技术领域
[0001] 本
发明涉及赤泥综合处理技术领域,具体涉及一种去除赤泥中锆、锌和铬的方法。
背景技术
[0002] 拜
耳法赤泥是
铝土矿采用拜耳法工艺
冶炼氧化铝过程中产生的尾渣,是一种含有锆、锌和铬等多种重金属的强
碱性固体污染物,其堆存过程会造成地下
水体和
土壤污染。另外,拜耳法赤泥可以作为提取稀贵金属,制备
建筑材料和环境
吸附材料的原料(朱国海, 王克勤, 王皓, 等.
硫酸浸出赤泥渣回收二氧化
钛的研究 [J]. 有色金属(冶炼部分), 2012, 7: 23-26;南相莉, 张廷安, 刘燕等. 我国赤泥综合利用分析 [J]. 过程工程学报, 2010, 10(S1): 23-28)。但是其中的重金属制约了其高效综合利用,因此必须对其进行去除重金属。
[0003] 目前,没有专
门对赤泥进行去除重金属的研究,对其他土壤或固体废弃物脱除重金属的研究是多采用
盐酸、硫酸、
草酸和
柠檬酸等作为浸出
溶剂(黄川, 李柳, 黄珊, 等. 重金属污染土壤的草酸和EDTA混合淋洗研究 [J].
环境工程学报, 2014, 8(8): 3480-3486;孙涛, 毛霞丽, 陆扣萍等. 柠檬酸对重金属复合污染土壤的浸提效果研究 [J]. 环境科学学报, 2015, 35(8): 2573-2581;赵由才, 谢田, 高小峰等. 一种使受多种重金属污染的建筑废物稳定化. 中国发明
专利:CN 104190692 A;赵由才, 高小峰, 谢田等. 一种高浓度重金属污染建筑废物的处理方法. 中国发明专利:CN 103978013 A)。采用盐酸等
无机酸去除重金属,具有脱除效率高的特点,但处理后的尾渣酸性强,废液后续处理困难。
采用草酸和EDTA混合去除重金属,存在重金属脱除率低,选择性差,脱除液中重金属浓度低和溶液pH值低,脱除液处理困难,尾渣中残留的EDTA等有机物处理困难等问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的正是针对上述
现有技术中所存在的不足之处而提供一种去除赤泥中锆、锌和铬的方法,该方法要求具有重金属脱除率高,药剂消耗低,处理后尾渣可直接利用,废液可循环利用,废液pH值高、重金属含量高和容易处理回收等特点。
[0005] 本发明的目的可通过下述技术措施来实现:
[0006] 本发明的去除赤泥中锆、锌和铬的方法是采用苹果酸和
醋酸联合脱除赤泥中锆、锌和铬的工艺,具体步骤如下:
[0007] a、混合酸的制备
[0008] 将苹果酸固体按照
质量百分数为5% 20%加入到醋
酸溶液中,在
温度为20 40℃和~ ~搅拌强度为200 450r/min条件下搅拌120 180min,搅拌溶解完全后得到混合酸备用,其中~ ~
苹果酸为工业级,纯度大于90%,醋酸为工业级,纯度大于95%;
[0009] b、赤泥浸出溶解
[0010] 将赤泥与混合酸混匀,在液固质量比为2 20:1的条件下搅拌溶解,溶解工艺是温~度为30 50℃、搅拌时间为120 360min和搅拌强度100 200r/min,搅拌结束后矿浆进行压滤~ ~ ~
获得废液和尾渣,锆脱除率99.5%,锌脱除率大于99%,铬脱除率大于99%,尾渣可直接经皮带运输至
尾矿坝堆存,自然
风干后得到合格尾渣,可用于制备建筑材料,也可用于作为
土壤改良剂;
[0011] c、废液处理
[0012] 废液可用于返回溶解下一批次赤泥,溶解工艺为废液与新的混合酸的体积比为6~9:1,温度为30 50℃、搅拌时间为120 360min和搅拌强度100 200r/min,搅拌结束后矿浆进~ ~ ~
