赤泥是鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁過程中產(chǎn)生的工業(yè)副產(chǎn)物,是我國大宗工業(yè)固廢之一。目前我國的赤泥大部分是拜耳法赤泥,pH值一般高達(dá)12-13,具有強(qiáng)堿性,其大量堆存對周邊土壤、地表和地下水源造成了嚴(yán)重的污染。赤泥的資源化利用是解決污染的主要途徑,但其在資源化利用過程中存在泛堿問題,造成赤泥利用困難。本文采用以廢治廢的理念,依據(jù)赤泥強(qiáng)堿性的特點,在分析赤泥主要成分的基礎(chǔ)上,利用燃煤過程中產(chǎn)生的酸性廢氣對拜耳法赤泥進(jìn)行脫堿及工藝研究;在此基礎(chǔ)上,以脫堿赤泥、粉煤灰與廢酸通過一系列反應(yīng)制備新型多元絮凝劑;以脫堿赤泥、粉煤灰為原料制備了赤泥復(fù)合板材,實現(xiàn)拜耳法赤泥資源的全利用。首先,利用燃煤煙氣對拜耳法赤泥脫堿設(shè)計了流程工藝,并以山東某公司10 t/d燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙氣為酸性氣源,采用單次、多次循環(huán)方式進(jìn)行赤泥漿料噴淋脫堿實驗,可以有效脫除赤泥中與堿性相關(guān)的附著鹽;延長噴淋時間,可有效降低赤泥剩余堿含量。同時研究了脫堿過程中赤泥的剩余堿含量與漿液pH值的關(guān)系及其反應(yīng)機(jī)理。上述實驗表明,噴淋和廢酸同步脫堿,在中試試驗條件下,堿含量明顯降低,達(dá)到0.4wt%,脫堿率達(dá)到95.5%,SO_2脫除率達(dá)到91.2%。其次,開展了以脫堿赤泥制備多元絮凝劑工藝中試放大設(shè)計,并分別以上述脫堿赤泥、粉煤灰、廢鹽酸為原料制備多元絮凝劑。分別研究了液固比、酸濃度對鋁鐵浸出率的影響,通過進(jìn)一步添加聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)制備出了多元絮凝劑,研究其對硅藻土模擬廢水的濁度去除效果,實驗表明脫堿赤泥與廢鹽酸的固液比為1:3、廢鹽酸濃度25%、PDMDAAC加量0.05 mL時制備的多元絮凝劑,使用量0.9mL/L時,硅藻土模擬廢水濁度去除率可達(dá)98%,與工業(yè)PAC去除濁度效果相當(dāng),都可較好的降低模擬水的濁度。此外,碳酸鈉:粉煤灰:脫堿赤泥為1:1:3時制備的多元絮凝劑,使用量0.9mL/L時,硅藻土模擬廢水濁度去除率可達(dá)98.8%。最后,為了實現(xiàn)赤泥全組分利用,以脫堿赤泥及粉煤灰為原料,采用偶聯(lián)劑劑KH550對其進(jìn)行表面預(yù)處理,并與PP復(fù)合制備了赤泥石塑復(fù)合板材。當(dāng)脫堿赤泥與粉煤灰質(zhì)量比為2:3,混合填料添加量為40 wt%時,制備出的復(fù)合板材性能最好,其拉伸強(qiáng)度達(dá)到23.5MPa、彎曲強(qiáng)度28.7 MPa;在此基礎(chǔ)上,通過分別添加石墨礦粉、石墨烯及碳粉制備復(fù)合板材以期提高其電磁屏蔽和導(dǎo)熱性能。結(jié)果表明添加石墨烯性能改進(jìn)效果最好,當(dāng)石墨烯含量為5 wt%時,赤泥石塑復(fù)合板材的電磁屏蔽效能在9-12 GHz頻率波段內(nèi)達(dá)到21.45 dB,導(dǎo)熱性能達(dá)到0.4233 W/(m·K)。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X758
【部分圖文】：

第 1 章 緒論 赤泥概述赤泥是氧化鋁過程中產(chǎn)生的強(qiáng)堿性副產(chǎn)物，由于原料鋁土礦的品位的降產(chǎn) 1 噸氧化鋁產(chǎn)品，副產(chǎn)赤泥量大約在 1-2.5 噸（馬淑花, 2008）。副產(chǎn)值為 12-13，屬于強(qiáng)堿性有害廢渣，尤其是拜耳法赤泥，其堿含量（以 ）可達(dá)到 10%以上。由于氧化鋁生產(chǎn)方法的不同，副產(chǎn)出的赤泥可主要分為拜耳法、燒結(jié)法赤泥三種（畢詩文, 1996; 邢明飛, 2010）。而且鋁土礦產(chǎn)地不同，國內(nèi)化鋁所采取的方法也不同，副產(chǎn)的赤泥也不盡相同，拜耳法赤泥產(chǎn)量較

全球范圍內(nèi)赤泥的化學(xué)成分如下表 1-1 所示。球赤泥主要化學(xué)成分及含量（wt%）（戚煥嶺, 2007; 景英仁, 2001; 曲永要成分 巴西 中國平果 德國 英國 土耳其 希臘 澳大利亞 e2O345.6 26.9 44.80 36.31 39.84 42.5 35.20 l2O315.1 26.8 16.20 23.43 20.24 15.6 20.00 TiO24.29 7.30 12.33 5.97 4.15 5.90 9.20 a2O 7.50 - 4.00 12.36 9.43 2.40 7.50 SiO215.6 13.10 5.40 18.25 15.27 9.20 11.60 CaO 1.16 23.5 5.22 4.38 1.8 19.70 6.70 其中“-”表示含量未知。

圖 1-3 棉稈搓絲/回收塑料復(fù)合材料的制備工藝（高黎, 2010）袁森林對麥稈/纖維狀 PP 復(fù)合材料進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)麥秸粒度為 20~30 目 PP 質(zhì)量比為 6:4 及馬來酸酐接枝聚丙烯加入量為 4%時，復(fù)合材料的性袁森林, 2011）。魏章祥研制秸/塑復(fù)合板材綜合性能優(yōu)于中高密度纖維板具有阻燃、防蟲蛀、吸水率極低、不易變形、成本低廉，且加工過程中廢料可重復(fù)使用（魏章祥, 2003）。此外，以廢塑料、固體廢棄物粉體制備的多功能綠色板材也可應(yīng)用于內(nèi)隔熱保溫、吸音隔音，簡易房隔板，外墻裝飾等領(lǐng)域，更加拓展了多功增強(qiáng)了多功能綠色板材的競爭力。陳哲等（陳哲, 2004）以廢舊聚丙烯和竹材加工剩余物為原料，通過共混粉碎、平壓復(fù)合制成復(fù)合板材，根力學(xué)性能，可替代 GB/T4897-2003 標(biāo)準(zhǔn)中干燥條件下室內(nèi)用刨花板使
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