赤泥的資源化利用

1、赤泥的資源化利用赤泥的資源化利用 成 員: 指導(dǎo)老師： 時 間：目錄目錄一.赤泥的簡介二.赤泥的危害三.赤泥的綜合利用四.赤泥的發(fā)展展望五.結(jié)束語鋁的發(fā)展歷史鋁的發(fā)展歷史 丹麥化學(xué)家奧斯特利用稀的鉀汞齊與氯化鋁反應(yīng)第一次分離出不純的金屬鋁。1827年德國化學(xué)家武勒重復(fù)了奧斯特的實驗，并不斷改進制取鋁的方法。1854年，德國化學(xué)家德維爾利用鈉代替鉀還原氯化鋁，制得鋁錠。在今后一段時期里，法國皇帝拿破侖三世在宴會上使用過鋁制叉子；泰國國王使用過鋁制表鏈；1855年，在巴黎博覽會上，它與王冠上的寶石一起展出，標(biāo)簽上注明“來自黏土的白銀”。1889年，門捷列夫還曾得到倫敦化學(xué)會贈送的鋁合金制成的花瓶和

2、杯子。 直到19世紀(jì)70年代西門子改進了發(fā)電機后，有了廉價的電力；其次是由于法國的Heroult和美國的C. M. Hall于1886年分別發(fā)展了將氧化鋁溶解在冰晶石（Na3AlF6）中電解的方。這項創(chuàng)舉使鋁以大規(guī)模生產(chǎn)，奠定了今天世界電解鋁的工業(yè)方法。但是，即使鋁的生產(chǎn)方法有了極大改善，但是依舊會產(chǎn)生大量的固體廢棄物，赤泥也由此產(chǎn)生。圖片瀏覽圖片瀏覽一一. .赤泥的簡介赤泥的簡介1.定義 赤泥是氧化鋁在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣，因為含有大量氧化鐵而呈紅色，故被稱為赤泥。赤泥是呈灰色和暗紅色粉狀物，顏色會隨含鐵量的不同發(fā)生變化。2.赤泥的現(xiàn)狀 因礦石品位、生產(chǎn)方法和技術(shù)水平的不同，大約每生產(chǎn)l t

3、 氧化鋁要排放1.01.8 t 的赤泥. 據(jù)估計，全世界氧化鋁工業(yè)每年產(chǎn)生的赤泥超過6000萬 t，2007 年我國赤泥年排放量達到4000 萬t，2010 年預(yù)計達45005000 萬t，赤泥的年產(chǎn)生量還將不斷增加，預(yù)計到2015年，赤泥累計堆存量將達到3.5億t。 赤泥堆積圖片3.赤泥的組成 赤泥的主要成份是 SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2、K2O等。此外還含有灼堿成分和微量有色金屬，由于鋁土礦的成份和生產(chǎn)工藝的不同，赤泥中還含有豐富的稀土元素和微量的放射性元素。如 錸、釔、鎵、鈧、鈮、鉭、鋯、釷、鈾和鑭系元素等。pH 值在13-14之間，赤泥對環(huán)境的污染以堿

4、污染為主。二.赤泥的危害赤泥的危害1.赤泥大量堆存，占用土地，浪費金錢 赤泥作為生產(chǎn)鋁后得到的廢渣，目前對赤泥的利用率還很低，大量的赤泥只能以堆積的形式進行處理，赤泥的貯存不僅需要占用大面積的土地及投入巨額資金筑壩，同時也需要耗費較多的堆場建設(shè)和維護費用，用于堆放赤泥的土地費用占Al2O3產(chǎn)值的1%2%。2.浪費資源，又易造成環(huán)境污染和 安全隱患 因為赤泥中含有大量的稀土金屬及其他稀有元素，而赤泥卻隨意堆置。同時，又因為赤泥的pH值很高。其中浸出液的pH值為121130，氟化物含量115267 mgL。赤泥的pH值為1029113，氟化物含量48986，因此，如果赤泥淋濾液下滲， 將會引起地下

