氧化铝厂赤泥的二氧化碳悬浮脱碱的方法[发明专利]

*CN101927255A*

(10)申请公布号 CN 101927255 A(43)申请公布日 2010.12.29

(12)发明专利申请

(21)申请号 200910094923.7(22)申请日 2009.09.03

(71)申请人昆明理工大学

地址650093 云南省昆明市五华区学府路

253号(昆明理工大学)(72)发明人宁平 王学谦

(74)专利代理机构昆明今威专利代理有限公司

53115

代理人赵云(51)Int.Cl.

B09B 3/00(2006.01)C04B 7/147(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 3 页

(54)发明名称

氧化铝厂赤泥的二氧化碳悬浮脱碱的方法(57)摘要

本发明涉及一种氧化铝厂的生产废料赤泥的脱碱再利用方法，属于化工及环保技术领域。本发明的工艺步骤为：(1)首先将赤泥在马弗炉中焙烧，将其中的结晶水除去，再将其粉碎并研磨成粉末状；(2)将预处理过的赤泥粉末置于脱碱反应器中，加入水，充分搅拌混合成泥浆状；(3)在泥浆状的赤泥中通入CO2进行气液固三相脱碱反应；(4)反应结束后，将澄清液与固渣进行离心分离，得到脱碱后的赤泥。本发明可实现废物的可持续综合再利用；与传统生石灰脱碱工艺相比，本发明的CO2悬浮工艺具有操作简便、脱碱率高、所得碱纯度高，无废弃物排放等优点；整个工艺可实现闭路循环，反应过程不产生“三废”污染，属于绿色环保型清洁生产工艺。CN 101927255 ACN 101927255 A

权 利 要 求 书

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1.一种氧化铝厂赤泥的CO2悬浮脱碱的方法，其特征在于：(1)首先将赤泥在马弗炉中焙烧，将其中的结晶水除去，再将其粉碎并研磨成粉末状；(2)将预处理过的赤泥粉末置于脱碱反应器中，加入水，充分搅拌混合成泥浆状；(3)在泥浆状的赤泥中通入CO2进行气液固三相脱碱反应；(4)反应结束后，将澄清液与固渣进行离心分离，得到脱碱后的赤泥。2.根据权利要求1所述的氧化铝厂赤泥的CO2悬浮脱碱的方法，其特征是：①赤泥在马弗炉中于400～700℃下焙烧3～6小时，然后将其粉碎并研磨成50～150目的粉末；②赤泥粉末在脱碱反应器中按5∶1～10∶1液固质量比搅拌混合成泥浆；③脱碱反应时按3m/s～5m/s的气体速率通入CO2，反应温度40℃～80℃，反应时间1小时～5小时。

3.根据权利要求2所述的高强超细晶铜带材的制备方法，其特征在于：脱碱后的赤泥用作生产硅酸盐水泥的原料。

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CN 101927255 A

说 明 书

氧化铝厂赤泥的二氧化碳悬浮脱碱的方法

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技术领域

本发明涉及一种氧化铝厂的生产废料赤泥的脱碱再利用方法，属于化工及环保技

术领域。

[0001]

背景技术

随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量日益增加，目前全世界每年产生约

5000万吨赤泥，我国的赤泥排放量每年大约也有1500万吨以上。每生产1吨Al2O3就会产生0.6～1.2吨的赤泥矿渣。这么大量的赤泥都湿法或干法堆存，不但污染水源，占用大量土地，而且赤泥中许多可利用成分不能得到合理利用，造成了资源二次浪费。对赤泥进行综合利用研究迫在眉睫。

[0003] 为了有效地利用赤泥，实现废弃资源再利用，国内外已进行了大量研究，如从赤泥中提取有价金属钛、铁等，或将其用于硅酸盐水泥、建材基料等等。但是，由于赤泥碱含量过高，制约其资源化综合利用。因此，经济有效地实现赤泥脱碱是赤泥资源化综合利用中亟待解决的问题。

[0004] CO2是一种无色、无味的气体，是地球上最丰富的碳资源之一。20世纪以来，随着人类工业生产活动的高速发展，CO2排放量越来越大，预计到2100年，大气中二氧化碳含量将达到5.5×10-4。由于它在大气中含量高、寿命长，所以对温室效应的贡献最大，其浓度增加对温室效应的贡献值更是达到55％。大量CO2气体排放导致的全球“温室效应”及造成的一系列严重环境问题，引起了世界各国高度重视，并已将其作为温室气体削减与控制的重点。如能将CO2转化成再生资源加以利用、使之变废为宝，不仅对当前世界性CO2减排做出贡献，而且也将创造显著的社会、环境和经济效益。

[0002]

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化铝厂赤泥的CO2悬浮脱碱的方法，具有操作简便、脱碱率高、所得碱纯度高，无废弃物排放等优点。 [0006] 解决本发明的技术问题所采用的方案是： [0007] (1)首先将赤泥在马弗炉中焙烧，将其中的结晶水除去，再将其粉碎并研磨成粉末状；

