Barro rojo procedente de residuos de residuos metalúrgicos
1. Almacenamiento en presas de barro rojo
Actualmente, los residuos sólidos de la industria del aluminio se almacenan principalmente en presas de barro rojo. El lodo rojo es muy alcalino y dañará el medio ambiente si no se trata adecuadamente. Una gran cantidad de lodo rojo en el mundo se elimina mediante vertidos al océano y almacenamiento en tierra. Generalmente existen dos métodos para construir presas de barro rojo. Uno es utilizar materiales extraños para construir un tanque de sedimentación completo al principio y no es necesario construir presas posteriores durante su uso. comenzando y luego Con la descarga continua de lodo rojo, gradualmente se forman nuevas presas utilizando lodo rojo. Ahora introduciremos un método de construcción de presas: divida el patio de almacenamiento de lodo rojo en tres o más rejillas y transporte el lodo rojo al corral de almacenamiento utilizando el método de sinterización. Primero, vaya a la primera rejilla para construir una presa. la primera rejilla alcanza la altura esperada, el lodo rojo del método de sinterización se transfiere a la segunda caja para continuar con la represa, y el lodo rojo del proceso Bayer se descarga de la primera caja cuando la represa de la segunda caja alcanza la altura esperada, el método de sinterización roja. El lodo se transfiere a la tercera caja para construir la presa. En este momento, el lodo rojo descargado se seca en la segunda rejilla, el lodo rojo del proceso Bayer se descarga en la segunda rejilla y el lodo rojo sinterizado se represa en la tercera. rejilla, y así sucesivamente para formar la presa de lodo rojo de sinterización, y la descarga de lodo rojo del proceso Bayer y el secado de lodo rojo son alternativamente métodos circulares de almacenamiento de lodo rojo. La invención aprovecha al máximo los recursos existentes y ahorra el costo de construcción de la presa de tierra y roca en la etapa inicial del patio de procesamiento de Bayer; aumenta la tasa de capacidad de almacenamiento del patio a 100 y reemplaza la presa de proceso de Bayer con lodo rojo de sinterización; Llenado hidráulico. Se araron y laminaron presas de barro para construir presas, lo que mejoró la productividad laboral.
El sistema de drenaje de tubería de pozo se utiliza principalmente para el drenaje después del almacenamiento en presas de lodo rojo. La capa anti-filtración puede estar hecha de una película plástica de polietileno, el lodo rojo puede descargarse mediante descarga periférica y el agua de retorno puede intubarse. Estados Unidos ha construido un nuevo tipo de corral con una capa de filtro de arena. La parte inferior es un tubo de drenaje y la parte superior está cubierta con arena de diferentes tamaños para hacer permeable el fondo del corral. Cuando el lodo rojo se almacena en un corral de este tipo, su volumen se puede reducir en una cuarta parte en comparación con un corral general. A través del drenaje y la evaporación superficial, el contenido sólido puede alcanzar el 50%, lo que favorece la extracción y el uso.
2. Recuperación de metales valiosos del barro rojo:
① Recuperación de hierro del barro rojo: El hierro es el componente principal del barro rojo, generalmente contiene de 10 a 45, pero puede usarse directamente como El contenido de materias primas para la fabricación de hierro es todavía muy bajo, por lo que algunos países primero tuestan previamente el lodo rojo y luego lo ponen en un horno de ebullición y lo reducen a una temperatura de 700 ~ 800 ° C. El Fe2O3. en el lodo rojo se convierte en Fe3O4. Después de enfriar y triturar, el producto reducido se clasifica mediante un separador magnético húmedo o seco para obtener un producto magnético que contiene de 63 a 81 de hierro, con una tasa de recuperación de hierro de 83 a 93. Es un concentrado de fabricación de hierro de alta calidad.
La Oficina de Recursos Minerales de Estados Unidos ha estudiado el proceso de lixiviación, reducción, separación magnética y quema de lodo rojo. En este proceso, se mezclan lodo rojo, piedra caliza, carbonato de sodio y carbón, y luego se reducen y sinterizan a 800-1000°C. Los bloques sinterizados se trituran y se disuelven con agua. el filtrado se devuelve al sistema de proceso de Bayer para recuperar el aluminio. La escoria se separa mediante un separador magnético de alta intensidad y la parte magnética se reduce y se funde a 1480 °C para producir arrabio. La parte no magnética utiliza titanio en una solución de ácido sulfúrico y el sulfato de titanilo filtrado se hidroliza y calcina para obtener TiO2. Después de pruebas de laboratorio y semiindustriales, este proceso puede producir arrabio que contiene hierro 93~94. El principal problema de este proceso es la baja eficacia de la separación magnética del hierro.
