赤泥生產(chǎn)中存在問題及解決方法赤泥是用鋁土礦提煉氧化鋁過程中產(chǎn)生的廢棄物。隨著鋁工業(yè)的不斷發(fā)展，目前全世界每年產(chǎn)生約6000萬噸赤泥，我國的赤泥排放量每年為400萬噸以上，且隨著新廠投產(chǎn)和老廠增產(chǎn)改造，赤泥總量有上升的趨勢。世界各國大多數(shù)氧化鋁廠是將赤泥堆積或傾入深海，赤泥的存放不僅占用大量土地和農(nóng)田、耗費較多的堆場建設和維護費用，而且存在于赤泥中的剩余堿液能向地下滲透，造成地下水污染。此外，曬干的赤泥形成的粉塵到處飛揚，破環(huán)生態(tài)環(huán)境，造成嚴重污染。在土地資源日趨緊張、環(huán)境保護日趨重要的當今社會，赤泥的綜合治理已成為人們所關注的焦點之一。山東鋁業(yè)公司是我國六大鋁廠之一，也是國內(nèi)最早建成的氧化鋁生產(chǎn)線，自50年代投產(chǎn)以來，隨著氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進和提高，產(chǎn)量也逐年提高，近年來又新增加了一條新的生產(chǎn)線，采用了較為先進的生產(chǎn)技術(shù)，但是氧化鋁生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品一赤泥一始終是一個待解決的問題。目前，該公司原有的生產(chǎn)線己經(jīng)停止生產(chǎn)，但是由于建廠早期產(chǎn)生的赤泥一直沒有采取妥善的堆存措施，加之連年生產(chǎn)，雖然進行了一系列的回收利用嘗試，但都或多或少的存在問題。現(xiàn)在該公司的赤泥堆場1600萬噸的赤泥己堆放成70多米高的金字塔型，形成了嚴重的污染。因此，山東鋁業(yè)公司迫切需要找到一條切實可行的能夠大量應用赤泥的技術(shù)。赤泥引起的環(huán)境問題赤泥主要分為拜耳法赤泥和燒結(jié)法赤泥，赤泥從其產(chǎn)生、干燥直至堆放后，其所含堿液也是污染的一個重要問題，因其高的含堿量對土壤和地下水體都有較大污染。赤泥的pH值很高達8，其浸出液的pH值為12—14，赤泥（含附液）屬于有害廢渣（強堿性的土）。隨著鋁工業(yè)的發(fā)展和鋁土礦石品位的降低，赤泥量將越來越大，必須對赤泥再處理加以利用，才能變廢為寶減少污染。目前，國內(nèi)外的氧化鋁廠大都將赤泥在堆場堆放，筑壩濕法堆存，靠自然沉降分離對溶液返回再用。該法容易使大量廢堿液滲透到附近土地中，造成土壤堿化、沼澤化，污染地表地下水源。還有的將赤泥干燥脫水后干法堆存。這兩種方法不但占用大量的土地，還使赤泥中的許多可利用成分不能得到合理的利用，造成了資源的二次浪費。目前，由于世界范圍內(nèi)廢棄物的不斷增長，赤泥引起了越來越多經(jīng)濟和環(huán)境問題，隨著社會對環(huán)境保護工作的重視，迫切要求氧化鋁工業(yè)實現(xiàn)無害排放或零排放赤泥，氧化鋁生產(chǎn)的副產(chǎn)品，因其為赤紅色泥漿狀而得名。赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的最大廢棄物，也是氧化鋁生產(chǎn)的最大污染源。由于生產(chǎn)方法和鋁土礦品位的不同，每生產(chǎn)一噸的氧化鋁大約要產(chǎn)生0.5-2.5噸的赤泥，每噸赤泥還附帶有3-4m3的含堿廢液。赤泥的成份分析拜耳法赤泥和燒結(jié)法赤泥，兩者在化學組成上和物相組成方面都有著相當大的差異，赤泥的物質(zhì)組成主要有Fe,Si,Ca,A1,Ti,Na,等元素，另外赤泥中還含少量的V,Sc,Ga,Cr,Zr,Nb,Ta,Th、稀土元素等。赤泥成分如表1所示。表1 赤泥化學組成成份分析成分SiO2AI2O3Fe2O3CaOTiO2Na2O+K2O灼堿（%）燒結(jié)法混聯(lián)法山東22610463412山西228846348貴州2586384412鄭州208844838山西209845338拜耳法平果1218231565-山東1822402-8-國外拜耳法美國1218406108-日本151842-4810平均182236281012注：表內(nèi)組成成份均為從所查閱資料中的得到的平均值，僅從整體上給出幾種氧化鋁生產(chǎn)方法所得赤泥成分的差異。