不同含水率条件下拜耳法赤泥强度及水力学特性

在利用XRD、XRF、SEM等微观测试手段分析了拜耳法赤泥的化学成分、矿物组成和微观结构的基础上,通过无侧限抗压强度实验、固结排水三轴剪切实验研究了拜耳法赤泥在不同水力路径条件下其强度特性的变化规律;同时通过非饱和土瞬态水力特性循环实验系统对拜耳法赤泥的水力学特性进行了研究。研究表明:含水率的变化对拜耳法赤泥的强度特性有较大程度的影响,在脱水干燥过程中,其抗压强度和抗剪强度指标均有较大程度的增长;拜耳法赤泥具有遇水崩解现象,已干燥硬化的赤泥会遇水崩解,强度指标明显降低,且在较低应变处即发生脆性破坏;拜耳法赤泥的土-水特征曲线和渗透系数特征曲线均展现出明显的滞后效应,说明拜耳法赤泥对水有较大的敏感性,在降雨条件影响下,拜耳法赤泥堆体的稳定性有一定程度的降低。     

污泥静态好氧发酵中堆体板结与通风的研究

为研究污泥静态好氧发酵中板结对强制通风和发酵进程的影响,降低通风能耗,基于理论研究确定了压降为强制通风风量的决定性因素,并通过实验获取不同发酵阶段和强制通风条件下的堆体通风量和抗剪强度数据,分析堆体内板结的形成规律,通过计算验证板结的形成和消失对通风的影响,提出了需要改善通风的时间节点;然后基于风机的变频控制研究了风机功率变化对强制通风的影响。提出的通风解决方案采用阶段变频通风,实现了堆体温度和通风风量的有效控制。     

不同工况条件混合赤泥力学特性变化规律

在利用常规土工实验和XRF、XRD、SEM等微观测试手段分析了刚出厂混合赤泥化学成分、矿物组成、微观结构的基础上,通过无侧限抗压强度实验和固结排水三轴剪切实验对自然风干、浸水饱和、非饱和-饱和干湿循环3种工况条件下混合赤泥不同龄期力学特性的变化规律进行了研究。结果表明,自然风干试样的无侧限抗压强度和粘聚力要明显大于相同龄期浸水饱和试样和干湿循环试样,说明混合赤泥的强度形成与滤水过程有一定联系,且其强度的增长均主要集中在脱水龄期前70天内;混合赤泥在3种不同工况条件下无侧限抗压强度和粘聚力均有一定程度的增长,说明混合赤泥可在浸水环境下生成不可逆增长的具有水硬性的胶结矿物,使其在水环境中不发生崩解,可保证混合赤泥堆体在自然堆存过程中其力学特性满足安全堆载要求。     

赤泥晶种法诱导磷酸铵镁结晶回收模拟废水中磷的可行性研究

对赤泥的理化性质进行了分析,探索了以赤泥为晶种磷酸铵镁(MAP)结晶法从模拟废水中回收磷工艺。结果表明,经过研磨的赤泥颗粒属无孔物质或者大孔物质;将赤泥溶于水时有碱液和离子溶出,赤泥的主要化学成分为Ca、Al、Si和Mg等元素。投加赤泥晶种有利于磷酸铵镁结晶的形成。在初始磷酸盐浓度为90 mg/L、N∶Mg∶P摩尔比为1∶1∶1、不调节pH值、搅拌时间30 min、搅拌速度180 r/min、沉淀时间30 min条件下,赤泥粒径为60～80目、投加量为8 g/L时,以赤泥作为晶种诱导磷酸铵镁结晶回收磷的效果最优。干燥晶种的使用次数对磷酸根离子的回收率影响不大。所得结晶产物是一种很好的缓释肥。     

赤泥除氟剂的物相组成及其除氟性能

赤泥是一种多孔物质,其比表面积大,具有较好的吸附性能。以赤泥为原料,加入一定量的Na_2SiO_3、Ca O及碳粉等添加剂,制备成约3 mm的球形颗粒。采用差热分析与X-射线粉末衍射技术相结合对赤泥原料及赤泥除氟剂高温焙烧过程的物相变化进行研究,同时研究了吸附时间、焙烧温度、焙烧时间对赤泥除氟剂除氟性能的影响。结果表明:在高温焙烧过程中,赤泥除氟剂原料的物相变化主要发生在800℃以下的温度。赤泥除氟剂的最佳焙烧温度为700℃,最佳焙烧时间为2 h,溶液中氟离子的浓度可从19下降到0.13 mg·L~(-1),吸附容量0.94 mg·g-1,除氟率达99%。     

