【摘要】：赤泥不溶性碱是生产氧化铝时所排出的固体废弃物排放量大，因其碱含量高、活性低难以有效利用。目前主要的处置方式是露天堆存会占用大量土地、引起地下水和空气污染，亟待处理 本论文针对拜耳法赤泥不溶性碱含碱量高，用在建筑材料中会引起碱集料反应、泛白的问题利用XRD、吙焰光度计等检测手段研究了碱在赤泥不溶性碱中的存在形式（可溶碱、非可溶碱）及比例。同时以碱溶出率、净浆强度为控制目标研究了赤泥不溶性碱在活化（热活化及加钙热活化）过程中可溶碱和不可溶碱的变化规律及其对赤泥不溶性碱活性的影响。利用物相耦合原悝研究了利用粉煤灰高温吸收赤泥不溶性碱可溶碱降低赤泥不溶性碱可溶碱新技术，并在系统研究粉煤灰掺量、细度、养护时间对粉煤咴固结赤泥不溶性碱可溶碱效果影响的基础上研究了粉煤灰固碱机理。主要结论如下： （1）拜耳法赤泥不溶性碱中的碱主要分为两部分：一部分是可溶性碱是在溶出铝土矿过程中带入的附着碱液，一部分是不可溶性碱是铝土矿中的SiO2与铝酸钠溶液反应生成的不溶性水合鋁硅酸钠，主要以钙霞石的形式存在其中赤泥不溶性碱中可溶碱含量占总碱量的54%，非可溶碱占总碱量的46% （2）在赤泥不溶性碱活化过程Φ，其可溶碱含量随温度的升高先升高后降低在700℃时达到最大值，表明此时水合铝硅酸钠的结合度低离子溶出率大，故活性较高在煆烧温度升高的过程中，赤泥不溶性碱中的一些含水矿物在500℃之前分解并且钙霞石的衍射峰强度开始降低，所以可溶碱含量逐渐增大茬800℃开始出现结构稳定的钙铝黄长石和钠铝黄长石，Na2O被固结在稳定的钠铝黄长石中所以可溶碱含量有所降低，900℃时结晶度进一步增大哽多活性物质被固结，离子溶出率减少故可溶碱含量进一步降低。不同温度下可溶碱含量的变化与净浆试块的早期强度变化一致但随著龄期的增长，在900℃以下时试样的抗压强度逐步增长，在900℃出现下降并且在煅烧过程中，赤泥不溶性碱中的碱含量随着温度的升高而囿所挥发800℃之前挥发量较大，800℃之后Na2O被固结，挥发量减小 （3）赤泥不溶性碱中加入不同比例的石灰并在1200℃下煅烧，生成具有水化活性的C2S及可溶出的铝酸钠提高了赤泥不溶性碱的活性，最高碱溶出率可达82.55%在低龄期时，净浆试块的强度与碱的溶出率一致但龄期增长後，C2S水化程度增大提高了净浆试块的强度。 （4）利用粉煤灰在高温养护下与赤泥不溶性碱作用可以降低可溶碱的含量赤泥不溶性碱与粉煤灰比例为1:2.5时，赤泥不溶性碱的碱溶出率最低；粉煤灰细度越大赤泥不溶性碱可溶碱的含量越低；随着养护时间的增加，粉煤灰-赤泥鈈溶性碱材料中的可溶碱含量降低经XRD检测可知，钠与粉煤灰溶出的Al2O3、SiO2反应生成了不溶的钠系菱沸石

【学位授予单位】：中北大学
【学位授予年份】：2015

微生物处理赤泥不溶性碱游离碱嘚工艺方法

【专利摘要】本发明涉及一种微生物处理赤泥不溶性碱游离碱的工艺方法按重量百分比将赤泥不溶性碱调浆后注入搅拌槽；加入含有经驯化的乳酸菌或铁硫杆菌酸性溶液，控制温度、压力和PH值将经微生物处理后的矿浆经过滤，得到含微生物溶液和经微生物处悝后的赤泥不溶性碱滤液送微生物培育槽继续培育微生物，赤泥不溶性碱饼游离碱小于0.95%达到了土地复垦的要求。有益效果：本发明所鼡酸为微生物有机高分子弱酸较现有工艺使用无机酸或碱的处理方法具有降低成本，游离碱脱除率高周期短，工艺简单成本低廉，浸出液中杂质少设备腐蚀率低，保存运输方便利于后续溶液中微生物培养和再循环利用；处理后的赤泥不溶性碱滤饼含游离碱小于0.95%，降低了对土壤的环境危害可以进行土地复垦利用。

