一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法及系统
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410678765.4 | 申请日 | 2024-05-29 |
| 公开(公告)号 | CN118598554A | 公开(公告)日 | 2024-09-06 |
| 申请人 | 青岛理工大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 张庆建; 郭志东; 赵雷; 杨云军; 孙英杰; 李卫华; 石龙成; 卞荣星; 范学勇; 左宗良; 刘玉富; 赵超; | 第一发明人 | 张庆建 |
| 权利人 | 青岛理工大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 青岛理工大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：山东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：山东省青岛市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：山东省青岛市市北区抚顺路11号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：266033 |
| 主IPC国际分类 | C04B7/24 | 所有IPC国际分类 | C04B7/24 ; C04B7/36 ; C04B7/44 ; C03C10/00 ; F26B3/347 ; F27B7/10 ; C02F11/122 ; C02F11/13 ; C02F11/10 ; B09B3/00 ; B09B3/70 ; B09B3/50 ; B09B3/40 ; B09B3/35 ; B09B3/38 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京识然知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 申世娟; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法及系统，赤泥和 硫酸 渣在混合机中混合均匀，二者发生化学反应后得到的物料经 压滤机 压滤后离心脱 水 得到混合料Ⅰ；混合料Ⅰ经 微波 干燥箱干燥后混合料Ⅱ，混合料Ⅱ经微波回转 马 弗炉 中脱 碱 后得到混合料Ⅲ；将混合料Ⅲ与 矿石 按混合均匀后置于电磁 感应加热 的回转炉中进行 烧结 得到混合料Ⅳ；将混合料Ⅳ在 球磨机 上 研磨 成颗粒后得到凝胶材料Ⅰ；将凝胶材料Ⅰ与 水泥 混合搅拌均匀后得到凝胶材料Ⅱ，经测试合格后可用作 建筑材料 。能够以低能耗实现大宗工业固废赤泥的资源化利用，实现工艺和产品标准化，克服了目前针对赤泥的资源化利用存在缺乏经济合理的处置利用途径的技术问题。 | ||
| 权利要求 | 1.一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法，包括以下步骤，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法及系统，属于再生资源循环利用与环境保护技术领域。 背景技术[0003] 赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的颗粒极细的强碱性固体废物，铝土矿中还含有含硅矿物、含铁矿物、含钛矿物、含硫矿物及碳酸盐矿物等杂质矿物；含硅矿物是铝土矿中的主要杂质矿物，一般以高岭石、伊利石、叶蜡石、鲕绿泥石及长石等铝硅酸盐矿物形态存在，有的铝土矿中还含有石英；铝土矿中通常会有2％～4％的二氧化钛，以锐钛矿、金红石和板钛矿等矿物形态存在；铁矿物也是铝土矿中存在的主要杂质，主要的含铁矿物为赤铁矿(α‑Fe2O3)和针铁矿(α‑FeOOH)。