煤粉发泡剂对赤泥陶粒烧胀特性的影响

分析赤泥、膨润土和煤粉的理化性质,并在此基础上烧制赤泥陶粒。考察不同发泡剂煤粉掺量下所烧制陶粒的烧胀性能。采用热性质分析、矿物分析和红外光谱等手段分析陶粒样品,研究煤粉的掺量和烧结温度对陶粒烧胀过程的影响以及赤泥陶粒的烧胀机理。结果表明：烧结温度为1 000℃时,随着煤粉掺量的增加,赤泥陶粒的显气孔率和吸水率升高,而体积密度和抗压强度降低;煤粉掺量为30%时,赤泥陶粒显气孔率45.13%,体积密度0.131 g·cm-3,吸水率39.0%,抗压强度14.7 MPa;掺入煤粉后赤泥陶粒生料有机组分烧失量增加,熔融温度降低,烧胀过程中还原性气氛增强;烧结温度升高能够促进易熔融矿物铁橄榄石的生成,提高陶粒的烧胀性能。     

拜耳赤泥中镓的酸法浸出及残渣的除氟

贵州铝土矿资源普遍富含镓元素,拜耳法工艺中,约70%的镓随氧化铝同时溶出,其余30%残存于赤泥中未回收直接外排,造成镓资源的严重浪费。采用酸法工艺浸出拜耳赤泥中镓金属,设计4因素3水平L_9(3~4)正交实验,考察盐酸添加量、浸出温度、浸出时间和液固比对镓浸出效果的交互影响规律,并测试了浸出残渣对含氟水处理性能。结果表明:影响镓浸出率因素的主次顺序依次为盐酸添加量、浸出温度、液固比和浸出时间;最适宜浸出条件为盐酸过量系数1.2,浸出温度70℃,浸出时间3 h,液固比8 m L·g~(-1);该条件下,镓的浸出率为94.92%,浸出溶液含Ga 3.91 mg·L~(-1);除氟实验得出最佳除氟条件为,残渣添加量25 g·L~(-1),p H=4.7,接触时间6 h,旋转速率200 r·min~(-1);室温下进行3组平行实验,平均除氟率为57.54%,表明浸出残渣具有一定的除氟性能。     

电镀污泥中无定型铝的选择性浸出

针对电镀污泥加碱、石灰焙烧灰渣水浸过程铝浸出率较低的问题,在分析电镀废水处理工艺的基础上,根据污泥中铝、铬、锌、铜等金属的存在相态以及焚烧过程所发生的化学反应,拟采用低浓度氢氧化钠溶液先选择性浸出污泥中的铝。研究了稀氢氧化钠溶液浸出铝的工艺条件,结果表明,电镀污泥用2 mol·L-1氢氧化钠在90 ℃浸出60 min,铝的浸出率可达95%以上,而铬、锌和铜等金属则大部分进入浸出渣,基本上达到铝与其他金属的初步分离的目的。研究结果为混合电镀污泥中铝的回收以及铝及其他金属的选择性分步分离工艺流程的选择提供理论与技术支持。     

用光伏污泥焚烧灰渣制备轻集料

针对工业污泥焚烧灰渣处置难的现状,以光伏污泥焚烧灰渣为主要原料制备轻集料。确定轻集料烧制的最佳条件为,黏土投加量为70%,MgO投加量为5%,污泥焚烧灰渣投加量为25%,预热温度为450 ℃,预热时间为15 min,焙烧温度为1 050 ℃,焙烧时间分别为10 min,所制备出的轻集料的抗压强度为9.52 MPa,堆积密度为867 kg·m-3,烧失量为0.12%,1 h吸水率为1.94%。所制得的轻集料强度高,吸水率小,符合《轻集料及其实验方法.第二部分：轻集料实验方法》（GB/T 17431.2-2010）的要求,可为光伏污泥焚烧灰渣资源化提供理论指导。     

