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1、赤泥的综合回收与利用及进展 目 录摘 要IIAbstractII第一章 绪论21.1 引言21.2赤泥的特性.21.21赤泥的物理、化学性质21.2.2赤泥的成分特征21.2.3赤泥的矿物特征21.2. 4赤泥污染物浓度21.2.5 饮用水水质指标的发展2第二章 研究现状42.1综合利用用于制备建筑材料42.1.1制备水泥.42.1.2做路基材料42.1.3制备烧结砖42.1.4制备免烧砖52.1.5制备建筑陶瓷52.1.6生产混凝土62.1.7制备保温材料62.2综合回收62.2.1铁的回收72.1.10 生物处理及相关技术在饮用水水处理中的进展72.2 最新研究方向72.3 结论8参考文献
2、9致 谢10英文文献译文11英文文献原文21首稿赤泥的综合回收与利用现状及进展摘要：随着铝工业的发展，会有越来越多的铝工业废渣的产生，而赤泥是氧化铝生产产生的最大工业废渣。给社会，环境带来沉重的负担，所以根据赤泥的基本性质，赤泥在综合利用方面上有很大的发展空间，并对赤泥综合利用方法及回收进行了分析，而且也对赤泥的研究进展进行分析，依其找到处理赤泥的更好途径。关键词：赤泥；氧化铝：综合利用，综合回收The Red Mud Reclaims Synthetically and Makes use of Current Situation and ProgressAbstractWith the d
3、evelopment of aluminum industry, there will be more and more of the aluminum industry waste residue, while the red mud of alumina production is the largest industrial waste. To society, become a heavy burden on the environment, according to the fundamental nature of red mud, red mud in the utilizati
4、on aspects of a great room for development and comprehensive utilization of red mud and recovery methods are analyzed, but also on the red mud Analysis of the progress of the study, ooking forward to being red mud find and new approach to red mud. Keywordsred mud Alumina Comprehensive utilization Re
5、claim synthetically第一章：绪论1.1引言赤泥是制铝工业提取氧化铝时产生的废渣，因含有大量的氧化铁而呈红色，故被称为赤泥。赤泥的产出量，因矿石品位，生产方法，技术水平而异，大多数生产厂每生产1t氧化铝的附带产生1.0t-2.0t的赤泥，据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6*107t,而我国作为第四大氧化铝生产国，我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量超过600t,大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的露天堆场堆放，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对环境给环境带来的危害，赤泥的堆放不仅占用了大量的土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在
6、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，对人类和动植物生存造成负面影响，恶化了生态环境。造成严重污染，到目前为止,赤泥的综合利用方式主要有以下几种: 生产建筑材料 2 - 9 回收赤泥中的有价金属元素 10 ; 制备吸附材料用于废气和废水处理 11 - 12 修复污染土壤 13 .等，但是相对于赤泥巨大的排放量，有限的利用率仍然不能减缓赤泥给社会，环境带来的沉重负担。放眼21世纪，资源，能源，环境成为这个时代最大的问题，而工业废渣能否最大限度的利用有牵扯到这些问题的有效解决。所以，更加全面深入研究赤泥的特性，如何研制工业类新型材料，充分有效的回收利
7、用赤泥已经成为现阶段一项迫在眉睫的任务。赤泥中的许多可利用的成分还得不到合理的利用，造成源的二次浪费。随着铝工业的发展和铝土矿石品位的降低，赤泥量将越来越大，因此赤泥的综合利用正成为21世纪日益重要的研究课题，倍受各国科技者的关注。以下对赤泥在国内各种领域的应用情况和最新进展作综合介绍。1.2赤泥的特性1.2.2赤泥的成分特征赤泥是在从铝土矿中提炼氧化铝的过程中形成,主要成分为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3 ,其各组分含量又因铝土矿的产地和氧化铝的生产工艺不同而异。本研究采用山东铝业公司烧结法排出的赤泥,堆放龄期为6个月,化学成分分析结果见表1。铝土矿中主要杂质有铁、硅、镁、钛和钙的
