用常压石 灰脱碱法对长铝公司的赤泥进行脱碱处理，脱碱 效率可达 75%。杨久俊等人采用石灰处理烧 结法赤泥，结果表明反应时间和石灰掺量是脱碱 效果的主要因素，在最佳条件下可使 K2O、Na2O 的溶出率分别达到 50．75%和 71．40%。张亚莉 等的研究结果表明温度和石灰的添加量是赤 泥脱碱的关键因素，脱碱率达到 80%以上。韩亚 美等将石灰和赤泥混合后，放入温度为 100 ℃
拜耳法赤泥脱碱研究进展
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2019, 6(2), 72-79
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Dealkalization of the Bayer Red Mud:
A Comprehensive Review
Yanhong Ma
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2*
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CHALCO Zhengzhou Non-Ferrous Metals Research Institute Co., Zhengzhou Henan
2
Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology,
Kunming Yunnan
Received: May 16th
, 2019; accepted: May 29th
, 2019; published: Jun. 5th
, 2019
Abstract The high alkali of Bayer red mud makes it difficult to be used comprehensively. The majority of red mud is stored on land, but has the potential to be harmful to the surrounding environment and human health. How to dispose of red mud safely is still a worldwide difficult problem, but dealka-lization of the red mud is the key process that disposes of red mud. In this review, the basic prop-erties of Bayer red mud and the existing form and distribution features of alkali in red mud are
赤泥脱碱的研究
科技信息 ０矿业论坛０ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１０年第７期 赤泥脱碱的研究 王利英’李小雷’。２翟二安。陶 丰 孙方 张作才 （１．河南理工大学材料科学与工程学院 河南 焦作４５４０００； ２．义马煤业集团股份有限公司 河南义马４７２３００） 【摘要】赤泥含碱量较大、易对环境造成污染，针对这一问题，本文阐述了目前已知的八种脱碱方法，分别对其脱碱效果进行分析，得出其 应用价值，从而为赤泥脱碱提供技术支持，响应国家节能减排的号召，推动我国的可持续发展战略。 【关键词】赤泥；脱碱；研究 ０引言 我国铝土矿资源丰富，氧化铝工业发达。近些年来，氧化铝产业不 断为社会带来经济效益的同时，也给我们的环境带来了一些问题。其 中，每生产ｌｔ氧化铝就会产生１．０～２．０ｔ的赤泥Ⅲ。赤泥中的碱含量较 多，ｐＨ值为１Ｏ．２９～１１．