盐酸浸出提取赤泥中铝和铁的工艺条件优化

系统研究盐酸浸出赤泥中铝和铁的过程,考察酸浸温度、盐酸浓度、酸浸时间、液固比以及赤泥粒度对铝、铁浸出率的影响。单因素实验和正交实验结果得出,在影响浸出率的酸浸温度、盐酸浓度、酸浸时间和液固比对铁、铝的浸出率的影响几个因素中,酸浸温度和盐酸浓度的影响最大,液固比和浸出时间其次。盐酸酸浸的最佳工艺条件为：赤泥粒度150 μm、酸浸温度80 ℃、盐酸浓度10 mol·L-1、液固比8∶1（V/m）、浸出时间150 min,此时铝的浸出率为96.7%,铁的浸出率为95.1%,铁铝总浸出率96.0%。     

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。     

氧化-解胶联合法分离含铬铝型材污泥中的铬铝金属

以广东某铝型材厂产生的含铬铝型材污泥为研究对象,在不影响污泥含铝量的前提下,采用次氯酸钠氧化-硫酸钠解胶联合法单独分离污泥中的Cr(Ⅲ)。结果表明:通过次氯酸钠氧化Cr(Ⅲ)并浸出Cr(Ⅵ),在最佳条件下,铬浸出率为46.47%;然后水洗1次滤渣,去除残留的可溶性Cr(Ⅵ),再以硫酸钠为解胶剂去除被滤渣吸附的酸溶性Cr(Ⅵ),在最佳条件下,水洗-解胶除铬率为63.64%;经联合法处理后,污泥含铬量为0.80 mg·g-1,总除铬率为80.50%,含铝量损失率仅为1.08%。氧化后的含Cr(Ⅵ)废水经氯化钡处理后可在工艺中回用。利用联合法处理含铬铝型材污泥所需成本比HW17危险废物的处置费用低。     

赤泥掺加硅灰用于道路基层材料的试验研究

选用洛阳某铝业尾矿库赤泥为试验材料,添加不同量的水泥、粉煤灰和硅灰,采用单因素正交试验,分析赤泥固化体的无侧限抗压强度、微观形貌及其浸出液的pH、含氟量,得出赤泥道路基层材料的最佳配合比:水泥掺量10%(质量分数,下同),粉煤灰掺量10%,硅灰掺量15%。该配合比在工程上不仅能满足道路基层技术要求,通过掺加硅灰还减小了水泥掺量,使赤泥固化体浸出液的碱性和含氟量降低。     

垃圾填埋场生物覆盖材料筛选及甲烷减排

通过模拟柱实验研究了消化污泥、矿化垃圾和黏土作为垃圾填埋场生物覆盖材料的甲烷氧化能力。3种材料的甲烷日氧化率平均值、总氧化率和氧化速率V(CH4)分别是:消化污泥10.27%、75.82%、1.76 mmol/(kg·d);矿化垃圾11.05%、75.61%、2.04 mmol/(kg·d);黏土9.05%、68.15%、1.33 mmol/(kg·d),消化污泥和矿化垃圾对甲烷的氧化能力均大于黏土。进一步探讨了消化污泥中添加粉煤灰、建筑垃圾和黏土进行改性后对甲烷的氧化能力,考察了改性污泥的渗透系数和抗压强度。结果表明:粉煤灰对消化污泥的改性效果最好,其日氧化率平均值、总氧化率和V(CH4)分别达到17.27%、92.37%和2.35 mmol/(kg·d),粉煤灰与消化污泥以1∶1～1.5∶1混配后可满足填埋场对覆盖材料渗透系数和抗压强度的要求。     

铝污泥灰改性混凝土水化及耐硫酸腐蚀特性

为探究铝污泥灰改性混凝土水化特性,对煅烧后铝污泥灰按照不同掺量(0%、10%、20%、30%)制备试样并进行XRD、TG、SEM测试,结合耐硫酸腐蚀实验分析其抗腐蚀特性。结果表明：铝污泥灰掺量为10%~20%时,可以提高混凝土的抗折抗压强度,抗硫酸侵蚀性能在掺量为20%时最优。这是由于铝污泥灰的火山灰效应产生水化硅酸钙凝胶 (C-S-H) 充填毛细孔隙所致,微集料效应还可细化混凝土孔隙,提高混凝土微观结构致密化水平;另一方面,铝污泥灰的掺入,降低体系的Ca/Si比,提高Al/Si比,减少了水化产物Ca(OH)₂含量,促进C-A-H等耐酸侵蚀物相的生成,从而降低了侵蚀介质的侵入与腐蚀速度。本研究可为混凝土改性及耐蚀混凝土研发提供参考。     