赤泥投加控制河道底泥磷释放的影响因素

通过对不同赤泥投加比例下河道底泥磷释放作用的研究,发现底泥中铁铝磷与钙磷的比值(Fe/Al-P∶Ca-P)、铁磷比(Fe∶TP)及有机质含量(OM)是赤泥能否应用于河道底泥磷释放控制中的决定性因素。实验结果表明,只有当河道底泥中Fe/Al-P∶Ca-P小于0.88,Fe∶TP小于16.1,且有机质含量低于1.87%时,投加适量赤泥才能起到抑制河道底泥内源磷释放的作用;反之,赤泥的投加则有可能促进底泥内源磷的释放。在实际工程应用中,推荐赤泥与底泥的接触时间不低于7d,从而使赤泥的效能发挥到最佳状态。     

赤泥活化处理及其除氟剂性能研究

以赤泥为主要原料,采用FeCl3、柠檬酸、聚硅酸等对赤泥进行活化处理,并制成粒径约3mm的球形赤泥除氟剂。采用X射线衍射(XRD)对赤泥除氟剂进行了物相分析,并研究了活化剂种类、活化剂浓度、焙烧温度等对赤泥除氟剂除氟性能的影响。结果表明:3种活化剂中,柠檬酸活化效果最好,而最佳焙烧温度与活化剂的种类有关。采用质量分数为5%的柠檬酸进行活化,焙烧温度500℃、焙烧时间2h的赤泥除氟剂除氟效果最佳,吸附率达99%以上,吸附容量为0.95mg/g,氟离子质量浓度可从19.00mg/L降低到0.07mg/L。     

垃圾焚烧底灰固化污水厂污泥的岩土工程性质实验

对污水处理厂污泥采用垃圾焚烧底灰进行固化处理,分别测试不同掺量和不同养护龄期时固化体的岩土工程性质,通过测试发现,固化体重度基本位于11～13 kN/m3之间,与垃圾焚烧底灰的重度相近;固化体含水率随着垃圾焚烧底灰掺量的增大而急剧减小;抗剪强度指标和无侧限抗压强度随垃圾焚烧底灰的掺量增加和养护龄期的增长而增大,其内摩擦角位于10°～30°之间。建立的固化强度预测模型,可对不同掺量和龄期的固化污泥强度进行预测。     

拜耳法赤泥还原焙烧工艺及产物性质分析

采用正交实验,考察焙烧温度、焙烧时间、还原剂和添加剂用量对拜耳法赤泥还原焙烧效果的影响。结果表明,在焙烧温度为1 080℃,焙烧时间为70min,赤泥、还原剂、添加剂质量比为100∶9∶7的最优条件下还原焙烧赤泥,经过磁选,赤泥中的含铁矿物得到富集,精矿品位平均为67.36%,回收率平均为85.54%。用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析、X射线衍射(XRD)分析以及质量磁化率测定等方法,对赤泥还原焙烧前后的理化特性进行研究,证实经过还原焙烧,赤泥中Fe_2O_3转化为Fe_3O_4和Fe。     

赤泥脱碱及功能新材料研究进展

氧化铝生产过程中产生的赤泥已成为制约铝行业可持续发展的瓶颈。随着铝工业的发展,赤泥的堆存量越来越大,赤泥的综合利用显得尤为迫切。为了解决国内外赤泥的堆存现状及产生的危害,国内外对赤泥资源化利用作了研究,赤泥可以用于生产建筑材料、陶瓷制品、微晶玻璃、路基及防渗材料、硅钙肥、吸附材料和提取有价金属。重点介绍了近年来赤泥脱碱实验研究、赤泥填充塑料、赤泥多元絮凝剂联产复合白炭黑、赤泥免烧和烧结蜂窝多孔材料、抗菌材料载体、赤泥脱硫与固硫材料、赤泥用于炼铁氧化球团黏结剂等研究新进展。对赤泥进行减量化、资源化利用不仅能减少其对环境污染,还可缓解我国铝土矿资源短缺等问题。     

固体废弃物对新拌水泥浆体密实度与强度的影响

研究固体废弃物(石灰石粉、粉煤灰、赤泥和矿渣)作掺合料颗粒体系与新拌浆体填充密实性能的关系;分析了在水胶比为0.3时,以上4种固体废弃物以不同比例等质量取代水泥的净浆强度。实验结果表明,石灰石粉、粉煤灰、赤泥作为掺合料,能够改善胶凝材料的颗粒级配,填充新拌水泥浆体中的孔隙,使浆体更为密实,并且对其净浆的强度有利。     

烧结法赤泥基本特性的研究

主要运用多种分析检测方法和手段，对山东铝业公司的烧结法赤泥的基本特性进行了深入系统的研究，以期揭示赤泥特性与用途之间的相关关系，为烧结法赤泥综合利用提供必要的基础数据和科学依据。     

复合赤泥在高浓度含磷废水处理中的应用

赤泥与石灰粉（CaO和Ca（OH）₂）按不同比例混合制成复合赤泥，通过投加实验考察了复合赤泥的除磷效果。结果证明，对于磷酸盐浓度为45 000 mg/L左右（以P计）的酸性工业废水，复合赤泥（赤泥与Ca（OH）₂按质量比1：1混合）投加量为240 g/L，去除率为99.97%；对于10 mg/L左右的含磷废水，赤泥的最佳投加浓度为15 g/L，上清液磷浓度可降至0.30 mg/L，出水低于0.5 mg/L的排放标准。根据以上研究结果，提出了对高浓度酸性磷酸盐废水的处理宜采用复合赤泥再加原状赤泥的二级处理方法。     