② Recuperar aluminio, titanio, vanadio, manganeso y otros metales del lodo rojo: las investigaciones muestran que más del 90% de la alúmina se puede recuperar del lodo rojo mediante sinterización de carbonato de sodio y lixiviación con álcali cáustico. -los productos magnéticos se separan del lodo rojo reducido en el horno de ebullición, se agrega carbonato de sodio o carbonato de calcio para la sinterización. Bajo la condición de PH = 10, el aluminato formado se lixivia y luego se diluye y se lixivia agregando agua, de modo que. que el agua de aluminato se puede descomponer. Después de separar el aluminio, la escoria que queda después de separar el aluminio se trata con ácido sulfúrico al 50 % a 80 °C para obtener una solución de sulfato de titanio, que luego se hidroliza para obtener TiO2; La separación del titanio luego se trata con ácido, se calcina, se hidroliza, etc., y se pueden recuperar óxidos metálicos como vanadio, cromo y manganeso. El lodo rojo también se puede lixiviar directamente para producir criolita (Na3AlF6).
③Recuperación de metales raros del lodo rojo: los principales métodos para recuperar metales raros del lodo rojo incluyen: método de fundición reductora, método de tostado por sulfatación, método de lixiviación líquida sin decapado, método de lixiviación con solución de carbonato de sodio, etc.
El proceso principal para extraer tierras raras y elementos raros del lodo rojo en el extranjero es el proceso de lixiviación-extracción ácida. La lixiviación ácida incluye lixiviación con ácido clorhídrico, lixiviación con ácido sulfúrico, lixiviación con ácido nítrico, etc. Dado que el ácido nítrico es altamente corrosivo y el proceso de extracción posterior no puede estar relacionado con él, para la lixiviación se utilizan principalmente ácido clorhídrico y ácido sulfúrico. Países como la ex Unión Soviética fundían lodo rojo en hornos eléctricos para obtener arrabio y escoria. Luego use ácido sulfúrico al 30% para lixiviar el residuo durante 1 hora a una temperatura de 80~90°C. Luego, la solución de lixiviación se usa con un agente de extracción para extraer circonio, escandio, uranio, torio y elementos de tierras raras.
3. Aplicación del barro rojo en la industria de materiales de construcción y agricultura:
① Producción de cemento: se utiliza barro rojo sinterizado como materia prima del cemento, con materiales silíceos y calizos adecuados, barro rojo. La proporción puede alcanzar 25~30. El lodo rojo se puede utilizar para producir varios tipos de cemento. El flujo del proceso y los parámetros técnicos son básicamente los mismos que los de las plantas de cemento ordinarias: el lodo rojo descargado del proceso de producción de alúmina se filtra, se deshidrata y se mezcla con arenisca, piedra caliza y. Después de que la lechada de materia prima se obtiene mediante molienda igual y alcanza las especificaciones técnicas, la mayor parte del agua se elimina en el evaporador utilizando el método de flujo de entrada y luego el clinker se calcina en el horno rotatorio, agregando una cantidad adecuada de activo. Materiales como yeso y escoria, se muelen hasta cierta finura para obtener productos de cemento. Por cada tonelada de cemento producida, se pueden utilizar 400 kg de lodo rojo. Este clinker de cemento adopta un proceso de producción húmedo, porque la materia prima arcillosa utilizada para producir cemento es lodo rojo, cuyo contenido de humedad es de aproximadamente 60. Su finura es alta y su superficie específica es grande, lo que dificulta su secado. El clinker después de secar el lodo rojo no solo tiene muchas pérdidas por vuelo, sino que los gases de escape no son fáciles de purificar y procesar, por lo que es inconveniente utilizar un tratamiento en seco. La práctica ha demostrado que la calidad del cemento Portland ordinario producido mediante el proceso húmedo alcanza el estándar y tiene excelentes propiedades como resistencia temprana, resistencia a los sulfatos, bajo calor de hidratación, resistencia a las heladas y resistencia al desgaste. Se utiliza en edificios industriales y pistas de aeropuertos. , puentes, etc. Funciona bien. Cabe señalar que primero se debe probar la toxicidad y radiactividad del barro rojo utilizado para garantizar la seguridad del producto.