從表1-1可見，拜耳法赤泥氧化鋁含量是燒結(jié)法赤泥的3-4倍，可以預見其燒成范圍應高于燒結(jié)赤泥。燒結(jié)赤泥氧化鈣含量高于拜耳赤泥一倍，預示著燒結(jié)赤泥的燒成溫度也將會低于拜耳法赤泥，其氧化鈣含量38%-50%,氧化鉀和氧化鈉含量總和也超過了4%,這都有助于降低燒結(jié)溫度，但很有可能會帶來吸濕或粉化的問題。拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，就是用堿(NaOH或Na2C03)處理鋁土礦，使礦石中的氧化鋁和堿反應制成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、欽等雜質(zhì)和絕大部分的二氧化硅則成為不溶性的化合物進入固體殘渣中。因為這種殘渣被氧化鐵染成紅色，故稱為赤泥。與赤泥分離后的鋁酸鈉溶液經(jīng)過凈化后，分解析出氫氧化鋁［Al(OH)3］，將Al(OH)3與堿液分離并經(jīng)過洗滌和焙燒后，即獲得產(chǎn)品氧化鋁。分離Al(OH)3后的堿液稱為循環(huán)母液，可以用來處理下一批鋁土礦。赤泥對環(huán)境的危害赤泥主要分為拜耳法赤泥和燒結(jié)法赤泥，赤泥從其產(chǎn)生、干燥直至堆放后，其所含堿液也是污染的一個重要問題，因其高的含堿量對土壤和地下水體都有較大污染。赤泥的pH值很高達8，其浸出液的pH值為12—14，赤泥(含附液)屬于有害廢渣(強堿性的土)。隨著鋁工業(yè)的發(fā)展和鋁土礦石品位的降低，赤泥量將越來越大，必須對赤泥再處理加以利用，才能變廢為寶減少污染。目前，國內(nèi)外的氧化鋁廠大都將赤泥在堆場堆放，筑壩濕法堆存，靠自然沉降分離對溶液返回再用。該法容易使大量廢堿液滲透到附近土地中，造成土壤堿化、沼澤化，污染地表地下水源。還有的將赤泥干燥脫水后干法堆存。這兩種方法不但占用大量的土地，還使赤泥中的許多可利用成分不能得到合理的利用，造成了資源的二次浪費。解決辦法目前，由于世界范圍內(nèi)廢棄物的不斷增長，赤泥引起了越來越多經(jīng)濟和環(huán)境問題，隨著社會對環(huán)境保護工作的重視，迫切要求氧化鋁工業(yè)實現(xiàn)無害排放或零排放。現(xiàn)在也已經(jīng)有許多鋁廠開始對赤泥充分利用，如利用赤泥焙燒專瓦，還可以用其燒陶瓷并且對赤泥中的有用成分如鐵，鈦等金屬進行再次利用，這樣也就為國家節(jié)省了好多能源的浪費，真正實現(xiàn)了變廢為寶的目的結(jié)疤結(jié)疤對生產(chǎn)的危害結(jié)疤的危害，主要有四個方面：、結(jié)疤的導熱系數(shù)非常小，使傳熱系效急劇下降。結(jié)疤使熱利用系統(tǒng)的傳熱系數(shù)降低;使得熱能得不到有效利用，增加了能耗。據(jù)文刮”報導，當結(jié)疤厚度達I.時。所需熱交換面積將增加1倍。、結(jié)疤使設備的有效容積縮小沉降槽、洗滌槽蒸發(fā)器等設備的有效容積，因結(jié)疤的大量生成而減少，并引

起設備負荷增加和損壞設備的基礎。使設備生產(chǎn)的效率降低，影響氧化鋁的產(chǎn)量。、清理結(jié)疤花費大，耗人力、物力例如清除大型沉降槽和洗滌槽，運用風鎬等進行機械清理，勞動強度大，設備損耗高。在氧化鋁生產(chǎn)的連續(xù)工藝流程中，停車清理沉降槽或洗滌槽，均要求有備用設備和工作場地，這就限制了生產(chǎn)的提高。再如，壓煮管道結(jié)疤清理十分麻煩，需要很長時間，還需要架設輔助管道。生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)常見到許多結(jié)疤的新管子不能清理只好換掉。濾布結(jié)垢和被堵塞會使過濾機的生產(chǎn)能力急劇下降，必須經(jīng)常更換昂貴的濾布，并使得生產(chǎn)指標下降。