行压滤获得废液和尾渣;当废液pH值小于6时,继续返回溶解下一批次赤泥,若废液pH值大于6时,进行中和处理得到合格溶液。
[0013] 本发明所述赤泥是拜耳法赤泥,其中锆含量大于3g/kg,铬含量大于500mg/kg,锌含量大于100 mg/kg。
[0014] 本发明所述中和处理是向废液中添加生石灰,在溶液pH值为9 10条件下搅拌60~ ~120min,静置10 60min后排出合格溶液;所述合格溶液pH值为7 8.5,锆、铬、锌浓度低于~ ~
0.02mg/L。
[0015] 本发明得到的合格尾渣中锆含量低于10 mg/kg,铬含量小于5mg/kg,锌含量小于1mg/kg。
[0016] 更具体说:拜耳法赤泥是铝土矿在强碱溶液中经高温熔融后得到的尾渣,其中的重金属多以包裹的形式存在于
硅铝酸盐中,与土壤中的重金属不同,这部分重金属较难溶解脱除,本发明采用苹果酸和醋酸制备混合酸对拜耳法赤泥进行脱除锆、铬、锌的处理,苹果酸和醋酸是
有机酸,两者混合后具有协同作用,可以溶解单一酸无法溶解的重金属,如醋酸铬仅能溶于热水中,即醋酸在常温下脱除铬的效果较差,而混合酸在常温下对赤泥中铬的脱除率可大于99%。采用混合酸处理后的赤泥中会残留少量的苹果酸和醋酸,两者均对人、畜和
植物没有任何危害,而且可以
生物降解,可作为碱性土壤的改良剂使用,也可直接用于制备建筑材料。赤泥经过混合酸脱除重金属后得到的废液可以循环利用,其目的是提高废液的pH值和其中重金属的浓度,有利于后续中和作用的进行,显著地降低了各种药剂消耗,而且赤泥经过脱除重金属后的合格液体pH值为中性或弱碱性,其中锆、铬、锌的含量满足国家的排放标准,可以外排和利用,不会产生二次污染。
[0017] 本发明的有益效果如下:
[0018] 由于本发明采用苹果酸和醋酸的混合酸作为脱除赤泥中重金属的药剂,可使赤泥中锆、铬、锌的脱除率大于99%以上,处理后赤泥中残余的苹果酸和醋酸对人、畜和植物没有任何危害,可以生物降解,自然堆放不会对土壤造成影响,也可作为制备建筑材料的原材料。赤泥经过混合酸脱除重金属后得到的废液可以循环利用,提高了废液的pH值和其中重金属的浓度,有利于后续中和作用的进行,降低了苹果酸、醋酸和
氧化钙的用量,最终合格溶液呈中性或弱碱性,无污染,可以直接排放和利用。
[0019] 因此,本发明具有重金属脱除率高,药剂消耗低,处理后尾渣可直接利用,废液可循环利用,废液pH值高、重金属含量高和容易处理回收等特点。
附图说明
具体实施方式
[0021] 本发明以下将结合
实施例(附图)作进一步描述:
[0022] 为避免重复叙述,现将本发明具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下:所述赤泥是拜耳法赤泥,其中的锆含量大于3g/kg,铬含量大于500mg/kg,锌含量大于100 mg/kg。所述苹果酸为工业级,纯度大于90%,醋酸为工业级,纯度大于95%。具体实施例中不再赘述。
[0023] 实施例1
[0024] 将苹果酸固体按照质量百分比为5% 10%加入到醋酸溶液中,在温度为30℃和搅拌~强度为300r/min条件下搅拌120 140min,搅拌溶解完全后得到混合酸备用;再将赤泥与混~
合酸混匀,在液固质量比为2 8:1的条件下搅拌溶解,溶解工艺是温度为40℃、搅拌时间为~
120 210min和搅拌强度为100r/min,搅拌结束后矿浆进行压滤获得废液和尾渣,锆脱除率~