② Escoria protectora de fabricación para la fabricación de acero: el lodo rojo sinterizado contiene SiO2, Al2O3, CaO y otros componentes, que es escoria de silicato de CaO, y también contiene Na2O, K2O, MgO y otros componentes solventes, y tiene una masa fundida. Una serie de propiedades físicas y químicas. Como buena materia prima para la producción de escoria protectora, es rica en recursos y tiene una composición estable. Es una materia prima ideal para materiales protectores para vertido en la industria del acero. La escoria protectora hecha de lodo rojo se puede dividir aproximadamente en varios tipos según su uso: escoria ordinaria, escoria especial y escoria instantánea. Es adecuada para acero al carbono, acero de baja aleación, acero inoxidable, hierro puro y otros tipos de acero y lingotes. La práctica ha demostrado que este tipo de brida protectora hecha de barro rojo puede reducir significativamente la carbonización de la cabeza y el borde del lingote de acero, mejorar la calidad de la superficie del lingote de acero y mejorar significativamente la estructura de bajo aumento del tocho de acero. , mejora la calidad de la palanquilla de acero y la tasa de recuperación del metal, y tiene una asimilación más fuerte que otros materiales protectores. Rendimiento, sus principales indicadores técnicos pueden alcanzar o superar el nivel de escoria de molde existente en el país y en el extranjero.
El proceso de producción es simple y la calidad del producto es buena. Puede mejorar significativamente la calidad de los lingotes de acero (espacios en blanco). El rendimiento de metal de los lingotes de acero se puede aumentar en 4, lo que tiene beneficios económicos obvios. Cuando la escala de producción es de 15.000 t, la capacidad de procesamiento anual es. En ese momento, la cantidad de lodo rojo que se puede procesar es de 9.000 t/a, que es una de las formas efectivas de procesar lodo rojo y tiene valor de promoción.
③Uso de barro rojo para producir ladrillos: el uso de barro rojo como materia prima principal puede producir una variedad de ladrillos, como ladrillos cocidos sin vapor, ladrillos cocidos con cenizas volantes, ladrillos decorativos, ladrillos cerámicos vidriados, etc. . Tomando como ejemplo el método de sinterización para fabricar baldosas esmaltadas a partir de barro rojo, los componentes de materia prima utilizados son pocos. Además del barro rojo como materia prima básica, solo se complementan con arcilla y materiales silíceos. El proceso es: materias primas → preprocesamiento. → ingredientes → preparación de lechada (adición de diluyente) → secado por aspersión → prensado → secado → glaseado → calcinación → producto terminado. Además, el Instituto de Investigación de Minería y Metalurgia de Beijing llevó a cabo una investigación experimental sobre la composición y las características del lodo rojo del proceso Bayer y el uso del lodo rojo del proceso Bayer para fabricar baldosas esmaltadas con este método de lodo rojo. La cantidad de barro rojo añadido puede llegar a 40. La calidad de las baldosas vidriadas alcanza el índice nacional GB4100-1983 y los requisitos internacionales.
④ Utilice lodo rojo para producir fertilizantes de silicato de calcio y rellenos plásticos: además de los componentes con alto contenido de sílice de calcio, el lodo rojo también contiene una variedad de elementos necesarios para el crecimiento de los cultivos. La alcalinidad producida por el lodo rojo es calcio compuesto. El fertilizante de silicato puede promover el crecimiento de los cultivos, mejorar la resistencia de los cultivos a las enfermedades, reducir la acidez del suelo, aumentar el rendimiento de los cultivos y mejorar la calidad de los alimentos. Puede usarse como fertilizante base en suelos ácidos, neutros y ligeramente alcalinos, especialmente en suelos ácidos. en el sur el suelo es más adecuado. Además, el uso de barro rojo como relleno de plástico puede mejorar el rendimiento del procesamiento del PVC (principalmente cloruro de polivinilo) y mejorar la resistencia al impacto, la estabilidad dimensional, la adhesión, el aislamiento, la resistencia al desgaste y el retardo de llama del PVC. propiedades, con una vida útil que es de 3 a 4 veces más larga que la de los productos de PVC ordinarios, y el costo de producción es aproximadamente 2 veces menor. Según la prueba de plástico de polietileno de barro rojo producida y producida por Luocun Plastic Factory en la ciudad de Zibo, provincia de Shandong, el barro rojo producido mediante el método de sinterización tiene buena compatibilidad con la resina de PVC y es un relleno plástico de alta calidad que puede reemplazar el calcio ligero. carbonato y actúa como estabilizador parcial.