5、水體的水質(zhì)硬度增加，有時甚至造成更嚴(yán)重的砷、鉻等元素污染水體，赤泥堆場下游的地下水是受赤泥影響的主要對象，在未采取防滲措施的赤泥堆場附近，高堿度的污水滲入地下或進入地表水，使水體pH 值升高，存在地下水中總硬度及pH 值升高，超過地下水III 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，地下水總硬度最高的接近1600 mg/L(超標(biāo)2.53 倍)，pH 值達11.2(標(biāo)準(zhǔn)6.58.5)。 赤泥中所含的氟化物也是水體污染的另一個主要的污染物質(zhì)。 污染地下水圖片污染地下水圖片3.粉塵污染 赤泥的粒度因生產(chǎn)工藝有很大的差異，當(dāng)赤泥脫水風(fēng)化后，表層的粘結(jié)性變差，容易引起粉塵污染。曬干的赤泥形成的粉塵到處飛揚破壞生態(tài)環(huán)境，而且貯

6、灰場中的赤泥由于風(fēng)蝕揚塵影響能見度，造成嚴(yán)重污染。但在生產(chǎn)運行期，由于堆場表層一直在排放赤泥漿液，濕度較大，不會引起粉塵污染。其粉塵污染與沙塵暴類似。沙塵暴圖片沙塵暴圖片4.影響植物生長環(huán)境 赤泥的強度堿化，會擾亂植物根系正常的生理活動，影響植物對養(yǎng)分的吸收，所以大多數(shù)植物都不適宜在赤泥堆場過的土壤中生長。赤泥及其附液的強堿性對地下的粘土層具有極強的鹽堿化作用，其強堿性和附液可改變地下粘土層的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分. 赤泥堆存過的土壤基本不可能被復(fù)墾和種植植物。三三. .赤泥的綜合利用赤泥的綜合利用 1.稀土元素鈧的提取 目前赤泥提鈧的方法主要有還原熔煉法和酸浸提取法,前者是將赤泥先行還原除鐵、爐渣提

7、氧化鋁后, 再用酸浸萃取(或離子交換) 法或其他方法回收鈧;后者是將赤泥進行酸浸處理,使鈧轉(zhuǎn)入溶液,然后酸浸液再萃取(或離子交換) 回收鈧。 結(jié)果表明，在浸出劑濃度均為0.5 mol/L、溫度為25、浸出時間為24 h、固液比為1:50 條件下，其浸出率依次為硝酸鹽酸硫酸，但相差不是太大，其中硝酸浸出時，鈧的浸出回收率為80%，釔的浸出回收率達90%，重稀土(鏑、鉺、鐿)浸出回收率超過70%，中稀土(釹、釤、銪、釓)浸出回收率超過50%，輕稀土(鑭、鈰、鐠)浸出回收率超過30%。 由于硝酸具有較強的腐蝕性，且不能與隨后提取工藝的介質(zhì)相銜接。因此，大多采用鹽酸或硫酸浸出。 此工藝側(cè)重回收鈧、釔，

8、而其他稀土的回收率不高。 即使如此，這其中還存在著一些難題。例如，大量使用酸易造成廢水的回收難度增加，同時，也增加了經(jīng)濟成本，更為重要的是用酸浸法只能處理少數(shù)地方所產(chǎn)生的赤泥，才會有經(jīng)濟效益，在大范圍應(yīng)用中有局限性。因此，對稀土金屬的提取還有待研究。鐵的提取鐵的提取2.赤泥制作建筑材料 利用赤泥為原料生產(chǎn)多孔硅酸鹽制品生產(chǎn)加氣混凝土砌塊，其容重、抗壓強度均符合國家標(biāo)準(zhǔn)， 赤泥加氣混凝土的生產(chǎn)工藝與其他加氣混凝土基本相同，且赤泥不需再次煅燒，也不需再烘干。因此，其生產(chǎn)成本經(jīng)濟，生產(chǎn)工藝可行。赤泥加氣混凝土是加氣混凝土的新品種，已成為綜合利用赤泥的新途徑。3.赤泥凈化廢水 赤泥顆粒對水體中的 Cu