8、氧化物,锌、磷、镍、镓、锗和钒等元素含量很少。在氧化铝生产排出的赤泥中,除含有未被溶出的铝氧化物和上述杂质以外,还含有许多因某种理由在生产过程中加入石灰后生成的钙氧物。其主要成分参考表1赤泥中含有可再生利用的氧化物和多种有用金属元素,成为赤泥再生利用的基础。1.2.3赤泥的矿物特征赤泥的矿物组成也因氧化铝的生产方法不同而异,景英仁等 32 采用偏光显微镜、扫描电镜等7种手段对赤泥的矿物成分进行测定,发现其主要成分为文石和方解石,其次为蛋白石、三水铝石、针铁矿,另有少量的钛矿物、菱铁矿、水玻璃、铝酸钠和火碱。赤泥的物理化学特性因所用铝矿石质量和生产方式的差异而有所不同。铝土矿质量在很大程度上取决
9、于它所含有的氧化铝与二氧化硅的重量比值。铝土矿中氧化铝与二氧化硅的重量比值不仅是选择氧化铝生产工艺类型的重要的决定因素,而且它对单位氧化铝铝土矿消耗率和赤泥产出率也有很大影响（1）。单位氧化铝铝土矿消耗率大约为23. 2 t ; 赤泥产出率由高品级铝土矿的0. 33 t 到中等品级铝土矿的2. 53 t ,低品级铝土矿甚至达到45 t 。赤泥的物理、化学性质赤泥具有胶结的孔架状结构,主要由结构-凝聚体、结构-集粒体、结构-团聚体3级结构构成。3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。赤泥属高压缩性、低抗剪强度废渣。
10、以山西铝厂为例,其压缩系数a200 = 1. 01. 6MPa- 1 ,内摩擦角 =2433,粘聚力C = 6. 633. 0MPa,二者都不会因溶液性质的改变而变化3 2 。赤泥含水量大,在震动时失水量为4. 7%14. 9% ,震动后剩余水为72. 0% 81. 3% ,二者构成了赤泥79% 93%的大持水量 31 。高持水量是造成赤泥堆放多年仍能不团结,呈软塑2流塑淤泥质状态的主要原因。赤泥的阳离子交换量波动范围大,最高可57.81mg/100g,最低20. 7mg/100g,大部分在2535mg/100g 32 。赤泥除在生产过程中随液体带入的碱以外,其固体物化学性质基本稳定,无毒;但
11、粒度很细.沉降缓慢,增密困难2 。我国氧化铝厂具有代表性的赤泥物理性质:颗粒直径0. 0880. 25 毫米,比重2. 72. 9 ,容重0. 81. 0 ,熔点12001250 3 。1.2 赤泥的物相分析在氧化铝生产及科研中,需要对铝土矿、赤泥进行快速、准确的分析,铝土矿、赤泥的成分直接反映了氧化铝生产技术指标的高低,是确立氧化铝生产工艺方案的主要技术指标。赤泥的成分取决于铝矿石的成分、添加剂及其用量、溶出温度、压力及其时间等因素,赤泥的物相组成也因这些因素的不同而不同。目前,赤泥尚无标准样品,各厂家是根据自己的工艺条件制作本单位的内控标样，。由于我们单位的铝矿石产地不同,试验的条件不同,
12、赤泥组分的范围宽,因此我们采用一种铝矿石按照工艺条件加入不同含量的添加剂,制作出高、低铝硅比的赤泥,由化学方法进行定值,然后按照不同比例混合均匀制作出不同铝硅比的一系列赤泥标样,同时,我们还用铝矿石、石灰岩和铁矿石国家标准样品按照不同比例混合制作赤泥标样,通过熔融法制成玻璃熔片,配制成校正标样,还通过添加光谱纯的金属及其氧化物和盐类等配制校正标样添加到工作曲线中,使工作曲线能够覆盖实际样品中待测元素含量。标准系列见表2 。根据实际样品分类做工作曲线,提高分析的准确度。在氧化铝生产过程中,一些不与苛性钠反应而出现在赤泥中的铝土矿矿物质 如（赤铁矿、针铁矿、锐铁矿、金红石、石英等）， 属于天然矿物
13、质类。在扫描时 ,这些矿物质提供明确的化学组成和 X射线衍射图。它们多半是 Fe、Ti 和 Si 的矿物质 ,同实验中所用的拜耳法赤泥采自山东某铝电集团氧化铝厂赤泥堆场，XRD 分析表明(见图1)，该赤泥中主要的矿物组成为方解石、二氧化硅、赤铁矿、针铁矿和伊利石。X射线衍射物相分析结果表明（见图1），赤泥中含有赤铁矿(- Fe2O3) 和针铁矿(- FeOOH) 、一水硬铝石(Al2O3H2O) 、水化石榴石(Ca3AlFe (SiO2)(OH) ) 、含水硅铝酸钠(NaO2Al2O31. 68SiO21.73H2O) 钙铁矿(CaTiO3) 、羟钙石(Ca (OH) 2) 、方解石(CaCO
14、3) 等物相,其中赤铁矿和水化石榴石含量较高4 。Goethite；针铁矿 Hematite；赤铁矿 Calcite；方解石 Silica；二氧化硅图1是经100烘干并磨细后赤泥试样的XRD图。由图1 可见,赤泥的矿物组成主要为2C2 S、C3A、方解石、文石、赤铁矿、钙钛矿、水铝矿和C-S-H凝胶等.2. 4赤泥的红外吸收光谱分析图2为100烘干并磨细处理后赤泥的红外吸收光谱图。谱图中尖端位于3437cm- 1处的宽大吸收谱带是由赤泥中各种不同形态水分子中O-H键的伸缩振动引起的。这表明该赤泥中不仅含有结晶水、吸附水, 而且还含有一定量的结构水。1452cm- 1处的尖锐的吸收谱带是由碳酸钙
15、中的C-O键非对称伸缩振动引起的。995cm- 1处的吸收谱带是典型的2C2 S的红外光谱吸收特征。因此,通过对赤泥进行煅烧处理,使其中的水分蒸发、碳酸钙分解以及铝硅酸类矿物的进一步无定形化,可以提高赤泥的反应活性。1.2赤泥污染物浓度赤泥的pH 值很高。其中浸出液的pH 值为12.113.1 ,氟化物含量11.526.7 mg/L 。赤泥的pH 值为10.2911.3 ,氟化物含量4.898.6mg/L 。按有色金属工业固体废弃物污染控制标准（GB 5058-85），因赤泥的pH 值小于12.5 ,氟化物含量小于50 mg/L ,故赤泥属于一般固体废渣。但赤泥附液pH 值大于12.5 ,氟化物含量小于50 mg/L ,污水综合排放划分为超标废水。因此,赤泥(含附液) 属于有害废渣(强碱性土) 。3 赤泥的综合利用氧化铝厂赤泥综合利用问题是一个世界性的难题。近年来,许多国家致力于赤泥中有用物质回收技术的开发,有用物质得以