99.5%,锌脱除率大于99%,铬脱除率大于99%,尾渣可直接经皮带运输至尾矿坝堆存,自然风干后得到合格尾渣,可用于制备建筑材料,也可用于作为
土壤改良剂。废液可用于返回溶解下一批次赤泥,溶解工艺为废液与新的混合酸的体积比为6 7:1,温度为30 50℃、搅拌时间~ ~
为120 210min和搅拌强度为100r/min,搅拌结束后矿浆进行压滤获得废液和尾渣。废液pH~
值小于6时,继续返回溶解下一批次赤泥,若废液pH值大于6时,向废液中添加生石灰,在溶液pH值为9 10条件下搅拌60min,静置10 25min后排出合格溶液。得到的合格溶液pH值为7~ ~ ~
8.5,锆、铬、锌浓度低于0.02mg/L。得到的合格尾渣中锆含量低于10 mg/kg,铬含量小于
5mg/kg,锌含量小于1mg/kg。
[0025] 实施例2
[0026] 将苹果酸固体按照质量百分比为10% 15%加入到醋酸溶液中,在温度为40℃和搅~拌强度为400r/min条件下搅拌140 160min,搅拌溶解完全后得到混合酸备用。再将赤泥与~
混合酸混匀,在液固质量比为8 14:1的条件下搅拌溶解,溶解工艺是温度为50℃、搅拌时间~
为210 300min和搅拌强度为150r/min,搅拌结束后矿浆进行压滤获得废液和尾渣,锆脱除~
率99.7%,锌脱除率大于99.2%,铬脱除率大于99.3%,尾渣可直接经皮带运输至尾矿坝堆存,自然风干后得到合格尾渣,可用于制备建筑材料,也可用于作为土壤改良剂。废液可用于返回溶解下一批次赤泥,溶解工艺为废液与新的混合酸的体积比为7 8:1,温度为30 50℃、搅~ ~
拌时间为210 300min和搅拌强度为150r/min,搅拌结束后矿浆进行压滤获得废液和尾渣。
~
废液pH值小于6时,继续返回溶解下一批次赤泥,若废液pH值大于6时,向废液中添加生石灰,在溶液pH值为9 10条件下搅拌90min,静置25 50min后排出合格溶液。得到的合格溶液~ ~
pH值为7 8.5,锆、铬、锌浓度低于0.015mg/L。得到的合格尾渣中锆含量低于8 mg/kg,铬含~
量小于4.5mg/kg,锌含量小于0.9mg/kg。
[0027] 实施例3
[0028] 将苹果酸固体按照质量百分比为15% 20%加入到醋酸溶液中,在温度为20 40℃和~ ~搅拌强度为450r/min条件下搅拌160 180min,搅拌溶解完全后得到混合酸备用。再将赤泥~
与混合酸混匀,在液固质量比为14 20:1的条件下搅拌溶解,溶解工艺是温度为50℃、搅拌~
时间为300 360min和搅拌强度为200r/min,搅拌结束后矿浆进行压滤获得废液和尾渣,锆~
脱除率99.9%,锌脱除率大于99.5%,铬脱除率大于99.5%,尾渣可直接经皮带运输至尾矿坝堆存,自然风干后得到合格尾渣,可用于制备建筑材料,也可用于作为土壤改良剂。废液可用于返回溶解下一批次赤泥,溶解工艺为废液与新的混合酸的体积比为8 9:1,温度为30~ ~
50℃、搅拌时间为300 360min和搅拌强度为200r/min,搅拌结束后矿浆进行压滤获得废液~
和尾渣。废液pH值小于6时,继续返回溶解下一批次赤泥,若废液pH值大于6时,向废液中添加生石灰,在溶液pH值为9 10条件下搅拌120min,静置50 60min后排出合格溶液。得到的合~ ~
格溶液pH值为7 8.5,锆、铬、锌浓度低于0.01mg/L。得到的合格尾渣中锆含量低于6mg/kg,~
铬含量小于4.2mg/kg,锌含量小于0.8mg/kg。