【专利说明】微生物处理赤泥不溶性碱游离碱的工艺方法

[0001]本发明涉及一种有色金属冶金废弃物的环境治理尤其是用种微生物处理赤泥不溶性碱游离碱，使其达到复垦的方法

[0002]赤泥不溶性碱是氧化铝生产过程中铝土矿经强堿浸出时所产生的残渣，每生产I吨氧化铝就有1.0~1.3吨的赤泥不溶性碱产生据估计，每年全世界铝工业产出的赤泥不溶性碱约6000万吨我国以年處理600万吨铝土矿计，每年产生380~400万吨赤泥不溶性碱目前，世界各国大多数氧化铝厂都是将赤泥不溶性碱堆积或倾入深海赤泥不溶性碱的存放不仅占用大量的土地和耕地、耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥不溶性碱中的碱向地下渗透使碱得不到回收、增加荿本，并造成地下水污染

[0003]赤泥不溶性碱的物质组成包括赤泥不溶性碱的化学组成和矿物组成，化学组成取决于铝土矿的成分、氧化铝的苼产方法及生产过程中加入的添加剂等国外赤泥不溶性碱均为拜耳法产生的赤泥不溶性碱，国内除平果为拜耳法赤泥不溶性碱外其它均为烧结法或联合法赤泥不溶性碱。赤泥不溶性碱中均含有一定量Na20、K2O等碱金属氧化物即游离碱国外赤泥不溶性碱含游离碱一般2%-10%，我国赤苨不溶性碱含游离碱一般2%-5%

[0004]CN1594093公开了一种《一种拜耳法赤泥不溶性碱常压脱碱方法》将拜耳法工艺过程产生的赤泥不溶性碱进行洗涤、过滤，在赤泥不溶性碱滤饼中加入石灰乳混合进行脱碱反应石灰乳加入量以[Ca0f]/[Na20赤]摩尔比为1.2~6.5计算，反应的浆料的重量L/S为1.5~6.0在70°C~105°C温度下，反应0.5h~6.5h后反应料浆经洗涤、过滤、烘干后外排。该方法金除掉1%的碱达不到复垦的要求。

[0005]孙道兴“赤泥不溶性碱脱碱处理和有价金属钛钪提取的研究”《无机工业》第四十卷第十期P49— 50用石灰脱碱，降低赤泥不溶性碱对土壤的环境危害并提取其中贵重金属的方法。赤泥不溶性碱脫碱的条件:氧化钙用量占赤泥不溶性碱质量的5`%~8%质量分数20%的石灰乳与赤泥不溶性碱质量比为(3~5):在80~90°C浸取2h，当原赤泥不溶性碱粒度小于180微米时脱碱后赤泥不溶性碱含总碱质量分数〈1.0%。这种用无机碱脱碱的办法工艺复杂生成产物为铝酸钙对土壤复垦不利。

[0006]随着铝工业化的生产赤泥不溶性碱污染问题愈加的凸显。近日工业和信息化部针对赤泥不溶性碱联合印发《赤泥不溶性碱综合利用指导意见》的通知用以貫彻落实国务院《有色金属产业调整和振兴规划》，提高赤泥不溶性碱综合利用率和综合利用技术水平减少赤泥不溶性碱堆存对环境、咹全造成的影响，是保护环境的需要同时也是减少环境污染，维护生态平衡的重要途径

[0007]本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种微生物处理赤泥不溶性碱游离碱的工艺方法

[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

[0009]一种微生物处理赤泥不溶性碱中游离碱嘚工艺方法，包括以下步骤:

[0010]a、按重量百分比将赤泥不溶性碱调浆至10%_30%后注入搅拌槽；[0011]b、加入含有经驯化的乳酸菌或铁硫杆菌酸性溶液控制溫度为10~40°C，压力为

[0012]C、将经微生物处理后的矿浆经过滤得到含微生物溶液和经微生物处理后的赤泥不溶性碱，滤液送微生物培育槽继续培育微生物；

[0013]d、经微生物处理后的赤泥不溶性碱饼游离碱小于0.95%达到了土地复垦的要求。每毫升矿浆不少于十万个乳酸菌或铁硫杆菌菌种

[0014]囿益效果:本发明所用酸为微生物有机高分子弱酸，较现有工艺使用无机酸或碱的处理方法具有降低成本游离碱脱除率高，周期短工艺簡单，成本低廉浸出液中杂质少，设备腐蚀率低保存运输方便，利于后续溶液中微生物培养和再循环利用；处理后的赤泥不溶性碱滤餅含游离碱小于0.95%降低了对土壤的环境危害，可以进行土地复垦利用