⑤ Utilice lodo rojo para producir un endurecedor de arena fluido autoendurecible: Shandong Aluminium Factory cooperó con el antiguo Instituto de Investigación de Fundición y Forja del Primer Ministerio de Maquinaria para utilizar con éxito lodo rojo para probar un fluido autoendurecible Endurecedor de arena para fundición. Este tipo de resistencia al modelado del endurecedor de barro rojo es mayor que la de otros endurecedores. Generalmente, la resistencia alcanza los 8 kg en 8 horas. El lodo rojo se mezcla con arena autoendurecedora en una cantidad de 4 a 6 veces.
⑥ Utilizar lodo rojo como agente de relleno para goafs mineros: El uso de lodo rojo bombeado para cementar y rellenar las zonas mineras ha tenido éxito. La prueba de extracción subterránea de bauxita ha demostrado que la tecnología de llenado de cemento de lodo rojo es confiable, puede mejorar la tasa de recuperación de la mina y reducir el consumo de madera del pozo minero, reduciendo así los costos de minería, controlando la presión del suelo minero y protegiendo los edificios de superficie y las aldeas. , ferrocarriles, etc.
⑦Otros usos en la industria de materiales de construcción: Otros usos del barro rojo en la industria de materiales de construcción incluyen: preparación de ceramsita de barro rojo, producción de vidrio, materiales antifiltración, pavimentos, etc. En la actualidad, algunas piezas se han puesto en producción y funcionamiento. Algunos lodos rojos todavía contienen elementos radiactivos y metales raros como U, Th, Se, La, Y, Ta, Nb, etc. Si está expuesto a dichos materiales de construcción durante Durante mucho tiempo, dañará directamente la salud humana. Por lo tanto, antes de su uso, es necesario tener en cuenta que primero se debe probar la toxicidad y radiactividad del barro rojo utilizado para garantizar la seguridad del producto.
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⑴Aplicación en el tratamiento de aguas residuales
①Eliminación de iones de metales pesados en el agua: se han llevado a cabo pruebas exploratorias en el extranjero para tratar líquidos residuales que contienen Cu2, Zn2, Cd2 y Pb2 con lodo rojo del proceso Bayer El tratamiento directo del líquido residual con lodo puede hacer que cumpla con los estándares de descarga, y el efecto del lodo rojo tostado en el tratamiento de aguas residuales es más significativo. El lodo rojo también muestra una buena capacidad de adsorción de metales pesados. El agregado con buena estabilidad en solución acuosa se obtiene agregando agua a una mezcla de lodo rojo y anhidrita. Este agregado tiene un fuerte rendimiento de adsorción de iones de metales pesados.
El lodo rojo del proceso Bayer se trata con H2O2 para eliminar la materia orgánica de la superficie y se activa a 500 °C para adsorber iones de metales pesados Pb2 y Cr6 en el cuerpo de agua. Los resultados muestran que el lodo rojo activado tiene importantes propiedades de adsorción de Pb2 y Cr6 y puede eliminar eficazmente Pb2 y Cr6 en agua dentro de un amplio rango de concentraciones. Los experimentos de la columna de adsorción muestran que el adsorbente de lodo rojo tiene valor de aplicación industrial. La columna de adsorción se puede tratar directamente con 1 mol/LHNO3 para desorber el metal adsorbido y el adsorbente se puede reutilizar. La presencia de sustancias salinas en las aguas residuales no afectará el efecto de adsorción.
②Elimine el plasma PO43-, F-, As3 de las aguas residuales: el lodo rojo se puede utilizar para eliminar el flúor de las aguas residuales de las centrales eléctricas. Los resultados de las pruebas muestran que el lodo rojo tiene una buena capacidad de eliminación de fluoruro y puede reemplazar ciertos purificadores de agua con sal de aluminio o calcio hasta cierto punto. Combinado con el sulfato férrico polimerizado floculante, el contenido de flúor de las aguas residuales descargadas se puede reducir a menos de 10 mg/L. Este método es simple, de bajo costo y no produce contaminación secundaria. Japón ha utilizado lodo rojo tratado con ácido clorhídrico al 20% para eliminar el PO43- de la solución y logró buenos resultados. En 10 minutos, la tasa de desfosforización de la solución que contenía 50 mg/l de PO43- alcanzó 50, y la tasa de desfosforización alcanzó 72 en 120 minutos. Su efecto de adsorción es comparable al del mejor agente desfosforizante considerado en ese momento.