、結(jié)疤引起設備產(chǎn)能下降，能耗和生產(chǎn)成本增加影晌結(jié)疤生成的主要因素土礦組成、添加劑、生產(chǎn)工藝條件對結(jié)疤的生成及性質(zhì)都有很大影響，只有清除其影響因素，才可能對其進行有利的防治。溫度的影響溫度對礦漿中各物質(zhì)的反應能力、溶解度、結(jié)疤物質(zhì)的組成及狀態(tài)、結(jié)疤速度等都有很大影響。在一定的加熱范圍內(nèi)，有相應的結(jié)疤速度和穩(wěn)定的結(jié)疤組成，而且它們直接與溫度有關。別倫斯切因等人據(jù)4m'/h管道化溶出裝置的研究結(jié)果認為，在礦漿加熱到反應溫度的過程中，結(jié)疤速度最快的溫度范圍是160-2101C，不同溫度下結(jié)疤物質(zhì)不同，而且，這種現(xiàn)象與鋁土礦種類無關，而與其生成條件（溫度和溶液組成）的變化有關。B.礦石的物相組成鋁土礦的化學成分和礦物組成，會影響到結(jié)疤生成的溫度范圍，物質(zhì)種類及含量。礦石中的siO2,如果它以高嶺石形態(tài)存在，則會在170°C以下的低溫區(qū)析出結(jié)疤;如果是以伊里石、葉蠟石、綠泥石等形態(tài)存在，則會在170-220C大量析出結(jié)疤。以河南，山西'廣西平果礦為例說明：山西礦的二氧化硅主要以高嶺石狀態(tài)存在，故預脫硅率較高，為75%-80%;而河南礦的二氧化硅主要以伊里石狀態(tài)存在，故預脫硅率差，僅為24.2%;平果礦稍好，為34.8%.在100-180C低溫段，礦漿流速約2.Om/s，河南礦運轉(zhuǎn)一年多，傳熱效果無明顯降低，管壁結(jié)疤厚度小于lam，在高溫段（180-265C）流速不變，一般運行20-30d，結(jié)疤厚度2-3mm。平果礦于河南礦基本類似。山西礦在160-180C出現(xiàn)結(jié)疤，運轉(zhuǎn)30d，結(jié)疤厚度接近lm,160C前與河南礦相類似。三種礦石在210-245C內(nèi)結(jié)疤最快，三種礦相比較，河南礦較快。這說明礦物組成對結(jié)疤的影響較大。石灰的添加溶出一水硬鋁石型鋁土礦必須添加石灰，石灰添加量對結(jié)疤速度及其組成有很大的影響。不同溫度下石灰添加量對結(jié)疤速度的影響。隨著石灰添加量的增加，在增度165-210C范圍內(nèi)，結(jié)疤厚度減少，而在溫度245-280C范圍內(nèi)結(jié)疤厚度增加，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，主要是由于低、高溫下生成的結(jié)疤物質(zhì)種類不同，低溫下主要是硅渣和鎂渣結(jié)疤，高溫下主要是欽渣結(jié)疤。溶液中A1203和SiO2濃度的影響結(jié)疤速度隨溶液中A1,0，濃度的增加而增加。大量研究表明，溶液中SiO2濃度對結(jié)疤速度也有很大的影響。在任何溫度下，溶液中SiO2濃度增加，結(jié)疤加劇。溶液中A1203和SiO2,濃度增加是結(jié)疤增加的主要原因，是它們都有利于硅渣結(jié)疤和鎂渣結(jié)疤的生成。不同類型鋁土礦的溶出性能，依三水鋁實型一一水軟鋁石型一一水硬鋁石型的順序降低。因此，在低溫下三水鋁石型鋁土礦中的A1203就能溶出，溶液中A1203濃度升高，有利于結(jié)疤。在用預熱器加熱一水硬鋁石型鋁土礦礦漿時，在220°C以下結(jié)疤極其輕微，其原因是：以水硬鋁石型鋁土礦在低溫下難溶出，溶液中的A1203濃度低（低于1208g/L）.同時，溶出時加了7%左右的石灰，溶液中SiO2濃度低（低于0.7g/L）。礦漿流速礦漿紊亂程度增加，結(jié)疤周圍和器壁表面的阻滯層減薄，擴散阻力減少，有利于結(jié)疤生長。紊亂程度進一步增加，晶核被紊亂的渦流沖離結(jié)疤表面和器壁表面，使結(jié)疤生長速度降低。在高流速下，礦講中的固體粒子，還會將己生成的結(jié)疤沖刷掉。在礦講流量不變時，隨管中結(jié)疤增厚，流速增加，這可能就是結(jié)疤速度隨時間延長而降低的原因。對于一水硬鋁石型鋁土礦礦漿，特別是含有粗大粒子時，流速高會造成管道設備嚴重磨損，同時增加系統(tǒng)阻力。