本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用弗雷德鹽改性赤泥作為重金屬絮凝-吸附劑的生產(chǎn)方法，本發(fā)明專利技術(shù)用磨成細(xì)粉的固態(tài)赤泥與含Ca:Al摩爾比為4:1的弗雷德鹽乳液按質(zhì)量比為1:（0.2～0.9)的量置于反應(yīng)器中并加入水混合，在常溫常壓和pH＞10、水固比為1～4:1的條件下，進(jìn)行強(qiáng)攪拌混合反應(yīng)，持續(xù)攪拌0.5～1.5小時后得混合料，將混合料靜置陳放熟化不小于20小時后，將固相與澄清液分離，即可得到微納結(jié)構(gòu)的針狀與層狀相互包裹的脫鈉弗雷德鹽改性赤泥，該改性赤泥即可作為重金屬絮凝-吸附劑使用。本發(fā)明專利技術(shù)具有節(jié)能降耗；設(shè)備腐蝕低、工藝簡單、成本低廉、生產(chǎn)過程無“三廢”排放等優(yōu)點(diǎn)。其產(chǎn)品可用于受重金屬污染土壤的修復(fù)、并能有效對電鍍廢水、金屬回收廢水進(jìn)行深度凈化。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用弗雷德鹽改性赤泥作為重金屬絮凝-吸附劑的生產(chǎn)方法，屬于赤泥利用及凈水劑與重金屬污染土壤修復(fù)劑生產(chǎn)
技術(shù)介紹
赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中排出的固體廢渣，具有強(qiáng)堿性，為污染性廢渣，因含大量氧化鐵呈紅色而被稱為赤泥。中國作為世界第4?大氧化鋁生產(chǎn)國，每年排放的赤泥高達(dá)數(shù)百萬噸。由于礦石品位、生產(chǎn)方法和技術(shù)水平的不同，每生產(chǎn)一噸氧化鋁大約要排放0.3-2.5t?赤泥，隨著鋁土礦品位的逐年遞減，生產(chǎn)噸氧化鋁的赤泥排放量也逐年遞增。赤泥的化學(xué)組成如下面表1所示：表1?廣西平果鋁業(yè)公司赤泥的化學(xué)組成?(wt％)Fe2O3?????Al2O3?????CaO??SiO2???TiO2???Na2O??A/S??N/S42.10???16.11??14.80??8.61??8.06??3.53???1.87??0.41???????2010年數(shù)據(jù)35.6????17.3???14.14??10.8??3.0???5.70???1.60??0.53???????2014年數(shù)據(jù)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅2010?年我國氧化鋁產(chǎn)量就達(dá)到了2896?萬噸，共產(chǎn)生赤泥3537.4?萬噸，即每生產(chǎn)1?噸氧化鋁就產(chǎn)生赤泥1.2?噸以上，其中燒結(jié)法赤泥占18.1%，拜耳法赤泥占81.9%。與燒結(jié)法赤泥相比，拜耳法赤泥的利用難度更大，這是由于使用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中，拜耳法赤泥的主要組分是水合硅鋁酸鈉，因此拜耳法赤泥中的堿及氧化鋁含量普遍高于燒結(jié)法赤泥,拜耳法赤泥中較高的堿含量增加了其在大宗產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的難度。目前，我國赤泥綜合利用率僅4%，累積堆存量已達(dá)幾億噸。國內(nèi)生產(chǎn)氧化鋁的企業(yè)多將赤泥干燥脫水后堆存，不僅占用了大量土地，還造成了堿性物質(zhì)向地下滲透，造成地下水體和土壤污染；裸露赤泥形成的粉塵隨風(fēng)飄散，也會污染大氣，對人類和動植物的生存造成負(fù)面影響，惡化生態(tài)環(huán)境。因此，如何處理氧化鋁生產(chǎn)過程排放的大量赤泥，減少環(huán)境污染是氧化鋁行業(yè)急需解決的難題。傳統(tǒng)的利用方法是以強(qiáng)酸在高溫加壓條件下浸出赤泥中的有效成分鋁、鐵，但這些方法都存在能耗高、資源利用率低、成本高的問題。赤泥含有豐富的鐵、鋁和鈣的氧化物，它們作為吸附劑和絮凝劑應(yīng)用到水處理中都能有效去除水中的重金屬離子、無機(jī)陰離子、有機(jī)染料和有機(jī)污染物等。