赤泥烟气脱碱及其产物应用研究

发布时间：2020-10-22 05:21

　　 赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的工业副产物,是我国大宗工业固废之一。目前我国的赤泥大部分是拜耳法赤泥,pH值一般高达12-13,具有强碱性,其大量堆存对周边土壤、地表和地下水源造成了严重的污染。赤泥的资源化利用是解决污染的主要途径,但其在资源化利用过程中存在泛碱问题,造成赤泥利用困难。本文采用以废治废的理念,依据赤泥强碱性的特点,在分析赤泥主要成分的基础上,利用燃煤过程中产生的酸性废气对拜耳法赤泥进行脱碱及工艺研究;在此基础上,以脱碱赤泥、粉煤灰与废酸通过一系列反应制备新型多元絮凝剂;以脱碱赤泥、粉煤灰为原料制备了赤泥复合板材,实现拜耳法赤泥资源的全利用。首先,利用燃煤烟气对拜耳法赤泥脱碱设计了流程工艺,并以山东某公司10 t/d燃煤锅炉产生的烟气为酸性气源,采用单次、多次循环方式进行赤泥浆料喷淋脱碱实验,可以有效脱除赤泥中与碱性相关的附着盐;延长喷淋时间,可有效降低赤泥剩余碱含量。同时研究了脱碱过程中赤泥的剩余碱含量与浆液pH值的关系及其反应机理。上述实验表明,喷淋和废酸同步脱碱,在中试试验条件下,碱含量明显降低,达到0.4wt%,脱碱率达到95.5%,SO_2脱除率达到91.2%。其次,开展了以脱碱赤泥制备多元絮凝剂工艺中试放大设计,并分别以上述脱碱赤泥、粉煤灰、废盐酸为原料制备多元絮凝剂。分别研究了液固比、酸浓度对铝铁浸出率的影响,通过进一步添加聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)制备出了多元絮凝剂,研究其对硅藻土模拟废水的浊度去除效果,实验表明脱碱赤泥与废盐酸的固液比为1:3、废盐酸浓度25%、PDMDAAC加量0.05 mL时制备的多元絮凝剂,使用量0.9mL/L时,硅藻土模拟废水浊度去除率可达98%,与工业PAC去除浊度效果相当,都可较好的降低模拟水的浊度。此外,碳酸钠:粉煤灰:脱碱赤泥为1:1:3时制备的多元絮凝剂,使用量0.9mL/L时,硅藻土模拟废水浊度去除率可达98.8%。最后,为了实现赤泥全组分利用,以脱碱赤泥及粉煤灰为原料,采用偶联剂剂KH550对其进行表面预处理,并与PP复合制备了赤泥石塑复合板材。当脱碱赤泥与粉煤灰质量比为2:3,混合填料添加量为40 wt%时,制备出的复合板材性能最好,其拉伸强度达到23.5MPa、弯曲强度28.7 MPa;在此基础上,通过分别添加石墨矿粉、石墨烯及碳粉制备复合板材以期提高其电磁屏蔽和导热性能。结果表明添加石墨烯性能改进效果最好,当石墨烯含量为5 wt%时,赤泥石塑复合板材的电磁屏蔽效能在9-12 GHz频率波段内达到21.45 dB,导热性能达到0.4233 W/(m·K)。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X758
【部分图文】：

第 1 章 绪论 赤泥概述赤泥是氧化铝过程中产生的强碱性副产物，由于原料铝土矿的品位的降产 1 吨氧化铝产品，副产赤泥量大约在 1-2.5 吨（马淑花, 2008）。副产值为 12-13，属于强碱性有害废渣，尤其是拜耳法赤泥，其碱含量（以 ）可达到 10%以上。由于氧化铝生产方法的不同，副产出的赤泥可主要分为拜耳法、烧结法赤泥三种（毕诗文, 1996; 邢明飞, 2010）。而且铝土矿产地不同，国内化铝所采取的方法也不同，副产的赤泥也不尽相同，拜耳法赤泥产量较

全球范围内赤泥的化学成分如下表 1-1 所示。球赤泥主要化学成分及含量（wt%）（戚焕岭, 2007; 景英仁, 2001; 曲永要成分 巴西 中国平果 德国 英国 土耳其 希腊 澳大利亚 e2O345.6 26.9 44.80 36.31 39.84 42.5 35.20 l2O315.1 26.8 16.20 23.43 20.24 15.6 20.00 TiO24.29 7.30 12.33 5.97 4.15 5.90 9.20 a2O 7.50 - 4.00 12.36 9.43 2.40 7.50 SiO215.6 13.10 5.40 18.25 15.27 9.20 11.60 CaO 1.16 23.5 5.22 4.38 1.8 19.70 6.70 其中“-”表示含量未知。

图 1-3 棉秆搓丝/回收塑料复合材料的制备工艺（高黎, 2010）袁森林对麦秆/纤维状 PP 复合材料进行研究，发现麦秸粒度为 20~30 目 PP 质量比为 6:4 及马来酸酐接枝聚丙烯加入量为 4%时，复合材料的性袁森林, 2011）。魏章祥研制秸/塑复合板材综合性能优于中高密度纤维板具有阻燃、防虫蛀、吸水率极低、不易变形、成本低廉，且加工过程中废料可重复使用（魏章祥, 2003）。此外，以废塑料、固体废弃物粉体制备的多功能绿色板材也可应用于内隔热保温、吸音隔音，简易房隔板，外墙装饰等领域，更加拓展了多功增强了多功能绿色板材的竞争力。陈哲等（陈哲, 2004）以废旧聚丙烯和竹材加工剩余物为原料，通过共混粉碎、平压复合制成复合板材，根力学性能，可替代 GB/T4897-2003 标准中干燥条件下室内用刨花板使
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本文编号：2851155