８３，其浸出液的ｐＨ值为１２．１～１３．０，超出《有色 金属工业固体废物污染控制标准｝（ＧＢ５０５８—８５），因此赤泥属于强碱 性土日。由于赤泥的碱性较大，一方面其排放会对环境造成很大的污 染，如污染地下水、海洋生物、大气等；另一方面，其回收利用也受到了 很大的制约。因而，如何对这些赤泥进行脱碱处理，降低其对环境的危 害，实现综合利用，实现氧化铝工业的健康发展成为了一个亟待解决 的问题。 １ 赤泥的基本性质 １．１赤泥的化学组成 赤泥主要组分是Ｆｅ２０ ＳｉＯ２，Ａ１２０ ＣａＯ，Ｎａ２０，ＴｉＯｂ Ｋ２０等，此外 还含灼减成份和微量有色金属等，由于氧化铝生产工艺和铝土矿成分 的不同，赤泥的化学组成变化很大。 １．２赤泥的物理性质 赤泥具有胶结的孔架状结构，主要由结构一凝聚体、结构一集粒体、 结构一团聚体三级结构构成。三者之间形成了凝聚体空隙、集粒体空 隙、团聚体空隙。这使赤泥具有较大的比表面积，而且以大小相差悬 殊、变化幅度大为其明显特征。同时赤泥具有高压缩性、低抗剪强度 。 １．３赤泥的矿物组成 主要是文石和方解石，含量为６０～６５％；其次是蛋白石、三水铝石、 针铁矿；还有少量的钛矿物、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。 在这些矿物中，文石、方解石和菱铁矿，既是骨架，又有一定的胶结作用； 而针镁矿、三水铝石、蛋白石、水玻璃起胶结作用和填充作用。 ２现有的赤泥脱碱方法 ２．１石灰水热法 石灰水热法，即加入石灰高压溶出赤泥，是近年来在赤泥脱碱处 理中得到迅速发展的新技术。加入石灰脱碱机理是：石灰或含ＣａＯ矿 物与赤泥直接作用．使之发生晶格取代反应，黝方石中两个钠离子被 一个钙离子取代形成新的化合物霞石，其中一部分钠离子转入溶液， 从而赤泥中Ｎａ含量降低。 生成的钙离子在水热条件下与Ｎａ ０、Ａ１２０３、Ｎａ２Ｃ０３、Ｎａ２ＳＯ３、 Ｎａ２ＳｉＯ，充分反应，生成低浓度碱液中稳定存在的化合物进入赤泥。液 相反应方程式如下： Ｎａ２０・Ａｌ２０３＋Ｃａ（ＯＨ）２＋ａｑ＝ＣａＯ・Ａ１２０３・６Ｈ２０＋２ＮａＯＨ＋ａｑ Ｎａ２ＣＯ３＋Ｃａ（ＯＨ）２＋ａｑ＝ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ＋ａｑ ＮａｚＳＯ４＋Ｃａ（ＯＨ）２＋ａｑ＝ＣａＳ０４・２Ｈ２０＋２ＮａＯＨ＋ａｑ Ｎａ２ＳｉＯ３＋Ｃａ（ＯＨ）２＋ａｑ＝ＣａＯ・Ｓｉ０２－Ｈ２０＋２ＮａＯＨ＋ａｑ 中国长城铝业的赵宏利采用这一方法，发现ｆＣＷ Ｓ １约为３， Ｎａ２０ｋ＝１３０～１８０ｇ／Ｌ温度约为２７０￣Ｃ，时间９０ｍｉｎ，硅渣添加量保持在 ２５０～３５ｏｇ Ｌ范围内能取得良好的脱碱效果．但不足之处是需要的温 度高，在反应釜中的时间长。 ２．２常压石灰脱碱法 刘喜会 等人采用常压石灰脱碱法的具体操作步骤是将粉磨过的 赤泥及附液加入到脱碱槽中，槽内设有搅拌装置，调节水分，通人蒸汽 加热，达到指定温度后，加入生石灰进行脱碱反应。该方法的脱碱率达 到７５％左右，并且在常压下即可进行反应，对实验条件的要求相对较 低，脱碱效果良好。 ２．３石灰纯碱烧结法 将掺有石灰和纯碱的赤泥混合，在１０００ｏＣ以上高温下烧结，赤泥 中的氧化物转化成铝酸钠、铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钙。适当控制溶出 条件，铝酸钠溶于水进入溶液，原硅酸钙、钛酸钙以及铁酸钠分解得到 的氢氧化铁全部进入沉淀，从而使得氧化钠和氧化铝得到回收。具体 反应式如下： Ａｌ２０３＋Ｎａ２ Ｃ０『＿２ＮａＡＪ０２＋ＣＯ２ ＳｉＯ２＋２ＣａＯ－－２ＣａＯ・ＳｉＯ２ Ｎａ￣ＣＯ３＋Ｆｅ２０３－２ＮａＦｅＯ２＋ＣＯ２ 贵州工业大学的何润德１７１等人采用了这种方法，烧结温度是 １２００℃，烧结时间是４０ｍｉｎ，钙比为２．２５时，脱碱率可达９２％左右。 