但是直接利用原狀赤泥作為吸附劑，其吸附能力有限，人們主要采取酸活化、熱處理、鐵改性等預(yù)處理方法來提高其吸附能力，如何尋找廉價并且高效的改性方法是推進(jìn)赤泥應(yīng)用的重要的研究方向。以金屬無機(jī)鹽作為活化劑，是目前國內(nèi)外對赤泥進(jìn)行改性研究的熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域，主要是通過物理及化學(xué)方式，改變赤泥的空間結(jié)構(gòu)以及化學(xué)成分的組成和含量。如中國專利文獻(xiàn)所公開的專利號為ZL200410067225.5、?ZL200410073453.3和ZL201110275030.X的技術(shù)方案中，在前兩個專利文獻(xiàn)（專利號：ZL200410067225.5、ZL200410073453.3）?的技術(shù)方案中，將赤泥與堿土金屬氧化物或氫氧化物混合進(jìn)行焙燒，形成雙金屬氧化物，然后根據(jù)“結(jié)構(gòu)記憶效應(yīng)”用碳酸鹽與雙金屬氧化物反應(yīng)生成水滑石。而在后一個專利文獻(xiàn)（專利號：ZL201110275030.X）所公開的工藝方法中，則是用熟石灰在加溫條件下對赤泥進(jìn)行鈣化轉(zhuǎn)型脫除鈉堿，然后在加壓條件下通入CO2反應(yīng)與鐵礦物分離分別回收其中的鋁和鐵。這幾個專利的技術(shù)方案主要存在著流程長、能耗高、資源利用不全等主要問題；而現(xiàn)有技術(shù)中其他公開的赤泥改性報道均只是涉及其表面特性的變化，難以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。因此，現(xiàn)有公開的以赤泥為原料改性生產(chǎn)污水凈化劑或作為土壤修復(fù)劑的方法都不夠理想，不能滿足使用的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是：提供一種制作工藝簡單、生產(chǎn)成本低、能夠充分利用工業(yè)廢渣赤泥中的各種有效成分、并且操作性強(qiáng)的用弗雷德鹽改性赤泥作為重金屬絮凝-吸附劑的生產(chǎn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本專利技術(shù)的一種用弗雷德鹽改性赤泥作為重金屬絮凝-吸附劑的生產(chǎn)方法為：用磨成細(xì)粉的固態(tài)赤泥與含Ca:Al摩爾比為4:1的弗雷德鹽乳液按質(zhì)量比為1:（0.2～0.9)的量置于反應(yīng)器中并加入水混合，在常溫常壓和pH＞10、水固比為1～4:1的條件下，進(jìn)行強(qiáng)攪拌混合反應(yīng)，持續(xù)攪拌0.5～1.5小時后得混合料，將混合料靜置陳放熟化不小于20小時后，將固相與澄清液分離，即可得到微納結(jié)構(gòu)的針狀與層狀相互包裹的脫鈉弗雷德鹽改性赤泥，該改性赤泥即可作為重金屬絮凝-吸附劑使用。上述所加入的弗雷德鹽乳液既是改性赤泥中的有效絮凝-吸附成分、又是作為赤泥中主要組分水合硅鋁酸鈉的溶解劑并釋放氧化鈣參與其中反應(yīng)生成水化石榴石相及生成Ca:Al摩爾比為4:1-2:1的弗雷德鹽相。上述所用弗雷德鹽乳液是采用中國專利文獻(xiàn)所公開的專利號為ZL200110048919.9、專利技術(shù)名稱為“一種生產(chǎn)弗雷德鹽的方法”的方法合成的弗雷德鹽乳液。當(dāng)上述弗雷德鹽乳液中的Ca:Al摩爾比低于4:1時，將氧化鈣或氯化鈣作為輔料補(bǔ)充到弗雷德鹽乳液中得弗雷德鹽混合乳液，并使該弗雷德鹽混合乳液中的Ca:Al摩爾比達(dá)到4:1后，即可將該弗雷德鹽混合乳液作為該弗雷德鹽乳液使用。上述在所得改性赤泥中所含鋁的主要組分由水合硅鋁酸鈉相轉(zhuǎn)變?yōu)樗袷嗉癈a:Al摩爾比為4:1-2:1的弗雷德鹽相。上述赤泥為工業(yè)廢赤泥中的拜耳法赤泥、燒結(jié)法赤泥、或拜耳法與燒結(jié)法混合的赤泥。由于采用了上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)應(yīng)用工業(yè)廢赤泥為原料、以中國專利ZL200110048919.9公開的方法所合成的弗雷德鹽作為改性劑；本專利技術(shù)的生產(chǎn)工藝是在常溫常壓下進(jìn)行，工藝簡單；反應(yīng)時間短，臺時產(chǎn)量高。全部產(chǎn)物均可用作污水或受污染土壤的重金屬絮凝-吸附劑；工藝過程無“三廢”排放，屬于清潔生產(chǎn)工藝。