填埋场不同深度垃圾土反复直剪实验研究

根据垃圾土颗粒大、纤维质多等性质,自行研发了适合垃圾土的反复直剪仪,进行了垃圾土的反复剪切实验。通过对比3组不同深度垃圾土样的反复剪切实验数据,总结出垃圾土的反复剪切性质,得出反复剪切的破环强度、峰值强度和残余强度,并根据破环强度值得出垃圾土的c、φ参数。对比国外填埋场失稳反演得出的垃圾土强度,得出以剪切应变ε=10%作为垃圾土强度的取值。     

Novel applications of red mud as coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes

Red mud (RM) is a by-product of bauxite processing via the Bayer process. Its disposal remains an issue of great importance with significant environmental concerns. In the past decades, a lot of research has been done to utilize red mud for environmental-benign applications such as a building material additive and for metal recovery. In recent years, red mud has also been explored for gas cleaning and wastewater treatment. In this paper, we review varying novel applications of red mud as a coagulant and adsorbent for water and gas treatment as well as catalyst for some industrial processes. The environmental compatibility of red mud is discussed. Some directions of future research are also proposed. Red mud presents a promising application in water treatment for removal of toxic heavy metal and metalloid ions, inorganic anions such as nitrate, fluoride, and phosphate, as well as organics including dyes, phenolic compounds and bacteria. In addition, red mud can also be employed as catalysts for hydrogenation, hydrodechlorination and hydrocarbon oxidation. Moreover, leaching and eco-toxicological tests indicate that red mud does not present high toxicity to the environment before or after reuse.     

New insights into the sorption mechanism of cadmium on red mud

Effectiveness and mechanism of cadmium (Cd) sorption on original, acidified and ball milling nano-particle red muds were investigated using batch sorption experiments, sequential extraction analysis and X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy. The maximum sorption capacity of Cd was 0.16, 0.19, and 0.21 mol/kg for the original, acidified, and nano-particle red muds at pH 6.5, respectively. Both acidification and ball-milling treatments significantly enhanced Cd sorption and facilitated transformation of Cd into less extractable fractions. The Cd L_III-edge XANES analysis indicated the formation of inner-sphere complexes of Cd similar to XCdOH (X represents surface groups on red mud) on the red mud surfaces although outer-sphere complexes of Cd were the primary species. This work shed light on the potential application of red mud to remediate Cd-contaminated soils and illustrated the promising tool of XANES spectroscopy for speciation of multicomponent systems of environmental relevance.     

赤泥对污染土壤Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响

通过土壤培养实验,研究添加赤泥对污染土壤中Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响。结果表明,不同赤泥用量处理均可显著降低土壤中HOAc提取态Pb、Zn含量。当赤泥用量为5%时,培养1、2和3个月后,HOAc提取态Pb含量分别比对照下降62.5%、65.3%和73.5%;HOAc提取态Zn含量分别比对照下降56.7%、65.8%和67.4%。培养3个月后,只有1%赤泥用量处理显著降低了土壤中生物可给性Pb含量,而不同用量赤泥处理均显著降低了土壤中生物可给性Zn含量。研究表明赤泥是一种钝化污染土壤中Pb、Zn的潜力添加剂。     

利用多年期赤泥和煤矸石制备烧结砖

以多年期赤泥和煤矸石为主要原料,分析了其化学成分和物性特征,通过设计不同的原料配比和烧结温度,探讨其最佳工艺条件以及各种参数指标,试图为赤泥的大宗化利用提供一种新的途径。实验结果表明最佳工艺条件为:多年期赤泥与煤矸石质量比为20∶80,成型压力为6 MPa,烧结温度为1 100℃左右保温2 h。烧结砖体"泛霜"现象基本消失,抗压强度为12.18 MPa、吸水率为21.6%,满足国家粉煤灰普通烧结砖GB5101-2003中的要求。     

Field evaluation of in situ remediation of a heavy metal contaminated soil using lime and red-mud

We evaluated the effectiveness of lime and red mud (by-product of aluminium manufacturing) to reduce metal availability to Festuca rubra and to allow re-vegetation on a highly contaminated brown-field site. Application of both lime and red mud (at 3 or 5%) increased soil pH and decreased metal availability. Festuca rubra failed to establish in the control plots, but grew to a near complete vegetative cover on the amended plots. The most effective treatment in decreasing grass metal concentrations in the first year was 5% red mud, but by year two all amendments were equally effective. In an additional pot experiment, P application in combination with red mud or lime decreased the Pb concentration, but not total uptake of Pb in Festuca rubra compared to red mud alone. The results show that both red mud and lime can be used to remediate a heavily contaminated acid soil to allow re-vegetation.