石灰纯碱烧结法的优点是成本低．易与拜耳法过程相结合．，同时解决 了单一石灰脱钠溶出液处理成本高的难题。 ２．４盐浸出法 采用某些无机盐溶液或其酸性溶液作为浸出剂，以溶解赤泥中的 Ｎａ 及其它有用成分。德国专利报道了一种赤泥脱碱方法，向赤泥中 添加Ｆｅ￣Ｓ０）３，于１５～８０℃温度下搅拌０．５～１小时。采用此方法，可使赤 泥中Ｎａ２０含量降至１．５％，脱碱率高达９０％。比利时采用４０～５６％ Ｈ２Ｓ０４；加６～８％其他硫酸盐混合液浸出赤泥。使其与重金属离子等生 成沉淀物的方法．使处理后的赤泥达到排放或再利用标准。盐法脱钠 特点是：脱钠率偏高。但赤泥浆过滤性能差，同时需要在一定温度下进 行（９０℃）。 ２．５酸浸出法 针对赤泥中碱含量较大的问题，可以采用浓酸浸出法来实现赤泥 的脱碱，作为酸浸出剂有：Ｈ２ＳＯ 、ＨＣ 、ＨＮＯ３、Ｈ３Ｐ０ 、ＨＦ和ＳＯ ，酸液处 理后的赤泥残渣主要加工成炼钢原料、建筑材料、颜料、净化剂、肥料 等。苏联早期尝试过这种方法，发现存在着操作环境差、废液量大且难 以再处理等困难，不便于推广。 ２．６工业“三废”中和法 石油工业、化学工业等“三废”（废水、废气、废渣）多为酸性，可以用 来处理铝厂赤泥．以中和其碱度，达到综合利用的目的。例如，使用含 Ｓ０ 、Ｎ 、ＰＯ 、ＨＦ废气，含Ｈ 、ＮＨ３、ＨＰＯ，的废水，含ＣａＳＯ４废渣等与 赤泥反应，脱去赤泥中的碱［８１。工业“三废”中和法不仅解决了赤泥综合 利用最棘手的难题一含碱量高．而且值得引起注意的是，降低了“三 废”对环境的污染，为环保和“三废”处理开辟了一个新途径。 ２．７细菌浸出法 这是美铝公司研制出降低赤泥碱量的一种新方法，即利用新陈代 谢变质菌酶的直接或间接作用将赤泥中的钠溶解出来。另外，还有采 用氧化铁硫杆菌催化赤泥脱钠．即细菌工业硫酸亚铁催化赤泥脱钠的 技术，赤泥浸出半小时后，脱钠率高达９５％，而Ａ１ ，损失仅８％，但其 涉及到生物技术．操作起来有一定的难度。 ２．８膜脱钠技术 膜脱钠技术是借助半透膜将赤泥浆和纯分离剂隔开，使得赤泥中 的钠、钾和碱土金属离子渗透半透膜，进入分散剂中而被脱除，往分散 剂中添加离子交换树脂；或者只侧重于脱钠，添加汞齐，可以加快渗析 过程． 山东铝业公司、国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心申请的 专利技术包括赤泥脱钠，在赤泥脱钠工序，首先向赤泥中添加活性氧 化钙，浆液中通人蒸汽加热至８０－－９５ Ｃ搅拌１—３．５小时，（下转第４１２页）
低温拜耳法赤泥回收铝、钠工艺研究
低温拜耳法赤泥回收铝、钠工艺研究
低温拜耳法赤泥回收铝、钠工艺研究
摘要：介绍了低温拜耳法赤泥及拜耳法赤泥与烧结法硅渣掺配料中铝、钠的回收工艺,着重研究了配料及烧结方法,试验发现,赤泥与硅渣掺配料中的铝、钠溶出率均可达95%以上,实现了低温拜耳法赤泥中铝、钠的再回收利用,溶出赤泥中氧化钠含量低于1%,可用来生产水泥,从而实现了资源的'综合利用,消除了赤泥对环境的危害.作 者：郑秀芳 ZHENG Xiu-fang 作者单位：中国铝业山东分公司,研究院,山东,淄博,255052 期 刊：山东冶金 Journal：SHANDONG
METALLURGY 年，卷(期)：2010, 32(1) 分类号：X758 关键词：低温拜耳法 赤泥 硅渣 脱铝 脱钠 溶出率
拜耳法赤泥活化制备碱激发胶凝材料的研究
拜耳法赤泥活化制备碱激发胶凝材料的研究
嘿，朋友们！今天咱们来唠唠拜耳法赤泥活化制备碱激发胶凝材料这事儿，就像是把一个灰姑娘变成公主的魔法过程呢！
你看这拜耳法赤泥啊，一开始就像个灰头土脸的小可怜。它浑身都是杂质，就像一个装满了杂物的旧口袋，乱七八糟的。但是呢，咱们可不能小瞧它，就像不能小瞧一颗埋在土里的种子一样，它可是有着巨大潜力的。