赤泥主要成分由铝土矿提取氧化铝后的残渣及冶炼过程中添加的碱、石灰等构成。拜耳法工艺产生的典型赤泥主要含有铁、铝、硅、钠、钙、钛、磷、镁、钾等。赤泥含水率在30～35％，其颗粒直径一般为0.088～0.25mm，密度2 700～2 900kg/m3，容重800～1 000kg/m3，熔点1 200～1 500℃.其pH值的范围为10.29～11.83，含有大量的a‑硅酸二钙，烧结法赤泥含有大量β－硅酸二钙赤泥的塑性指数为17.0～30.0，孔隙比为2.53～2.95，pH值在10.0～12.0，赤泥还具有含水量大、抗剪强度低、压缩性高以及塑性良好等特点。 [0004] 赤泥的产出量，因矿石种类、工艺路线、技术水平不同而异。大多数生产厂每生产1t氧化铝同时产出1.0～1.5t赤泥，随着氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加，累积的赤泥不仅占用大量土地，其中的碱性物质还将污染环境，周围居民生活用水以及农作物亦受到影响。因此，赤泥的堆存管理难度及环境风险越来越大，同时赤泥的堆放会花费大量的输送费用、堆场建设和维护费用，严重影响并制约着生态环境。 [0005] 赤泥作为氧化铝行业的典型大宗固废，由于缺乏经济合理的处置利用途径，仍以堆存和低标准资源化利用为主，目前综合利用率不超过6％，年用量不足700万t，主要用作建筑材料、环保材料、有价元素提取等，但真正产业化应用的技术却较少，只有赤泥选铁、赤泥做路基材料、赤泥做建筑材料等技术得到了实施，才能解决大部分占地堆存的技术问题。而且固体废物在处理处置过程中，会排放出二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体，其中含有的有毒有害物质易引发水体、大气及土壤污染。因此，目前的赤泥利用规模和利用率相比目标值还有很大的差距。 [0006] 由于赤泥具有碱性强，比表面积大，各种组分互相包裹、嵌布等特征，导致赤泥利用技术成本增加。实验室技术难以走向产业化，主要还是因为技术的成本优势不明显，利用赤泥为原料制备建材产品、化工产品及其他产品存在成本高、效益差、技术成熟度不足的短板，产品质量和价格竞争力不强，大规模、高掺比、低成本的可应用技术及其研究仍然不足。 [0007] 赤泥目前可制备的产品种类繁多，但由于缺乏赤泥相关的产品和技术标准规范体系，其利用过程面临与市场对接难、市场不认可等问题。当前，已经开发出的赤泥综合利用产品，由于缺少国家标准或行业标准的支撑，只能参照其他同类产品标准，市场认可度低，产品应用受限，难以大规模推广。特别是赤泥自有的强碱性、辐射性等属性，让公众对赤泥综合利用产品的安全性存在较大的疑虑，导致赤泥基产品难以顺利在市场推广。总体上看，赤泥综合利用方面的行业标准、产品标准缺失严重，赤泥产品的标准制定工作严重滞后，导致相关技术及产品在利用和销售过程中认可度低，无法支撑产业发展和产品规模推广，在一定程度上阻碍了技术市场化进程。 [0008] 赤泥具有“污染物”和“资源”的双重属性，赤泥建材化是实现赤泥规模化消纳的重要手段，因此，目前亟需要一种能够将赤泥转化为一种适用于新型低二氧化碳排放水泥产品的活性材料，从而实现用赤泥为原料生产水泥，以实现氧化铝和水泥行业的节能减排。 发明内容[0009] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的赤泥利用成本较高、利用率不高、环境风险加大、无标准可依的技术问题，而提供一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法及装置，主要应用于大宗工业固废赤泥的无害化处置，能够以低能耗实现大宗工业固废赤泥的资源化利用，实现工艺和产品标准化，克服了目前针对赤泥的资源化利用存在缺乏经济合理的处置利用途径的技术问题。 [0010] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0011] 本发明的目的之一是首先提供一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法，流程图如图1所示，包括以下步骤： [0012] (1)中和： [0014] (2)烘干： [0016] (3)脱碱： [0017] 将步骤(2)得到的混合料Ⅱ置于微波回转马弗炉中，微波频率为2.45GHz，混合料Ⅱ从微波回转马弗炉一端进入，进入炉体后，混合料Ⅱ沿回转炉的炉内壁上下翻动，炉内温度可达400～1000℃，赤泥中所包含氢氧化钠分解为氧化钠，氧化钠与过量氧充分发生反应生成过氧化物，过氧化物在高温状态转变为气态后进入烟气回收装置(一般利用水吸收烟气中的碱性物质，生产液碱)，赤泥脱碱后得到混合料Ⅲ； [0018] (4)高温烧结： [0019] 将步骤(3)得到混合料Ⅲ与矿石按1：2～3的质量比混合均匀，然后置于电磁感应加热的回转炉中，在温度1100～1300℃的条件下进行烧结，烧结1～1.5h后得到混合料Ⅳ； [0020] (5)制备凝胶材料： [0022] 上述技术方案中，步骤(1)中，所述的赤泥主要成分是氧化物，不同地区的铝矿土其含有氧化物的含量存在差别，赤泥pH的高低主要取决氧化钠的含量，pH值范围在12～16，为强碱性，会污染大气、土壤、水以及植被，严重摧毁生态环境，赤泥脱碱降低pH值是关键技术，但目前采用封闭堆放，用强酸中和成本太高、废酸污染环境，造成环境二次危害，赤泥中的氧化钠在1100℃高温条件下，熔融成为钠釉，粘附能力强，导致物料流动性差，甚至成为坚硬的微晶玻璃体，因此需要对赤泥进行脱碱。脱碱后的赤泥加入石灰石、砂岩、页岩作为水泥原料，高速公路路基材料，实现固体废物资源化利用，将其pH值控制在7～7.5范围，其用途十分广阔。 [0023] 上述技术方案中，步骤(1)中，所述的硫酸渣是黄铁矿制备硫酸中产生的一种固体废渣，主要成分包括氧化铁20～50wt％、氧化硅15～65wt％、氧化铝8～10wt％，pH值范围在5～6之间。赤泥和硫酸渣两者混合后可降低赤泥中的pH值，但是由于赤泥总碱量高，很难通过硫酸渣完全中和。 [0024] 上述技术方案中，步骤(3)中，所述的氧化钠与过量氧充分发生反应，反应时间为1～3h(优选为2h)后生成过氧化物，过氧化物在高温下转化为气态。 [0025] 上述技术方案中，步骤(3)中，所述的过氧化物，在温度高于657℃时转化为气态，通过烟气回收装置将过氧化物吸收，回收的气态过氧化物通入水中进行水解反应能够生成碱，使得到的碱pH值范围在7～7.5后作为工业原料利用。另外在温度超过1000℃烧结过程中，氧化钠熔融形成含钾、钠釉玻璃体，粘附在烧结载体表面，不易脱离去除，损坏烧结载体，生产上一般不采用直接烧结方式来处理赤泥，投资大、成本高。而本发明采用微波回转马弗炉，升温快，烧结时间短，有些氧化物吸波能力差，需要加入材料碳化硅，加入碳化硅后增加吸波热点，升温快，烧结热量均匀，能够高效将碱去除。 [0026] 上述技术方案中，步骤(4)中，所述的矿石包括石灰石、砂岩和页岩，石灰石：砂岩：页岩的质量比为1：1：1。所述的石灰石主要成分为40～50％氧化钙，增加凝胶材料的活性，所述的砂岩、页岩主要成分为60～80％二氧化硅，增加凝胶材料的耐磨性、耐腐蚀性、耐酸性和机械强度。 [0027] 上述技术方案中，步骤(5)中，所述的凝胶材料Ⅰ与水泥的质量比为1.5～2：1；获得的凝胶材料Ⅱ，经测试合格后可用作建筑材料。 [0029] 所述的混合压滤装置，包括用于赤泥和硫酸渣混合用的混合机(1)和脱水用的压滤机(2)，其中，混合机(1)的物料进口与能够提供赤泥和硫酸渣的装置相连接，混合机(1)的物料出口与压滤机的物料进口相连接，压滤机(2)的固体物料出口与烘干装置相连接； [0030] 所述的烘干装置，包括烘干用的微波干燥箱(3)和脱碱用的微波回转马弗炉(4)，其中：微波干燥炉(3)的物料进口与压滤机(2)的固体物料出口相连接，微波干燥箱(3)的物料出口与微波回转马弗炉(4)的物料进口相连接，微波回转马弗炉(4)的物料出口与高温烧结装置相连接； [0031] 所述的电磁感应高温烧结装置，主体是利用电磁感应加热的回转炉(5)，其中：回转炉(5)的物料进口分为两路，一路与微波回转马弗炉(4)的物料出口相连接、另一路与能够提供矿石的装置相连接，回转炉(5)的物料出口与破碎掺杂装置相连接； [0032] 所述的破碎掺杂装置，包括破碎物料用的球磨机(6)和掺杂水泥用的搅拌机(7)，其中：球磨机(6)的物料进口与利用电磁感应加热的回转炉(5)的物料出口相连接，球磨机(6)的物料出口与搅拌机的物料进口相连接，搅拌机(7)的物料进口还与能够提供水泥的装置相连接；搅拌机的物料出口与检测产品性能的装置相连接。 [0033] 上述技术方案中，所述的微波回转马弗炉(4)还设置有氧气进料口(4‑1)和气相物料出口(4‑2)，其中，氧气进料口与能够提供氧气的增氧装置(8)相连接，气相物料出口与能够吸收气体的烟气回收装置(9)相连接。 [0034] 上述技术方案中，所述的检测产品性能的装置包括在线X射线分析装置(10)和有毒有害物质检测装置(11)，用于分析检测凝胶材料性能，从而实现工艺和产品标准化。 [0036] 所述的炉膛是高温烧结装置的主体，是由耐火铬镁砖构筑的横向设置的筒状结构，所述的炉膛左端口设置为物料进口、右端口设置为物料出口；所述的炉膛，膛壁的下方设置有进风口、膛壁的上方设置有烟气烟尘出口，进风口紧邻物料进口且位于物料进口的下方，烟气烟尘出口紧邻物料出口且位于物料出口上方，其中：所述的物料进口分为两路，一路与微波回转马弗炉(4)的物料出口相连接、另一路与能够提供矿石的装置相连接；所述的物料出口与球磨机(6)的物料进口相连接；所述的进风口与鼓风机(5‑1)相连接，进风与物料充分接触；所述的烟气烟尘出口与烟尘回收模块(5‑2)相连接，所述的烟尘回收模块与烟气余热回收模块(5‑3)相连接，烟尘气除去烟尘后的烟气含有余热，能够回收利用余热。 [0037] 上述技术方案中，所述的烟尘回收模块为布袋式除尘器，用于回收排放的粉尘；所述的烟气余热回收模块为烟气余热回收器，将烟气余热用于产出水蒸气。 [0038] 上述技术方案中，所述的具有实时调温功能的利用电磁感应加热的回转炉(5)，所述的炉膛外部设置有一层保温层(5‑4)，设置保温层后的炉膛外部均匀的缠绕有电磁感应线圈(5‑5)；所述的炉膛的内部设置有一根与炉膛平行的螺旋推进器(5‑6)，螺旋推进器的两端分别位于物料进口和物料出口内，螺旋推进器上均匀分布有动力齿轮(5‑7)；所述的螺旋推进器配设有能够控制动力齿轮旋转的控制器(5‑8)，控制器配设有电控制柜(5‑9)，控制器设置在保温层上；所述的保温层上设置有用于测量传感温度的温度传感器(5‑10)。 [0039] 上述技术方案中，本发明所述的混合机、压滤机、微波回转马弗炉、具有实时调温功能的利用电磁感应加热的回转炉、球磨机、搅拌机、增氧装置、烟气回收装置、在线X射线分析装置和有毒有害物质检测装置，均为本领域现有的、能够实现其相关功能的设备，对于所涉及的各个部件的命名，以其在说明书中描述的功能作为命名的标准，而不受本发明所用到的具体的名词的限定，本领域的技术人员也可以选用其它的名词来描述本发明的各个部件名称。 [0040] 本发明以低能耗实现大宗工业固废赤泥的资源化利用，实现工艺和产品标准化，克服了目前针对赤泥的资源化利用存在缺乏经济合理的处置利用途径的问题。 [0041] 本发明，将固废赤泥处理工艺以及经资源转换形成的产品进行标准化，可引领行业绿色循环发展，最终形成集大宗固废源头控制‑存量减量‑高质循环‑智能及标准利用于一体的“无废社会”建设关键支撑技术体系，达到支撑无废城市建设。 [0042] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0043] 1、利用硫酸渣和赤泥进行中和反应，降低pH值。 [0046] 图1为本发明所述的大宗工业固废赤泥资源化利用方法的流程图； [0047] 图2为本发明所述的大宗工业固废赤泥资源化利用装置的结构图； [0048] 图3为本发明中具有实时调温功能的利用电磁感应加热的回转炉的结构示意图(剖视图)； [0049] 其中：1为混合机，2为压滤机，3为微波干燥箱，4为微波回转马弗炉(4‑1为氧气进料口、4‑2为气相物料出口)，5为具有实时调温功能的利用电磁感应加热的回转炉(5‑1为鼓风机、5‑2为烟尘回收模块、5‑3为烟气余热回收模块、5‑4为保温层、5‑5为电磁感应线圈、5‑6为螺旋推进器、5‑7为动力齿轮、5‑8为控制器、5‑9为电控制柜、5‑10为温度传感器)，6为球磨机，7为搅拌机，8为增氧装置，9为烟气回收装置，10为在线X射线分析装置、11为有毒有害物质检测装置。 具体实施方式[0050] 以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容： [0051] 铝土矿中含有含硅矿物、含铁矿物、含钛矿物、含硫矿物及碳酸盐矿物等杂质矿物；含硅矿物是铝土矿中的主要杂质矿物，一般以高岭石、伊利石、叶蜡石、鲕绿泥石及长石等铝硅酸盐矿物形态存在，有的铝土矿中还含有石英；铝土矿中通常会有2％～4％的二氧化钛，以锐钛矿、金红石和板钛矿等矿物形态存在；含铁矿物是铝土矿的另外一种杂质，主要以赤铁矿(α‑Fe2O3)和针铁矿(α‑FeOOH)形态存在。 [0052] 赤泥主要成分由铝土矿提取氧化铝后的残渣及冶炼过程中添加的碱、石灰等构成。拜耳法工艺产生的典型赤泥主要含有铁、铝、硅、钠、钙、钛、磷、镁、钾等。赤泥含水率在3 3 30～35％，其颗粒直径一般为0.088～0.25mm，密度2700～2900kg/m，容重800～1000kg/m，熔点1200～1500℃，其pH值的范围为10.29～11.83，含有大量的α‑硅酸二钙。烧结法赤泥含有大量β‑硅酸二钙，赤泥的塑性指数为17.0～30.0，孔隙比为2.53～2.95，pH值在10.0～ 12.0，赤泥还具有含水量大、抗剪强度低、压缩性高以及塑性良好等特点。 [0053] 针对赤泥具有“污染物”和“资源”的双重属性，本发明主要包括技术装备研发、工艺路线设置、配料、产品标准化等核心技术，以低的能耗实现大宗工业固废赤泥的资源化利用。 [0054] 本发明采用赤泥为主要原料，添加硫酸渣进行混合，达到中和酸碱的目的，同时调配不同比例的石灰石、砂岩、页岩进行配料，利用自主控温的电磁感应加热炉进行加热，在协同处置固体废物的同时进行有价元素资源化利用，用于生产烧结无定型微晶玻璃体，将所得微晶玻璃体进行破碎、研磨加工制备高性能凝胶材料。该利用过程主要采用自主研发的高温烧结装置，采用无碳排放清洁能源，实时控制烧结温度与时间，制备不同类型的微晶玻璃体产品，同时制备过程对固废中所含的微量重金属、有害物质等进行有效的包裹、吸附和固化，从而保障产品中所含微量有害物质及放射性物质不发生迁移转化，所制备的凝胶材料可实现缓凝或速凝，分别用于道路路基、隧道施工、矿坑或油田灌注等，降低天然矿石开采量及二氧化碳排放，同时将工艺和产品进行标准化，以引领行业绿色循环发展。最终形成集大宗固废源头控制—存量减量—高质循环—智能及标准利用于一体的“无废社会”建设关键支撑技术体系，支撑无废城市建设。 [0055] 结合上述关于大宗工业固废赤泥的相关介绍，本发明是针对现有赤泥利用成本较高、利用率不高、环境风险大、无标准可依的问题而提供的技术方法，本发明主要应用于大宗工业固废赤泥的无害化处置、资源化及标准化，以保障生态环境安全。 [0056] 下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细的描述。 [0057] 实施例1： [0058] 一种大宗工业固废赤泥资源化利用装置，包括混合压滤模块、烘干模块、高温脱碱、高温烧结模块、破碎掺杂模块，具体来说包括用于混合赤泥和硫酸渣的混合模块、用于承接处理所述混合模块的输出料的栔型压滤机、用于承接处理所述栔型压滤机的输出料的烘干模块、用于承接处理所述高温脱碱模块输出料的高温烧结装置、用于承接处理所述高温烧结装置的输出料的破碎模块、用于承接处理所述破碎模块的输出料以得到凝胶材料的水泥掺杂模块、以及用于分析检测所述凝胶材料的在线X射线分析模块和有毒有害物质检测模块。 [0059] 本实施例中所述的一种大宗工业固废赤泥资源化利用装置，包括混合压滤装置、烘干装置、高温烧结装置、破碎掺杂装置，如图2所示： [0060] 所述的混合压滤装置包括用于混合赤泥和硫酸渣用的混合机(1)和用于离心脱水用的压滤机(2)，其中，混合机(1)的物料进口与能够提供赤泥和硫酸渣的装置相连接，混合机(1)的物料出口与压滤机的物料进口相连接，压滤机(2)的固体物料出口与烘干模块相连接； [0061] 所述的烘干装置包括用于烘干用的微波干燥箱(3)和用于脱碱用微波回转马弗炉(4)，其中，微波干燥箱(3)的物料进口与压滤机(2)的固体物料出口相连接，微波干燥箱(3)的物料出口与微波回转马弗炉(4)的物料进口相连接，微波回转马弗炉(4)的物料出口与电磁感应烧结模块相连接；所述的微波回转马弗炉(4)还设置有氧气进料口和气相物料出口，其中，氧气进料口与能够提供氧气的增氧装置(8)相连接，气相物料出口与能够吸收气体的烟气回收装置(9)相连接； [0062] 所述的高温烧结装置，主体为利用电磁感应加热的回转炉(5)，其中：回转炉(5)的物料进口分为两路，一路与微波回转马弗炉(4)的物料出口相连接、另一路与能够提供矿石的装置相连接，回转炉(5)的物料出口与破碎掺杂模块相连接； [0063] 所述的破碎掺杂装置，包括用于破碎物料用的球磨机(6)和用于掺杂水泥用的搅拌机(7)，其中，球磨机(6)的物料进口与回转炉(5)的物料出口相连接，球磨机(6)的物料出口与搅拌机的物料进口相连接，搅拌机(7)的物料进口还与能够提供水泥的装置相连接；搅拌机的物料出口与检测产品性能的装置相连接； [0064] 所述的检测产品性能的装置包括在线X射线分析装置(10)和有毒有害物质检测装置(11)，用于分析检测凝胶材料性能，从而实现工艺和产品标准化。 [0065] 本实施例中，所述的电磁感应高温烧结装置，主体为具有实时调温功能的利用电磁感应加热的回转炉(5)，回转炉的炉膛搭载有烟尘回收模块、烟气余热回收模块、向炉膛鼓风的鼓风机，如图3所示： [0066] 所述的炉膛是高温烧结装置的主体，是由耐火铬镁砖构筑的横向设置的筒状结构，所述的炉膛左端口设置为物料进口、右端口设置为物料出口；所述的炉膛，膛壁的下方设置有进风口、膛壁的上方设置有烟气烟尘出口，进风口紧邻物料进口且位于物料进口的下方，烟气烟尘出口紧邻物料出口且位于物料出口上方，其中：所述的物料进口分为两路，一路与微波回转马弗炉(4)的物料出口相连接、另一路与能够提供矿石的装置相连接；所述的物料出口与球磨机(6)的物料进口相连接；所述的进风口与鼓风机(5‑1)相连接，进风与物料充分接触；所述的烟气烟尘出口与烟尘回收模块(5‑2)相连接，所述的烟尘回收模块与烟气余热回收模块(5‑3)相连接，烟尘气除去烟尘后的烟气含有余热，能够回收利用余热；所述的烟尘回收模块为布袋式除尘器，用于回收排放的粉尘；所述的烟气余热回收模块为烟气余热回收器，将烟气余热用于产出水蒸气； [0067] 所述的具有实时调温功能的利用电磁感应加热的回转炉(5)，所述的炉膛外部设置有一层保温层(5‑4)，设置保温层后的炉膛外部均匀的缠绕有电磁感应线圈(5‑5)；所述的炉膛的内部设置有一根与炉膛平行的螺旋推进器(5‑6)，螺旋推进器的两端分别位于物料进口和物料出口内，螺旋推进器上均匀分布有动力齿轮(5‑7)；所述的螺旋推进器配设有能够控制动力齿轮旋转的控制器(5‑8)，控制器配设有电控制柜(5‑9)，控制器设置在保温层上；所述的保温层上设置有用于测量传感温度的温度传感器(5‑10)。 [0068] 本实施例中采用的压滤机为栔型压滤机。 [0069] 本实施例中的装置，各功能部分分布合理，结构紧凑，对固废赤泥资源化利用的处理环环相扣，将固废赤泥处理工艺以及经资源转换形成的产品进行标准化，引领了行业的绿色循环发展，达到支撑无废城市建设。 [0070] 实施例2： [0071] 本实施例提供一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法，本实施例方法使用的装置为实施例1中所述的装置，包括以下步骤： [0072] (1)中和：取赤泥和硫酸渣按4：1的质量比将两种物料混合均匀，常温常压下发生化学反应，反应1h，反应结束后经压滤机压滤、离心脱水，得到含水量为9％混合料Ⅰ； [0073] (2)烘干：将步骤(1)中得到的混合料Ⅰ置于微波干燥箱中进行烘干，微波频率为915KHz，烘干温度为120℃，得到含水量为2％混合料Ⅱ； [0074] (3)脱碱：将步骤(2)得到的混合料Ⅱ置于微波回转马弗炉中，微波频率为2.45GHz，混合料Ⅱ从回转炉一端的端口进入，混合料Ⅱ沿回转炉的炉内壁上下翻动，炉内温度为660℃，向回转炉内通入氧气，赤泥中所包含的氧化钠与过量氧充分发生反应2h后，生成过氧化物，过氧化物在温度660℃下呈气态，通过烟气回收装置将过氧化物吸收，回收的气态过氧化物通入水中进行水解能够生成碱，使pH值范围在7.2后作为工业原料利用，赤泥脱碱后得到混合料Ⅲ； [0075] (4)高温烧结：将步骤(3)得到混合料Ⅲ与矿石按1：2的质量比混合均匀，然后置于电磁感应加热的回转炉中，在温度1100℃的条件下烧结，烧结1.5h后得到混合料Ⅳ；所述的矿石包括石灰石、砂岩和页岩，石灰石：砂岩：页岩的质量比1：1：1； [0076] (5)制备凝胶材料：将步骤(4)得到混合料Ⅳ在球磨机研末成200目颗粒，得到凝胶材料Ⅰ；然后将凝胶材料Ⅰ与水泥按照1.5：1的质量比混合搅拌均匀后得到凝胶材料II。 [0078] 本实施例，采用无碳排放清洁能源，实时控制烧结温度与时间，以制备不同类型的玻璃熔融体产品，同时制备过程对固废中所含的微量重金属、有害物质等进行有效的包裹、吸附和固化，从而保障产品中所含微量有害物质及放射性物质不发生迁移转化，解决了传统火法冶炼工艺存在的工艺过程能耗高、碳排放以及输出产品重金属固化的问题。 [0079] 本实施例，采用赤泥为主要原料，通过添加其他固废原料、多孔材料等进行配料，协同处置固体废物的同时进行有价元素资源化利用，主要用于生产骨料，将骨料进行加工制备高性能凝胶材料，或将骨料混合活性炭、粉煤灰等调浆制备其他建筑材料。制备过程对固废中所含的微量重金属、有害物质等进行有效的吸附包裹与共沉淀或分解，并生成玻璃熔融体，从而阻断有害重金属等有害物质的迁移转化，阻断放射性污染。经本实施例方法所制备的凝胶材料可实现缓凝或速凝，分别用于道路路基、隧道施工或油田灌注等，降低天然矿产开采量及碳排放；所生成的其他建筑材料可用于城市步道等工程建设，可以高效的渗水、蓄水、持续净水，导热、降噪、改善生态环境。 [0080] 综上，本实施例提供的方法，将固废赤泥处理工艺以及经资源转换形成的产品进行标准化，可引领行业绿色循环发展，最终形成集大宗固废源头控制‑存量减量‑高质循环‑智能及标准利用于一体的“无废社会”建设关键支撑技术体系，达到支撑无废城市建设。 [0081] 实施例3： [0082] 本实施例提供一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法，本实施例方法使用的装置为实施例1中所述的装置，包括以下步骤： [0083] (1)中和：取赤泥和硫酸渣按3：1的质量比将这两种物料混合均匀，赤泥和硫酸渣在常温常压下产生化学反应，反应1h，反应结束后经压滤机压滤、离心脱水，得到含水量为9.5％混合料Ⅰ； [0084] (2)烘干：将步骤(1)得到的混合料Ⅰ置于微波干燥炉中进行烘干，微波频率为915KHz，烘干温度为130℃，得到含水量为2.5％混合料Ⅱ； [0085] (3)脱碱：将步骤(2)得到的混合料Ⅱ置于微波回转马弗炉中，微波频率设为2.45GHz，混合料Ⅱ从回转炉一端的端口进入，混合料