[發明專利]一種基于電化學的堿性廢渣脫堿方法

有效

• 申請號: 202010022125.X
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111206257B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 王艷秀;孫偉;岳彤;王麗;韓海生
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C25B1/16
• 分類號: C25B1/16;C25B9/19;B09B3/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種基于電化學的堿性廢渣脫堿方法，該方法是將堿性廢渣原料與水進行混合均勻和浸出處理得到浸出漿料，浸出漿料置于電解槽內進行電解處理。該方法處理后堿性廢渣中Na₂O含量≤1.5％，脫堿后廢渣的pH≤8.5。該工藝步驟簡單，且整個過程不產生新的廢棄物，電能清潔易輸送，脫堿后的堿性廢渣可直接用于生產建材或就地土壤化，堿性廢渣利用率達100％。

技術領域

本發明涉及一種堿性廢渣脫堿的方法，具體涉及一種通過電化學方法實現赤泥或其他堿浸廢渣脫堿的方法，屬于冶金固體廢棄物的綜合利用技術領域。

背景技術

赤泥是以鋁土礦為原料制取氧化鋁或氫氧化鋁后所產生的強堿性固體廢物。根據原料和生產工藝的不同，每生產1t氧化鋁約產生1～2.5t的赤泥。目前，全球赤泥儲量估測已經超過36億噸，并且每年大約以超過1.2億噸的速度增長，世界赤泥平均利用率為15％。中國赤泥累計堆存量已增長至6億噸，赤泥利用率僅為4％。大部分赤泥仍然采取陸地堆存的方法處置。赤泥堆存不僅浪費了二次資源、占用大量土地，而且破壞了赤泥堆場的周邊環境，帶來了嚴重的環境問題。

利用赤泥生產建材或土壤化被認為是可以低成本、大規模處理赤泥的有效途徑。然而赤泥的利用往往受到赤泥的強堿性的限制。以赤泥生產的墻體、磚體在使用一段時間后會出現“返堿”現象，嚴重影響建材的強度和使用壽命，并且可能誘發工程事故。赤泥若不經脫堿返還土壤，很可能污染地下水并且使土地鹽堿化。可見赤泥脫堿是赤泥低成本、大規模利用的必經之路。

國內外對赤泥脫堿開展了大量研究，主要包括水洗脫堿、鹽洗脫堿、酸洗脫堿、焙燒脫堿等。水洗脫堿工藝可以有效去除赤泥中的游離狀態堿，但是拜耳法赤泥是鋁土礦在氫氧化鈉介質中經過高溫溶出的固體廢棄物，其中包含多種含有鈉、鉀等元素的硅鋁酸鹽，該類結構堿較難溶于水，需要大量的水和多次浸泡，而且浸泡時間也較長，其在工業應用中會延長作業時間，影響后續赤泥綜合利用的進行。就鹽類脫堿法而言，氯化鎂和氯化銨脫堿法，雖然脫除效率比較高，但氯離子的存在對設備腐燭以及后續赤泥的應用將帶來一定危害。脫硫石膏能對赤泥中的鈉進行脫除，但其效率較低經處理后赤泥中氧化鈉含量未能達到作為水泥生產原料的國家標準。酸洗法脫堿效果較好，但赤泥渣過濾困難，赤泥中耗酸成分較多、耗酸量大，且中和后產生的低濃度Na鹽難以被再次利用。焙燒脫堿流程復雜，雖然在回收堿的時候能回收部分氧化鋁，但該過程能耗和成本較高。因此綜合考慮技術性和經濟性，目前的赤泥脫堿方法還難以實現工業化應用。

專利(CN201910528718.0)公開了一種以赤泥、含氧化鈣物料及強氧化劑、氟化物為原料的脫堿方法。其中含氧化鈣物料中CaO與赤泥固相中Na₂O的重量比為2～6，強氧化劑加入量為赤泥中氧化鈉含量的0～0.1％，氟化物加入量為赤泥中氧化鈉含量的0～0.1％，得到的混合漿渣投入帶攪拌的常壓脫堿反應器進行脫堿反應，外排赤泥中堿含量降低至1％以下。此法含鈣含氧化鈣物料消耗巨大，成本較高。

文獻“脫硫石膏法赤泥脫堿新工藝研究”研究了脫硫石膏法赤泥脫堿新工藝，脫硫石膏與赤泥質量比為1，溫度為70℃，液固比為5，攪拌時間為15min的條件下，赤泥中堿含量可由8.2％降到2.7％。無法達到建材對赤泥原料的堿含量要求。

專利(CN201910290643.7)公開了一種高鐵赤泥渦流熔融還原脫堿提鐵直接水泥化的方法，將脫水原料與固態碳質還原劑和造渣劑混料制成混合料，直接噴吹到渦流攪拌高溫爐的漩渦中心，混合料被卷入熔池中，在1300～1600℃進行渦流攪拌還原10～60min，雖然脫堿效果較好，但產生的鈉堿進入煙氣中難以真正回收，且該過程能耗較高。

發明內容

針對現有技術中赤泥等強堿性廢渣脫堿技術存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種基于電化學的堿性廢渣脫堿方法，該方法不但可以實現堿性廢渣的高效脫堿，且可以得到接近中性的無害化尾渣，產品為苛性堿溶液可返回氧化鋁生產流程，避免傳統酸中和Na鹽廢水的產生。該工藝為濕法脫堿工藝，避免了現有的火法脫堿的高能耗。