要把它变成碱激发胶凝材料，首先得对它进行活化。这活化过程就像是给赤泥做一场超级SPA。用各种化学试剂给它“按摩”，把那些阻碍它发挥潜力的东西都去掉，就像把一个人身上的赘肉减掉，让它焕发出新的活力。
然后呢，就是加入碱激发剂啦。这碱激发剂就像是一把神奇的钥匙，打开了赤泥内部的神秘大门。赤泥就像一个沉睡的小怪兽，被这把钥匙一刺激，立马开始“变身”啦。
在这个过程中，各种化学反应就像是一场热热闹闹的派对。离子们在溶液里跑来跑去，就像一群调皮的小精灵，相互碰撞、结合。有的离子像热情的舞者，拉着其他离子的“手”，组成新的化学键。
随着反应的进行，赤泥逐渐从松散的样子变得紧密起来，就像一群散兵游勇开始组成纪律严明的军队。原本软绵绵的赤泥开始有了力量，这就像是从一只小绵羊变成了一头强壮的小牛犊。
制备过程中的搅拌也很关键呢。搅拌就像是一个指挥家，指挥着各种物质均匀地混合在一起。如果搅拌不均匀，那就像一个合唱团里有人唱高音，有人唱低音，乱成一团了。
接下来是养护阶段。这养护就像是把刚刚出生的小宝贝放在温暖的被窝里，让它慢慢地成长。在合适的温度和湿度下，碱激发胶凝材料不断地强化自己，就像一个小树苗在阳光雨露下茁壮成长。
等这个碱激发胶凝材料完全制备好之后啊，它就像一个超级英雄诞生了。它有着很强的胶凝性能，就像万能胶一样，能把各种东西紧紧地粘在一起。
而且啊，这种材料还很环保呢。就像一个绿色的小天使，在建筑材料的世界里散发着环保的光芒。它把原本废弃的拜耳法赤泥变废为宝，这简直就是一场神奇的魔法啊，朋友们！
拜耳法赤泥加气混凝土专用砂浆的研究与利用
拜耳法赤泥加气混凝土专用砂浆的研究与利用
摘要：拜耳法赤泥是生产氧化铝排出的一种废渣，长期以来难以找到有效利用途径。笔者利用拜耳法赤泥保水性好的特点，将其作为加气混凝土专用砂浆的保水剂。通过掺入磷渣粉，可以在一定程度抑制专用砂浆的泛碱。拜耳法赤泥具有较强的放射性，综合考虑其各项性能，宜限制其掺量在胶凝材料的20%以下。
关键词：加气混凝土专用砂浆；拜耳法赤泥；保水性
1 拜耳法赤泥的基本特性
赤泥是氧化铝生产过程中经强碱浸出时形成的不溶残渣。每生产1t氧化铝将产生1.0~1.8t赤泥。我国五大氧化铝厂年排出量达600万t，累积堆存量高达5000万t，其利用率仅为15%左右。
赤泥的组成和性质复杂，并随铝土矿成份、生产工艺(烧结法、联合法或拜耳法)及脱水、陈化程度有所变化，其基本物理性能见表1.1。拜耳法冶炼氧化铝是采用强碱NaOH溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝土矿，产生的赤泥中几乎不含2CaO·SiO2等活性成分。拜耳法赤泥含水率大，碱度高，呈紫灰色。原状湿排拜耳法赤泥除少数粗颗粒外，颗粒基本都在50μm以下，其中小于20μm的约占80%，采用SSA-3500智能比表面积分析仪测得比表面积为10.811m2/g。
表1.1赤泥的物理力学性能
2 拜耳法赤泥加气混凝土专用砂浆的研究
2.1拜耳法赤泥（B2）不同掺量对砂浆工作性能的影响
试验砂浆的技术条件为：强度等级为M7.5；稠度80~90mm；分层度10~30mm；胶凝材料总用量为340kg/m3，水泥为 “乌江”P·O42.5水泥；用水量根据砂浆的稠度调整。从表2.1可以看出，随着拜耳法赤泥（B2）掺量的增加，砂浆的分层度、泌水率降低，有效改善了机制砂新拌砂浆拌和物易离析和泌水的缺点。以上数据说明拜耳法赤泥具有良好的保水性。
表2.1拜耳法赤泥B2不同掺量对砂浆工作性能的影响
2.2 磷渣粉掺量对拜耳法赤泥加气混凝土专用砂浆泛碱的影响
义翔铝业拜耳法赤泥常压石灰法脱碱工艺研究
２０１０年第２５期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ０科教前沿０ 科技信息
义翔铝业拜耳法赤泥常压石灰法脱碱工艺研究
李小雷 王利英’宋艳艳’翟二安 陶 丰 张作才
（１．河南理工大学材料科学与工程学院 河南 焦作４５４０００；２．义马煤业集团股份有限公司 河南 义马４７２３００）