這一方面減低了生產(chǎn)成本，另一方面極大地拓寬了脫鈉弗雷德鹽改性赤泥的應(yīng)用市場。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人通過對弗雷德鹽的結(jié)構(gòu)與合成方法進(jìn)行深入的研究發(fā)現(xiàn)：在滿足水化石榴石相及弗雷德鹽相產(chǎn)生沉淀的pH值前提條件下，即便是固-液、固-液-固反應(yīng)體系中的鈣離子也能與鋁離子反應(yīng)，產(chǎn)生Al-Ca絡(luò)離子[Ca2Al(OH)6]+，由此構(gòu)成水化石榴石及弗雷德鹽新相沉淀，并促使固-液、固-液-固反應(yīng)體系中的原始固相、高Ca:Al摩爾比的弗雷德鹽相及水合硅鋁酸鈉相溶解，從而制得不同Ca:Al摩爾比的弗雷德鹽。本研究發(fā)現(xiàn)，以具有超分子結(jié)構(gòu)的弗雷德鹽對赤泥進(jìn)行改性，使其中的含鋁礦物相結(jié)構(gòu)被徹底改變(由XRD及紅外光譜檢測證實(shí))，形成針狀與層狀相互包裹的微納結(jié)構(gòu)（見電鏡照片）；用弗雷德鹽改性赤泥作為絮凝-吸附劑去除電鍍廢水中的多種重金屬離子，完全達(dá)到國標(biāo)（GB?21900-2008）電鍍污染物的重金屬排放標(biāo)準(zhǔn)。以弗雷德鹽對赤泥進(jìn)行改性，國內(nèi)外文獻(xiàn)均未見公開報道。因此，采用弗雷德鹽對赤泥進(jìn)行改性，開拓了一類改性赤泥新產(chǎn)品，對解決赤泥廢物資源化利用、提高赤泥在廢水處理及其作為土壤修復(fù)劑的應(yīng)用具有重要意義。本專利技術(shù)對現(xiàn)有赤泥改性本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用弗雷德鹽改性赤泥作為重金屬絮凝?吸附劑的生產(chǎn)方法，其特征是：用磨成細(xì)粉的固態(tài)赤泥與含Ca:Al摩爾比為4:1的弗雷德鹽乳液按質(zhì)量比為1:（0.2～0.9)的量置于反應(yīng)器中并加入水混合，在常溫常壓和pH＞10、水固比為1～4:1的條件下，進(jìn)行強(qiáng)攪拌混合反應(yīng)，持續(xù)攪拌0.5～1.5小時后得混合料，將混合料靜置陳放熟化不小于20小時后，將固相與澄清液分離，即可得到微納結(jié)構(gòu)的針狀與層狀相互包裹的脫鈉弗雷德鹽改性赤泥，該改性赤泥即可作為重金屬絮凝?吸附劑使用。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用弗雷德鹽改性赤泥作為重金屬絮凝-吸附劑的生產(chǎn)方法，其特征是：用磨成細(xì)粉的固態(tài)赤泥與含Ca:Al摩爾比為4:1的弗雷德鹽乳液按質(zhì)量比為1:（0.2～0.9)的量置于反應(yīng)器中并加入水混合，在常溫常壓和pH＞10、水固比為1～4:1的條件下，進(jìn)行強(qiáng)攪拌混合反應(yīng)，持續(xù)攪拌0.5～1.5小時后得混合料，將混合料靜置陳放熟化不小于20小時后，將固相與澄清液分離，即可得到微納結(jié)構(gòu)的針狀與層狀相互包裹的脫鈉弗雷德鹽改性赤泥，該改性赤泥即可作為重金屬絮凝-吸附劑使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用弗雷德鹽改性赤泥作為重金屬絮凝-吸附劑的生產(chǎn)方法，其特征是：所加入的弗雷德鹽乳液既是改性赤泥中的有效絮凝-吸附成分、又是作為赤泥中主要組分水合硅鋁酸鈉的溶解劑并釋放氧化鈣參與其中反應(yīng)生成水化石榴石相及生成Ca:Al摩爾比為4:1-2:1的弗雷德鹽相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用弗雷德鹽改性赤泥作為重金屬絮凝-吸附劑的生產(chǎn)方法，其特征是：所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：章興華，陸鋒，周麗蕓，農(nóng)成龍，陸洋，李占彬，
申請(專利權(quán))人：廣西平果鋒華科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣西;45
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