脱硫灰用作钙质材料制备蒸压加气混凝土砖块

为实现半干法脱硫灰的资源化利用,采用半干法脱硫灰作为蒸压加气混凝土砖块中的钙质材料。对脱硫灰进行预处理,使其在含水量20%条件下消化2 h后,烘干。在其他条件不变情况下,掺入经过预处理后的脱硫灰,砖块的抗压强度会有明显的提高。增加经过预处理后的脱硫灰的掺入量,可以在不影响砖块的抗压强度性能的基础之上,降低砖块的干燥收缩值和导热系数,同时提高砖块的抗冻性能和保温隔热性能。     

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Na2SiO3、CaO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%。     

化工污泥基轻质填料的制备及其应用

将化工污泥焚烧灰渣掺入粘土、干燥化工污泥为原料,添加自制无机重金属稳定剂S01,经烘干、预热、焙烧等工艺过程,制备了粒径为10~20 mm的水处理填料。通过单因素实验考察了干污泥添加量、污泥焚烧灰渣添加量、S01添加量、预热时间、烧结温度等工艺条件对填料性能(堆积密度、吸水率)的影响,确定了填料的最佳制备条件:干污泥添加量20%,焚烧灰渣添加量40%,S01添加量5%,预热时间30 min,烧结温度1150℃。此时,填料的堆积密度为569.11 kg/m3,吸水率为9.84%,重金属浸出浓度远远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》的浓度限值。采用扫描电镜观察了填料表面和内部孔隙特征,发现最佳制备条件下制得的填料表面粗糙多孔,内部具有发达的孔道结构。开展了填料的生物挂膜研究,结果表明,在挂膜启动13 d后,化工污泥基填料滤池的COD和氨氮去除率均趋于稳定,分别达到95.6%和71.8%,该处理效果略优于市售填料。验证了化工污泥基填料应用于生物滤池的可行性。     

钢铁厂冷轧废水污泥中铬回收实验研究

钢铁厂冷轧废水污泥中含有10%以上的铬、20%以上的铁和1.5%以上的锌(均以质量分数计).为了从污泥中回收铬,首先研究了污泥中铬的形态,确定为Cr(Ⅲ);然后以碳酸钠为氧化助剂,将污泥与碳酸钠按一定比例混合后焙烧,再用水浸取.研究了碳酸钠的添加量、焙烧温度和时间、浸取时间和浸取方式对铬回收率的影响.研究表明,每克干污泥中添加0.6 g或以上碳酸钠,在固定床上700 ℃焙烧4 h以上,可实现60%以上的总铬浸出率,残渣为Fe2O3基脱硫剂原料.     

基于硫酸亚铁的机械化学还原法处理六价铬污染土壤

通过机械化学还原法对六价铬污染土壤进行固化稳定化处理,采用《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）对处理效果进行评价,以及使用激光粒度仪、SEM和XPS对处理前后土壤样品的粒径、形貌以及铬的价态变化等性质进行表征。分析结果显示,机械化学还原法处理可以有效降低土壤中六价铬的浸出浓度。当未添加七水合硫酸亚铁时,土壤中六价铬的浸出浓度由115 mg·L-1降低至2.0 mg·L-1;而添加七水合硫酸亚铁作为还原剂时,六价铬浸出浓度由115 mg·L-1降至0.16 mg·L-1。另外,经过机械化学还原处理后的土壤样品颗粒变细并形成致密的团聚体以及发生六价铬向三价铬的转化。     