[0008] (2)将预处理过的赤泥粉末置于脱碱反应器中，加入水，充分搅拌混合成泥浆状； [0009] (3)在泥浆状的赤泥中通入CO2进行气液固三相脱碱反应； [0010] (4)反应结束后，将澄清液与固渣进行离心分离，得到脱碱后的赤泥。 [0011] 本发明的具体工艺技术参数是：

[0012] ①赤泥在马弗炉中于400～700℃下焙烧3～6小时，然后将其粉碎并研磨成50～150目的粉末；②赤泥粉末在脱碱反应器中按5∶1～10∶1液固质量比搅拌混合成泥浆；③脱碱反应时按3m/s～5m/s的气体速率通入CO2，反应温度40℃～80℃，反应时间1小时～5小时。

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CN 101927255 A[0013]

说 明 书

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本发明所述的脱碱后的赤泥可用作生产硅酸盐水泥的原料。

[0014] 赤泥本身附带一定量结晶水，经400～700℃焙烧后，结晶水被完全去除。在水热反应条件下，赤泥的附着碱溶解于反应溶液中，当CO2进入反应体系中，与溶液中的碱发生反应后，这种平衡被破坏，造成了液固界面与溶液中碱量的浓度差，迫使赤泥的附着碱不断进入反应体系中进行脱碱反应，最终完成脱碱过程。赤泥的悬浮碳化法脱碱工艺属于气、液、固三相反应，在整个脱碱过程中，CO2气体主要与溶液中的碱性化合物，如铝酸钠(Na2O·Al2O3)、碳酸钠(Na2CO3)、氢氧化钠(NaOH)等发生中和反应，以达到脱碱的目的。 [0015] 本发明的有益效果是： [0016] 本发明开发的优点在于：(1)是新型CO2悬浮化法赤泥脱碱绿色环保工艺，工艺将造成温室效应的CO2用于赤泥废弃物脱碱，不仅达到“废气减排化”和“废物减量化”，而且实现双废物(CO2和赤泥)的可持续综合再利用。(2)与传统生石灰脱碱工艺相比]，本发明的CO2悬浮工艺具有操作简便、脱碱率高、所得碱纯度高，无废弃物排放等优点。(3)整个工艺可实现闭路循环，反应过程不产生“三废”污染，属于绿色环保型清洁生产工艺。 具体实施方式

[0017] 实施例1

[0018] 以烧结法产生赤泥为原料，赤泥的化学组成及物相组成见表1。 [0019] 表1赤泥的化学组成及物相组成(％)

[0020]

氧化铝生 产方法 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO Na2O K2O TiO2 烧结法 5.40 21.60 9.40 45.60 2.10 0.80 2.50 首先将法赤泥在马弗炉中于600℃下焙烧5小时，然后将其粉碎并研磨过80目筛。将预处理赤泥置于脱碱反应器中，按液固比10∶1定量加入水，充分搅拌混合成泥浆状，并在60℃温度下，按4m/s的气体速率通入CO2进行气液固三相脱碱反应1.5小时，将澄清液与固渣进行离心分离。脱碱后，赤泥脱碱率可 达85％，赤泥中的碱含量(以Na2O计)降低至0.3％以下，完全符合作为生产硅酸盐水泥基料的要求。 [0022] 实施例2

[0023] 以联合法产生赤泥为原料，赤泥的化学组成及物相组成见表1。 [0024] 表2赤泥的化学组成及物相组成(％)

[0021] [0025]

氧化铝生 产方法 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO Na2O K2O TiO2 联合法 4.93 19.60 5.50 46.60 3.00 1.00 8.85 首先将法赤泥在马弗炉中于400℃下焙烧5小时，然后将其粉碎并研磨过150目筛。将预处理赤泥置于脱碱反应器中，按液固比5∶1定量加入水，充分搅拌混合成泥浆状，并在40℃温度下，按3m/s的气体速率通入CO2进行气液固三相脱碱反应1小时，将澄清液与固渣进行离心分离。脱碱后，赤泥脱碱率可达75％，赤泥中的碱含量(以Na2O计)降低至0.75％以下，完全符合作为生产硅酸盐水泥基料的要求。 [0027] 实施例3

[0028] 以拜耳法产生的赤泥为原料，赤泥的化学组成及物相组成见表1。

[0026]

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CN 101927255 A[0029] [0030]

说 明 书

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表3赤泥的化学组成及物相组成(％)

氧化铝生产 方法 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO Na2O K2O TiO2 拜耳法 17.21 12.04 23.07 14.90 4.00 1.00 5.46 首先将法赤泥在马弗炉中于700℃下焙烧3小时，然后将其粉碎并研磨过70目筛。将预处理赤泥置于脱碱反应器中，按液固比5∶1定量加入水，充分搅拌混合成泥浆状，并在40℃温度下，按3.5m/s的气体速率通入CO2进行气液固三相脱碱反应2小时，将澄清液与固渣进行离心分离。脱碱后，赤泥脱碱率可达93％，赤泥中的碱含量(以Na2O计)降低至0.4％以下，完全符合作为生产硅酸盐水泥基料的要求。

[0031]

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