Ⅱ沿回转炉的炉内壁上下翻动，温度为660℃，向回转炉内通入氧气，赤泥中所包含的氧化钠与过量氧充分发生反应2h，生成过氧化物，过氧化物在温度660℃下分转化为气态，通过烟气回收装置将过氧化物吸收，回收的气态过氧化物通入水种进行水解能够生成碱，使pH值范围在7.2后作为工业原料利用，赤泥脱碱后得到混合料Ⅲ； [0086] (4)电磁感应高温烧结：将步骤(3)得到混合料Ⅲ与矿石按1：2.5的质量比比例混合均匀，然后置于电磁感应加热的回转炉中，在温度1200℃的条件下进行烧结，烧结1.2h后得到混合料IV；所述的矿石包括石灰石、砂岩和页岩，石灰石：砂岩：页岩的质量比为1：1：1。 [0087] (5)制备凝胶材料球磨破碎：将步骤(4)得到的混合料Ⅳ在球磨机研末成250目颗粒，得到凝胶材料Ⅰ；然后将凝胶材料Ⅰ与水泥按照1.8：1的质量比混合搅拌均匀后得到凝胶材料II。 [0088] 对本实施例得到的凝胶材料进行性能测试和有害物质检测，28d抗压强度52.5MPa、抗折强度7.0MPa，浸出液中重金属Pb为40μg/L、Cd未检出、As56μg/L实施例4： [0089] 本实施例提供一种大宗工业固废赤泥资源化利用方法，本实施例方法使用的装置为实施例1中所述的装置，包括以下步骤： [0090] (1)中和：取赤泥和硫酸渣按3：1的质量比将两种物料混合均匀，物料赤泥和硫酸渣在常温常压下产生化学反应，反应1h，反应结束后经压滤机脱水，得到含水量为10％混合料Ⅰ； [0091] (2)烘干：将步骤(1)得到的混合料Ⅰ置于微波干燥炉中烘干，微波频率为915KHZ，温度为180℃，得到含水量为3％混合料Ⅱ； [0092] (3)脱碱：将步骤(2)得到的混合料Ⅱ置于于微波回转马弗炉中，微波频率为2.45GHz，混合料Ⅱ从回转炉一端的端口进入，混合料Ⅱ沿回转炉的炉内壁上下翻动，炉内温度为660℃，向回转炉内通入氧气，赤泥中所包含的氧化钠与过量氧充分发生反应2h，生成过氧化物，过氧化物在温度660℃下分解呈气态，通过烟气回收装置将过氧化物吸收，回收的气态过氧化物通入水种进行水解能够生成碱，使pH值范围在7.5后作为工业原料利用，赤泥脱碱后得到混合料Ⅲ； [0093] (4)高温烧结：将步骤(3)得到混合料Ⅲ与矿石按1:3的质量比混合均匀，置于电磁感应加热的回转炉中，在温度1300℃的条件下烧结，烧结1.5h后得到混合料Ⅳ；所述的矿石包括石灰石、砂岩和页岩，石灰石：砂岩：页岩的质量比为1：1：1； [0094] (5)制备凝胶材料：将步骤(4)得到的混合料Ⅳ在球磨机研末成400目颗粒，得到凝胶材料Ⅰ；将凝胶材料Ⅰ与水泥按照2：1混合搅拌均匀后得到凝胶材料II。 [0095] 对本实施例得到的凝胶材料进行性能测试和有害物质检测，28d抗压强度62.5MPa、抗折强度8.0MPa，浸出液中重金属Pb、Cd、As未检出。 [0096] 表1总结了本发明各实施例的关键参数和结果，用以展示不同配置下赤泥资源化利用的效果。 [0097] 表1赤泥资源化实施例对比 [0098] [0099] 本发明的研究成功展示了赤泥资源化利用方法的多种实施例，并对比了它们在不同操作条件下的效果和成本效益。特别是，实施例4在技术执行中展示了显著的效率和质量优势。 [0100] 实施例4：在3:1的赤泥与硫酸渣比例和1300℃的烧结温度下，实施例4实现了优化的机械强度和结构稳定性，重金属得到很好的固化。此实施例提供了良好的平衡，实现了高效的赤泥处理与环境保护。 [0101] 综上所述，实施例4是最优的赤泥资源化利用方案。此实施例不仅有效提升了赤泥的处理效率，还确保了过程的重金属的固化稳定，适合在广泛的工业应用中推广。因此，本发明在提高赤泥资源化效率及环境保护方面提供了重要的技术进步。 [0102] 上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。 |
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