Utilizar barro rojo como adsorbente de iones de arsénico es más sencillo que el método de precipitación con Fe(OH)3***. Al agregar 100 mg de lodo rojo a 100 ml de agua residual que contiene 100 mg/L de arsénico, el 99,5 % del arsénico se puede eliminar agitando a PH=5~6 durante 24 h. El lodo rojo usado se puede regenerar después de agitar con 100 ml de NaOH 0,01 N durante 24 h.
③ Se utiliza como clarificador para algunas aguas residuales: tamizar lodo rojo con un tamaño de partícula de 0,1 mm como materia prima, agregar ácido sulfúrico, elevar la temperatura, introducir oxígeno y agitar, luego reaccionar en agua a temperatura constante. baño a 90]°C durante 2 horas, enfriar y filtrar, es decir se obtiene una solución de Fe2(SO4)3 y Al2(SO4)3, la cual se mezcla con ácido silícico polimerizado en determinadas condiciones de acidez y se deja reposar durante 2 horas para obtener un floculante compuesto de polialuminio y hierro, que tiene tanto floculante de polihierro como polímero. Las ventajas del floculante de aluminio son un proceso simple, una baja inversión y un buen efecto de purificación del agua. Sin embargo, debido a que el lodo rojo en sí contiene una gran cantidad de sustancias químicas, el rojo. El lodo afectará inevitablemente la turbidez y el proceso de purificación del agua durante el proceso de adsorción de sustancias nocivas en las aguas residuales. La toxicidad juega un papel.
④ Efecto de remediación ambiental sobre la contaminación orgánica en cuerpos de agua: Los contaminantes orgánicos, especialmente la contaminación organoclorada, se han convertido en un problema ambiental cada vez más grave. Dado que el costo de la incineración de fertilizantes orgánicos que contienen cloro es alto (requiere altas temperaturas superiores a 900 °C) y los productos de la incineración formarán contaminantes secundarios como fosgeno y difenilfurano, no pueden tratarse mediante incineración. Bajo la acción de un catalizador, se puede convertir en compuestos no tóxicos o poco tóxicos mediante una reacción de decloración con hidrógeno. Los catalizadores más utilizados son los sulfuros de metales de transición, cuyo uso a gran escala es caro. El lodo rojo contiene una gran cantidad de óxidos e hidróxidos de hierro, que pueden convertirse en sulfuros después del tratamiento con sulfuros.
⑵Aplicación del lodo rojo en el tratamiento de gases residuales: el lodo rojo del proceso Bayer contiene hematita, goetita, diáspora, aluminosilicato de sodio hidratado, calcita y otras fases físicas. Después del tratamiento térmico, puede formar una estructura porosa con una específica. área de superficie de 40~70m2/g Por lo tanto, en el proceso de tratamiento de la contaminación por gases residuales de sulfuro de hidrógeno, su mejor rendimiento de adsorción se puede utilizar para prepararlo junto con escoria de ácido sulfúrico, polvo de hogar abierto, etc. como fuente principal. Material desulfurador oxidante económico. La investigación sobre la desulfuración de los gases de combustión del lodo rojo muestra que la eficiencia de desulfuración puede alcanzar 80. Si se agrega carbonato de sodio al lodo rojo, se puede mejorar la capacidad del lodo rojo para absorber dióxido de azufre. Además, el lodo rojo también puede tratar gases contaminantes como el sulfuro de hidrógeno y los óxidos de nitrógeno
⑶ El efecto remediador del lodo rojo sobre la contaminación del suelo: la contaminación por metales pesados en el suelo provocará envenenamiento de las plantas y reducción de la actividad microbiana. y algunos efectos sobre la fertilidad del suelo se verán gravemente afectados, lo que en última instancia afectará el rendimiento y el crecimiento de los cultivos. El lodo rojo tiene un cierto efecto de remediación ambiental sobre la contaminación del suelo por metales pesados. Después de la remediación del lodo rojo, los microorganismos en el suelo aumentan, los poros del suelo se agrandan y el contenido de metales pesados en las semillas y hojas de los cultivos disminuye. El principal mecanismo de remediación del lodo rojo es que el lodo rojo tiene buenas propiedades de fijación de Cu2, Ni2, Zn2, Cd2 y Pb2 en el suelo, cambiándolo de un estado intercambiable a un estado de enlace y óxido, reduciendo así los iones de metales pesados en el suelo. El suelo reduce la movilidad y la reactividad, lo que es beneficioso para la actividad microbiana y el crecimiento de las plantas.