ｆ摘 要】针对义翔铝业产生的拜耳法赤泥数量庞大、对环境污染较为严重、亟待进行脱碱处理的现状，本文介绍了常压石灰法拜耳法赤泥
脱碱工艺的研究。通过考察石灰用量、温度和搅拌时间等几个因素对脱碱效果的影响，得出在石灰与赤泥质量比为０．２，温度为８０￣Ｃ，搅拌时间
为４０ｍｉｎ的条件下，赤泥中碱含量可由８．２％降到Ｏ．５％，脱碱效果明显。对试验结果的分析得出石灰法脱碱机理：在低浓度液相中ＣａＯ达到溶
解度的饱和浓度，形成ＣａＯ－Ｎａ Ｏ—Ａ１ Ｏ３－－ＳｉＯ２ｍＨ Ｏ平衡体系，置换出部分Ｎａ ，赤泥中的碱得到有效脱除，使得碱含量显著下降。
【关键词】常压石灰法；赤泥；脱碱
０引言
赤泥是氧化铝工业过程中排出的固体废弃物，据不完全统计，我
国的赤泥排放总量已超过了３Ｏ０ｏ万吨ｌｌ】。赤泥中的碱含量较多，ＰＨ值
为１Ｏ．２９～１１．８３，其浸出液的ＰＨ值为ｌ２．１—１３．０，超出《有色金属工业
固体废物污染控制标准｝（ＧＢ５０５８—８５），因此赤泥属于强碱性土 ．由于
碱性较大，赤泥在露天堆放时会渗人土壤中污染土壤和地下水，其扬
尘会造成大气污染；排放人海时，则又会对海水造成污染，危害海洋生
物１３］。而且，碱性过大也使其回收利用也受到了很大的制约，难以实现
再利用 。因而，如何对这些赤泥进行有效的脱碱处理，是一个亟待解
决的问题。
目前国内外现有的赤泥脱碱方法大约有八种：石灰水热法、常压
石灰法、石灰纯碱烧结法、盐浸出法、酸浸出法、工业“三废”中和法１５］、
细菌浸出法和膜脱钠技术［ｑ。我们参考上述几种赤泥脱碱方法，采用常
拜耳法赤泥碱石灰烧结法回收铁铝工艺的研究
拜耳法赤泥碱石灰烧结法回收铁铝工艺的研究
华中科技大学
硕士学位论文
拜耳法赤泥碱石灰烧结法回收铁铝工艺的研究
姓名：江文琛
申请学位级别：硕士
专业：环境工程
指导教师：杨家宽
20090530
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘要
赤泥是氧化铝提取过程中排出的固体废渣。如何有效分离回收赤泥中的铁、铝等有价金属一直是赤泥资源利用的热点课题之一。本文以拜耳法赤泥为研究对象，提出了通过粒径分级预处理分类利用拜耳法赤泥的思路，重点进行了拜耳法赤泥碱石灰烧结法回收铝的研究，并对铁铝联合回收进行了探索实验。
将赤泥在水流作用下进行过筛分级，分级后各粒径赤泥进行化学成份和矿物组成分析，结果显示赤泥可以被分为粒径大于0.075mm的粗赤泥和粒径小于0.075mm细赤泥，有利于其后续采用不同技术进行回收利用。
将分级后的细赤泥进行碱石灰烧结，烧结后熟料经碱液溶出回收铝。结合影响铝回收率的十组单因素对比实验，探讨了各因素的影响趋势及原因，得到最佳工艺参数为：焙烧温度800℃，焙烧时间40min，混合物后Na/Al为1.3（摩尔比），Ca/Si为2.5（摩尔比），炭粉按赤泥质量的18%加入；溶出温度85~90℃，溶出时间15min，碱液中Na2O k 浓度为15g/L，Na2O C浓度为5g/L，液固比15mL/g。在该条件下铝的回收率为85.74%，熟料标准溶出率为85.66%。烧结后熟料与溶出后残渣通过XRD分析，可看出相对于烧结后熟料，溶出后残渣的主晶相少了铝酸钠（Na2O·Al2O3），这说明溶出过程中主要是Na2O·Al2O3溶入碱液被回收。
在铁铝联合回收实验中，其联合回收的难点在于如何降低铁的还原烧结温度，通过延长焙烧时间、将熟料磨至纳米和添加催化剂实验发现均效果均不明显。另外，采用微波烧结技术对赤泥的铁铝联合回收进行了初步探索，发现微波加热能在10min左右就将混合物料升到1200℃以上。通过改变不同参数实验得到：添加赤泥质量3%的铁粉和4%的KF，采用微波烧结将物料加热到1100~1150℃之间时，保温10min，铁铝回收效果较好，铁的回收率达到75.30%，铝的回收率达到73.68%。