绿色合成纳米铁去除水中铬离子

以桉树叶提取液作为还原剂和稳定剂,绿色合成纳米铁（EL-Fe NPs）,用于去除水体中的铬离子。通过SEM、XRD、FT-IR等技术方法对绿色合成的纳米铁去除铬离子反应前后的微观结构进行表征和分析,观察其反应前后的形态结构。主要探究了pH、Cr（VI）溶液初始浓度、EL-Fe NPs投加量和反应温度等因素对EL-Fe NPs去除铬离子效果的影响,研究其吸附动力学并且进行了EL-Fe NPs重复利用实验。实验结果表明：降低溶液初始pH值、升高温度均能提高铬离子的去除率;在铬离子初始浓度10 mg·L-1,EL-Fe NPs投加量1 g·L-1,初始pH=6,反应温度298 K条件下,铬离子的去除率能达到77.2%,其去除过程符合伪一级动力学,反应表观活化能为28.23 kJ·moL-1,表明其为化学控制过程;EL-Fe NPs在重复使用3次之后,铬离子去除率仍能达到35.2%。     

污泥焚烧灰固化处理技术研究

研究了硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂在污泥焚烧灰固化技术中的应用效果。考察了污泥焚烧灰固化块(以下简称固化块)的抗压强度,测定了固化块的重金属浸出毒性,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析固化块组成和微观结构。结果表明,4种物质对提高固化块的抗压强度均具有较好的效果,硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂的适宜掺量分别为10、30、20、1.0g(以100g污泥焚烧灰中掺加的质量计)。XRD和SEM分析结果显示,经固化处理后制得的固化块结构密实,存在石英(SiO2)、水化硅铝酸钙(CaAl2Si2O8)和水化硅酸铝钙(Ca2Al2SiO7)等物质,其中水化硅铝酸钙等凝胶物质有利于提高固化块的抗压强度。     

CaCl2-PAC工艺处理酸性高氟废水

以湖南某氟化盐厂排放的酸性高氟废水为研究对象,提出CaCl2-PAC处理酸性高氟废水新工艺,确定了最佳工艺条件,并对比了晶种添加前后对除氟效果、沉渣含水率的影响及沉渣中氟化钙的纯度;结果表明:在钙盐沉淀阶段, pH≈9, n (Ca/F)=0.75,搅拌45 min、沉降90 min;在絮凝沉淀阶段,pH≈7.5,PAC投加量为350 mg/L,最后出水氟离子浓度可降至10 mg/L以下,达到了《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的一级标准。在钙盐沉淀阶段按照10 g/L添加大颗粒氟化钙后,氟去除率进一步提高,处理后所得的沉渣氟化钙纯度可达到85%,沉渣含水率较晶种添加前降低20%,有利于实现高效除氟和氟化钙的回收利用。     

活化赤泥的除氟性能

以成本低的铝工业废矿渣（赤泥）为原材料,通过高温煅烧和酸化处理对赤泥进行活化,制备了除氟吸附剂。研究了反应时间、投加量、初始氟浓度、溶液温度、共存阴离子和pH值对活化赤泥除氟效果的影响。结果表明,接触反应时间为18 h时,吸附接近平衡。活化赤泥对氟离子的吸附符合Lagergren二级吸附动力学方程。另外,初始浓度越高,吸附容量越大。与Freundlich相比,Langmuir吸附等温模型可以更好地描述氟离子的吸附特性,最大吸附量可达2.71 mg/g。SO24-、Cl-和NO3-存在时（〈1 000 mg/L）,对氟离子的吸附几乎没有影响,然而,HCO3-、PO34-和氟离子共存时,会对氟吸附造成不利影响。活化赤泥在pH值3.5～11.0时,具有较好的吸附稳定性。活化赤泥是一种吸附容量高、性能稳定的环境友好型除氟材料,具有应用潜力。     

利用给水厂污泥制备透水砖的实验研究

以给水厂污泥、粉煤灰和普通砂为主要原料,添加一定量的粘结剂制备透水砖。探讨了污泥掺加量、烧结温度和成型压力对透水砖基本性能的影响,结果表明,当污泥掺量为30%～40%,添加30%～35%,粒径为1.0～1.4 mm普通砂颗粒时,在30 MP压力下成型、1 150℃下烧结制备出的成品抗压强度达36.53 MP,透水系数为1.08×10-2cm/s,满足JC/T945-2005《透水砖》相关要求。