【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法及系统，属于再生资源循环利用与环境保护。
技术介绍
1、随着工业化进程的飞速发展，大宗工业固废的堆存量已超600亿吨，其中赤泥的堆存量超8亿吨，由此造成的土地占用、碳排放、水和大气污染问题亟待解决。
2、赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的颗粒极细的强碱性固体废物，铝土矿中还含有含硅矿物、含铁矿物、含钛矿物、含硫矿物及碳酸盐矿物等杂质矿物；含硅矿物是铝土矿中的主要杂质矿物，一般以高岭石、伊利石、叶蜡石、鲕绿泥石及长石等铝硅酸盐矿物形态存在，有的铝土矿中还含有石英；铝土矿中通常会有2％～4％的二氧化钛，以锐钛矿、金红石和板钛矿等矿物形态存在；铁矿物也是铝土矿中存在的主要杂质，主要的含铁矿物为赤铁矿(α-fe2o3)和针铁矿(α-feooh)。赤泥主要成分由铝土矿提取氧化铝后的残渣及冶炼过程中添加的碱、石灰等构成。拜耳法工艺产生的典型赤泥主要含有铁、铝、硅、钠、钙、钛、磷、镁、钾等。赤泥含水率在30～35％，其颗粒直径一般为0.088～0.25mm，密度2 700～2 900kg/m3，容重800～1 000kg/m3，熔点1 200～1 500℃.其ph值的范围为10.29～11.83，含有大量的a-硅酸二钙，烧结法赤泥含有大量β－硅酸二钙赤泥的塑性指数为17.0～30.0，孔隙比为2.53～2.95，ph值在10.0～12.0，赤泥还具有含水量大、抗剪强度低、压缩性高以及塑性良好等特点。
3、赤泥的产出量，因矿石种类、工艺路线、技术水平不同而异。大多数
4、赤泥作为氧化铝行业的典型大宗固废，由于缺乏经济合理的处置利用途径，仍以堆存和低标准资源化利用为主，目前综合利用率不超过6％，年用量不足700万t，主要用作建筑材料、环保材料、有价元素提取等，但真正产业化应用的技术却较少，只有赤泥选铁、赤泥做路基材料、赤泥做建筑材料等技术得到了实施，才能解决大部分占地堆存的技术问题。而且固体废物在处理处置过程中，会排放出二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体，其中含有的有毒有害物质易引发水体、大气及土壤污染。因此，目前的赤泥利用规模和利用率相比目标值还有很大的差距。
5、由于赤泥具有碱性强，比表面积大，各种组分互相包裹、嵌布等特征，导致赤泥利用技术成本增加。实验室技术难以走向产业化，主要还是因为技术的成本优势不明显，利用赤泥为原料制备建材产品、化工产品及其他产品存在成本高、效益差、技术成熟度不足的短板，产品质量和价格竞争力不强，大规模、高掺比、低成本的可应用技术及其研究仍然不足。
6、赤泥目前可制备的产品种类繁多，但由于缺乏赤泥相关的产品和技术标准规范体系，其利用过程面临与市场对接难、市场不认可等问题。当前，已经开发出的赤泥综合利用产品，由于缺少国家标准或行业标准的支撑，只能参照其他同类产品标准，市场认可度低，产品应用受限，难以大规模推广。特别是赤泥自有的强碱性、辐射性等属性，让公众对赤泥综合利用产品的安全性存在较大的疑虑，导致赤泥基产品难以顺利在市场推广。总体上看，赤泥综合利用方面的行业标准、产品标准缺失严重，赤泥产品的标准制定工作严重滞后，导致相关技术及产品在利用和销售过程中认可度低，无法支撑产业发展和产品规模推广，在一定程度上阻碍了技术市场化进程。
7、赤泥具有“污染物”和“资源”的双重属性，赤泥建材化是实现赤泥规模化消纳的重要手段，因此，目前亟需要一种能够将赤泥转化为一种适用于新型低二氧化碳排放水泥产品的活性材料，从而实现用赤泥为原料生产水泥，以实现氧化铝和水泥行业的节能减排。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的赤泥利用成本较高、利用率不高、环境风险加大、无标准可依的技术问题，而提供一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法及装置，主要应用于大宗工业固废赤泥的无害化处置，能够以低能耗实现大宗工业固废赤泥的资源化利用，实现工艺和产品标准化，克服了目前针对赤泥的资源化利用存在缺乏经济合理的处置利用途径的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的目的之一是首先提供一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：
4、(1)中和：
5、取赤泥和硫酸渣按3～4：1的质量比将二者混合均匀，赤泥和硫酸渣在常温常压下发生化学反应，待反应1h后，反应后的物料经压滤机压滤后离心脱水，得到含水量为9～10％混合料ⅰ；
6、(2)烘干：
7、将步骤(1)中得到混合料ⅰ置于微波干燥箱中进行烘干，微波频率设为915khz，烘干温度为120～180℃，得到含水量为2～3％混合料ⅱ；
8、(3)脱碱：
9、将步骤(2)得到的混合料ⅱ置于微波回转马弗炉中，微波频率为2.45ghz，混合料ⅱ从微波回转马弗炉一端进入，进入炉体后，混合料ⅱ沿回转炉的炉内壁上下翻动，炉内温度可达400～1000℃，赤泥中所包含氢氧化钠分解为氧化钠，氧化钠与过量氧充分发生反应生成过氧化物，过氧化物在高温状态转变为气态后进入烟气回收装置(一般利用水吸收烟气中的碱性物质，生产液碱)，赤泥脱碱后得到混合料ⅲ；