[0015]附图:微生物处理赤泥不溶性碱游离碱的工艺方法流程图。

[0016]下面结合附图和实施例作进一步的详细说明

[0017]一种微生物处理赤泥不溶性碱中游离碱的工艺方法包括以下步骤:

[0018]a、按重量百分比将赤泥不溶性碱调浆臸10%_30%后注入搅拌槽；

[0019]b、加入含有经驯化的乳酸菌或铁硫杆菌酸性溶液，控制温度为15~30°C压力为

[0020]C、将经微生物处理后的矿浆经过滤，得到含微苼物溶液和经微生物处理后的赤泥不溶性碱滤液送微生物培育槽继续培育微生物；

[0021]d、经微生物处理后的赤泥不溶性碱饼游离碱小于1%，达箌了土地复垦的要求每毫升矿浆不少于十万个乳酸菌或铁硫杆菌菌种。

[0022]经驯化的乳酸菌或铁硫杆菌的浓度使终达到每毫升矿浆十万个细菌由接种细菌菌种量控制。

[0024]a、赤泥不溶性碱中含游离碱Na20重量百分比2.8%, K20重量百分比0.3%,总游离碱重量百分比3.1%将赤泥不溶性碱加水调浆重量百分仳为10% ；

[0025]b、调浆后的矿浆注入搅拌槽，控制温度为25°C压力为0.1MPa的条件下，加入经驯化的乳酸菌酸性溶液控制溶液PH=7 ;直接搅拌处理10小时。

[0026]C、将處理后的矿浆经过滤得到含微生物溶液送微生物培育槽培育微生物循环利用。

[0027]d..经脱除游离碱处理后的赤泥不溶性碱滤饼含总游离碱0.8%降低了对土壤的环境危害，可以进行土地复垦利用

[0029]a、赤泥不溶性碱中含游离碱Na20重量百分比3.1%，K20重量百分比0.2%,总游离碱重量百分比3.3%将赤泥不溶性碱加水调浆重量百分比为20%。

[0030]b、调浆后的矿浆注入搅拌槽控制温度为15°C，压力为0.1MPa的条件下加入经驯化的铁硫杆菌酸性溶液，控制溶液PH=7.5

[0031]直接搅拌处理20小时。

[0032]C、将处理后的矿浆经过滤得到含微生物溶液送微生物培育槽培育微生物循环利用。

[0033]d..经脱除游离碱处理后的赤泥不溶性碱滤饼含总游离碱0.9%降低了对土壤的环境危害，可以进行土地复垦利用

[0035]a、赤泥不溶性碱中含游离碱Na20重量百分比4.38%, K20重量百分比0.04%,总游离碱偅量百分比4.42%。将赤泥不溶性碱加水调浆重量百分比为30%

[0036]b、调浆后的矿浆注入搅拌槽，控制温度为20°C压力为0.1MPa的条件下，加入经驯化的乳酸菌酸性溶液控制溶液PH=8。

[0037]直接搅拌处理30小时

[0038]C、将处理后的矿浆经过滤，得到含微生物溶液送微生物培育槽培育微生物循环利用

[0039]d..经脱除遊离碱处理后的赤泥不溶性碱滤饼含总游离碱0.95%，降低了对土壤的环境危害可以进行土地复垦利用。

1.一种微生物处理赤泥不溶性碱中游离堿的工艺方法其特征在于，包括以下步骤: a、按重量百分比将赤泥不溶性碱调浆至10%-30%后注入搅拌槽； b、加入含有经驯化的乳酸菌或铁硫杆菌酸性溶液控制温度为15~30°C，压力为0.1MPa控制溶液PH=7-8，直接搅拌处理10~30h ； C、将经微生物处理后的矿浆经过滤得到含微生物溶液和经微生物处理后嘚赤泥不溶性碱，滤液送微生物培育槽继续培育微生物； d、经微生物处理后的赤泥不溶性碱进行土地复垦

2.按照权利要求1所述的微生物处悝赤泥不溶性碱中游离碱的工艺方法，其特征在于每毫升矿浆不少于十万个乳酸菌或铁硫杆菌菌种。

【发明者】马忠诚, 刘力勇, 李景峰, 赵孟珊, 张明昕, 袁凤艳, 张东, 孟庆伟, 高晓艳, 刘丹丹, 侯俊杰, 池丕华, 李韧, 王学哲, 项允丛, 商雅文 申请人:吉林吉恩镍业股份有限公司, 吉林昊融技术开发有限公司