9、2+、Zn2+、Pb2+、Ni2+、Cr6+、Cd2+等重金屬離子具有較好的吸附作用。赤泥對這些重金屬離子的高吸附能力歸結(jié)為赤泥中氧化物礦物的表面反應(yīng)活性。吸附柱實驗研究表明，赤泥吸附劑具有工業(yè)應(yīng)用價值，可直接用處理后的吸附柱，使被吸附的金屬脫附，吸附劑可以重復(fù)使用，廢水中鹽類物質(zhì)的存在也不會影響吸附效果。4.赤泥用于燃煤脫硫 就目前實際應(yīng)用的去除SO2各類方法中，以石灰石灰法最多，占87 以上。其原理是利用堿金屬鈣的化合物與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸鹽或亞硫酸鹽。就目前實施的情況看，一方面，這一凈化方式應(yīng)用中的主要障礙仍然是運行成本問題，因為石灰石脫硫方法，不論采用哪一種方式，對鈣

10、化合物的粒度要求都很高，一定要達到微米級才符合工藝要求。即使今后研制出了高效粉碎設(shè)備，使粒度比較容易達到要求，但仍需耗用大量石灰石資源。 雖然這樣，又因赤泥的大部分成份為堿金屬，與SO2有很強的反應(yīng)活性，同時由于氧化鋁生產(chǎn)的特點，外排赤泥的粒度也很小，完全符合脫硫過程的粒度要求。綜合計算，赤泥脫硫的有效成分高于CaO含量50左右的石灰石。赤泥有很小的粒度和非常大的比表面，分析數(shù)據(jù)表明，粒度小于45 m的赤泥占總量50以上，比表面積可達到1020 m2g-1，小粒徑及較大的大比表面積均可加大化學(xué)反應(yīng)速度和反應(yīng)深度，符合脫硫過程中的 粒度要求。但是另一方面，其中還存在一障礙。即是如何處理以廢制廢后

11、所得到的產(chǎn)物，所得到的產(chǎn)物：硫酸鹽、亞硫酸鹽等物質(zhì)應(yīng)如何處理。這些產(chǎn)物是否會造成二次污染。在處理這些產(chǎn)物的同時，會不會影響整體的經(jīng)濟效益。 通過以上的理論分析，用赤泥代替石灰石石灰乳進行煙氣脫硫是可行的，經(jīng)過脫硫反應(yīng)。2種對環(huán)境十分有害的廢棄物將會得以中和，特別是含堿赤泥，經(jīng)與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)后，原有的堿性及水硬性得以減弱或消除，達到了以廢治廢的目的。5.放射性元素處理 土耳其研究者研究用赤泥吸附水中的放射性元素Cs137、Sr90。赤泥使用前要經(jīng)過水洗、酸洗、熱處理三個步驟，以產(chǎn)生類似吸附劑的水合氧化物。 赤泥的表面處理有助于Cs137 吸附，但熱處理對赤泥表面吸附Sr90的活性點不利，

12、導(dǎo)致對Sr90 吸附能力不高。據(jù)日本報道，用酸活化過的赤泥吸附水中的鈾，然后用堿液解脫，鈾回收率達97%，使用過的赤泥可用35%鹽酸再生。四四. .赤泥的發(fā)展展望赤泥的發(fā)展展望 赤泥綜合利用工作應(yīng)該主要圍繞大量消耗赤泥為主，以開發(fā)赤泥的高附加值產(chǎn)品為輔，多途徑綜合開發(fā)，齊頭并進,最終實現(xiàn)赤泥零排放，從根本上解決赤泥堆存帶來的環(huán)境及成本費用問題。再利用吃你制造建筑材料過程中，應(yīng)加大對赤泥中放射性元素的研究。在凈化廢水方面，應(yīng)注重處理后的產(chǎn)物綜合處理，避免產(chǎn)生二次污染和降低生產(chǎn)效益。 對廢水經(jīng)行處理時，應(yīng)選擇可再生、成本低的吸附劑，提高經(jīng)濟效益。對于應(yīng)用赤泥進行燃煤脫硫 的過程中，應(yīng)深入研究該方法的可循壞性，走出一套可持續(xù)發(fā)展道路。在處理赤泥的過程中，還有著大量的方法有我們研究，這為赤泥的資源化利用提供了目標(biāo)和方向，也預(yù)示著赤泥的利用前景十分廣闊。在處理赤泥的同時，還需要氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)單位積極轉(zhuǎn)變觀念，