此外，流速的選擇，是以不磨損設備為前提的，企圖找到一種流速，只讓礦講磨去結(jié)疤，而不磨損設備，似乎是不可能的。結(jié)疤中含有水鎂石和水合硅鋁酸鎂愈多，結(jié)疤的密度愈小，結(jié)疤速度愈快。管道直徑增加，結(jié)疤速度降低。因此，采用大直徑單管預熱器，可以延長清理結(jié)疤的周期。怎樣避免結(jié)疤及結(jié)疤清除的主要方法a.化學清除法：該法的基本過程是，先對某些結(jié)垢成分進行化學溶解，隨后打碎殘存的結(jié)垢，再用同樣的溶劑液流從清理區(qū)除掉結(jié)垢。化學清除過程最好是在足夠高的流速下循環(huán)進行。化學清除法較機械清除法的主要優(yōu)點在于:清除效率高，時間短，生產(chǎn)費用最低，被清理設備不需拆卸及組裝，對難以接近的部位也能進行清理，成本不高，缺點是需使用腐蝕性溶劑，對管道材料的腐蝕在所難免?；瘜W清除要使用帶緩蝕劑的堿性或酸性溶液。堿清洗法用于溶解分解槽、沉降槽、碳分槽及其它設備中的氫氧化物結(jié)垢。酸清洗法用于清理蒸發(fā)器級的熱交換管，而且對于清理鋁土礦料漿加熱器的加熱表面和清理管道、配件、泵和過濾設備表面等效果最為明顯。機械清除法：機械清除法一般常用于清除大容積設備中的結(jié)垢，人可以隨便接近沉淀物層的表面，機械也能夠靠近，清除的主要作法是利用風動機械破壞結(jié)垢，然后用水將打碎的沉淀物徹底清洗干凈.這種方法用于清理赤泥沉降槽和洗滌槽，鋁土礦溶出和溶液脫硅用壓煮器，鏈式攪拌及其它大容積設備較有效。機械清除熱交換器管中的沉淀物，但并不能完全清除掉加熱表面上的結(jié)垢。機械清除的所有作業(yè)勞動強度大，而且必須在設備長時間停止運行的條件下進行，故而機械清除勢必會被其它方式所代替。高壓水清除法：基本原理是:用特制的水槍噴射出高壓水流沖刷結(jié)垢的表面。還有一種特殊的流體力學清除法，是用蒸汽冷凝水洗滌料漿加熱器帶結(jié)垢的熱交換管。該法的實質(zhì)是向加熱管中連續(xù)長時間地通入分離器的廢蒸汽，使用結(jié)垢與金屬表面脫離，然后再用高速汽液流將沉淀物除掉。熱法：該原理是將結(jié)垢的管道逐漸加熱到300-400攝氏度.然后使管道的外表面快速冷卻。由于鋼和沉淀物的熱膨脹系數(shù)不同，使得管子凹型內(nèi)表面上的結(jié)垢急劇碎裂和脫落。此方法只有在其它方法都無效時才使用。例如用于清除極堅固的沉積物或除掉一些小零件上的結(jié)垢，如壓煮器的U形管，各種彎頭及配件等。酸洗法酸洗法是化學清除法中的一種，由于其成本低，操作方便而被氧化鋁行業(yè)廣泛采用。但要選擇好適當?shù)乃岷妥柚顾釋饘俟艿栏g的緩蝕劑。一般的結(jié)疤可用5%-15%的硫酸或10%鹽酸清洗，在處理含欽酸鈣的的結(jié)疤時，酸中應添加1.5%-2.5%HF。為避免BF的毒性，可以用NaF來代替，次適應延長清洗時間。為防止設備被酸腐蝕，酸洗溫度不宜過高，不超過70-75°C，并加入一定量的緩蝕劑。利用酸泵將酸在要清洗的設備和酸槽循環(huán)流動，經(jīng)過90'300min便可使結(jié)疤溶解脫落，然后再用清水沖洗。原礦漿有100C升溫到150C時，在預熱器內(nèi)生成的結(jié)疤用草酸加磷酸的混合酸清洗效果最好。有180C解熱到220C范圍內(nèi)的結(jié)疤用鹽酸、草酸和氫氟酸的混合酸效果最好。我國鋁土礦在高溫溶出時的結(jié)疤主要是鈉硅渣、鎂渣和欽渣，采用酸洗和高壓水清洗結(jié)合方法很容易將結(jié)疤清除。沉降槽高效沉降槽工作原理是利用液體固體不同的比重進行沉降濃縮，精液經(jīng)溢流口流出，沉降下的濃縮赤泥經(jīng)靶機刮入下料口排出。高效槽利用位壓高，槽底錐角大的特點，在靶機作用下達到壓縮L/S的目的高效沉降槽的設計完全是以最大程度的發(fā)揮絮凝劑的絮凝效果為目的，高效沉降槽在喂料井的設計，尺寸和自動控制方面與傳統(tǒng)沉降槽有了較大的區(qū)別，同時，高效沉降槽必須使用絮凝劑。高效沉降槽的下料井的設計必須使絮凝劑與料漿完全混合，被絮凝劑絮