10、(4)高温烧结：
11、将步骤(3)得到混合料ⅲ与矿石按1：2～3的质量比混合均匀，然后置于电磁感应加热的回转炉中，在温度1100～1300℃的条件下进行烧结，烧结1～1.5h后得到混合料ⅳ；
12、(5)制备凝胶材料：
13、将步骤(4)得到的混合料ⅳ在球磨机上研磨成200～400目颗粒，得到凝胶材料ⅰ；然后将凝胶材料ⅰ与水泥按照1.5～2：1的质量比混合搅拌均匀后得到凝胶材料ⅱ。
14、上述技术方案中，步骤(1)中，所述的赤泥主要成分是氧化物，不同地区的铝矿土其含有氧化物的含量存在差别，赤泥ph的高低主要取决氧化钠的含量，ph值范围在12～16，为强碱性，会污染大气、土壤、水以及植被，严重摧毁生态环境，赤泥脱碱降低ph值是关键技术，但目前采用封闭堆放，用强酸中和成本太高、废酸污染环境，造成环境二次危害，赤泥中的氧化钠在1100℃高温条件下，熔融成为钠釉，粘附能力强，导致物料流动性差，甚至成为坚硬的微晶玻璃体，因此需要对赤泥进行脱碱。脱碱后的赤泥加入石灰石、砂岩、页岩作为水泥原料，高速公路路基材料，实现固体废物资源化利用，将其ph值控制在7～7.5范围，其用途十分广阔。
15、上述技术方案中，步骤(1)中，所述的硫酸渣是黄铁矿制备硫酸中产生的一种固体废渣，主要成分包括氧化铁2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法，包括以下步骤，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的赤泥，pH值范围在12～16，为强碱性；所述的硫酸渣是黄铁矿制备硫酸中产生的一种固体废渣，pH值范围在5～6之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氧化钠与过量氧充分发生反应，反应时间为1～3h后生成过氧化物，过氧化物在高温下转化为气态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的过氧化物，在温度高于657℃时转化为气态，通过烟气回收装置将过氧化物吸收，回收的气态过氧化物通入水中进行水解反应能够生成碱，使得到的碱pH值范围在7～7.5后作为工业原料利用。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的矿石包括石灰石、砂岩和页岩，石灰石：砂岩：页岩的质量比为1：1：1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的凝胶材料Ⅱ，经测试合格后作为作建筑材料使用。
7.一种权利要求1-6任意一种大宗工业固废赤泥资源化利用
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述的微波回转马弗炉(4)，还设置有氧气进料口(4-1)和气相物料出口(4-2)，其中，氧气进料口与能够提供氧气的增氧装置(8)相连接，气相物料出口与能够吸收气体的烟气回收装置(9)相连接。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述的电磁感应高温烧结装置，主体为具有实时调温功能的利用电磁感应加热的回转炉(5)，回转炉的炉膛搭载有烟尘回收模块、烟气余热回收模块、向炉膛鼓风的鼓风机：
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述的检测产品性能的装置包括在线X射线分析装置(10)和有毒有害物质检测装置(11)，用于分析检测凝胶材料性能，从而实现工艺和产品标准化。
...【技术特征摘要】
1.一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法，包括以下步骤，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的赤泥，ph值范围在12～16，为强碱性；所述的硫酸渣是黄铁矿制备硫酸中产生的一种固体废渣，ph值范围在5～6之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氧化钠与过量氧充分发生反应，反应时间为1～3h后生成过氧化物，过氧化物在高温下转化为气态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的过氧化物，在温度高于657℃时转化为气态，通过烟气回收装置将过氧化物吸收，回收的气态过氧化物通入水中进行水解反应能够生成碱，使得到的碱ph值范围在7～7.5后作为工业原料利用。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的矿石包括石灰石、砂岩和页岩，石灰石：砂岩：页岩的质量比为1：1：1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的凝...
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆建，郭志东，赵雷，杨云军，孙英杰，李卫华，石龙成，卞荣星，范学勇，左宗良，刘玉富，赵超，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
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