야금폐기물로 인한 붉은 진흙

1. 레드머드 댐 저장

현재 알루미늄 산업 고형 폐기물은 주로 레드머드 댐에 저장되어 있습니다. 레드머드는 알칼리성이 높아 적절하게 처리하지 않으면 환경에 해를 끼칠 수 있습니다. 전 세계적으로 많은 양의 레드머드는 해양 배출과 육상 저장을 통해 처리됩니다. 레드머드 댐을 건설하는 방법에는 일반적으로 두 가지가 있는데, 하나는 초기에 이물질을 사용하여 완전한 침전조를 건설하는 것이고, 다른 하나는 사용 중에 나중에 댐을 건설할 필요가 없으며, 다른 하나는 초기에 낮은 댐만 건설하는 것입니다. 계속해서 레드머드가 배출되면서 점차적으로 레드머드를 이용한 새로운 댐이 형성된다. 이제 댐 건설 방법을 소개하겠습니다. 레드머드 저장장을 3개 이상의 그리드로 나누고, 소결 방식으로 레드머드를 적치장으로 운반합니다. 먼저 댐을 건설할 때 첫 번째 그리드로 이동합니다. 첫 번째 그리드가 예상 높이에 도달하면 소결 방식 레드머드는 두 번째 박스로 옮겨져 댐핑을 계속하고, 두 번째 박스댐이 예상 높이에 도달하면 바이어 공정 레드머드가 배출됩니다. 이때 배출된 레드머드는 두 번째 그리드에서 건조되고, 바이어 공정 레드머드는 두 번째 그리드에서 배출되고, 소결 레드머드는 세 번째 그리드에서 댐으로 유입된다. 그리드 등을 사용하여 소결 레드머드 댐을 형성하고, 바이엘 공정 레드머드 배출과 레드머드 건조가 교대로 순환하는 레드머드 저장 방식입니다. 본 발명은 바이엘 공정 야드의 초기 단계에서 기존 자원을 최대한 활용하고 토석 댐의 건설 비용을 절감하며 야드의 저장 능력을 100%로 높이고 바이엘 공정을 소결 적니로 대체합니다. 수력 충전 댐 건설. 레드머드 댐을 갈아서 굴려 댐을 건설하면 노동 생산성이 향상됩니다.

우물관 배수 시스템은 레드머드 댐 저장 후 배수에 주로 사용된다. 누출 방지층은 폴리에틸렌 플라스틱 필름으로 만들 수 있으며, 레드머드는 주변 배출로 배출될 수 있으며, 반환되는 물은 삽관될 수 있습니다. 미국은 모래여과층을 갖춘 새로운 유형의 적치장을 건설했으며, 하부는 배수관으로, 상부는 다양한 크기의 모래를 깔아 적치장 바닥을 투과 가능하게 만들었다. 이러한 적니에 레드머드를 저장하면 일반 적니에 비해 부피를 1/4로 줄일 수 있으며, 배수 및 표면 증발을 통해 고형분 함량이 50%에 도달할 수 있어 추출 및 사용에 유리합니다.

2. 레드머드에서 유가금속 회수:

① 레드머드에서 철분 회수: 레드머드의 주성분은 철분으로 일반적으로 10~45%를 함유하고 있지만, 제철 원료로 직접 사용하는 경우에도 함량이 매우 낮기 때문에 일부 국가에서는 레드머드를 미리 구운 다음 끓는 물에 넣고 700~800°C의 온도에서 환원합니다. 레드머드의 Fe2O3는 Fe3O4로 변환됩니다. 냉각 및 분쇄 후 환원된 물질을 습식 또는 건식 자성선별기로 분류하여 철 함유율이 63%~81%인 자성제품을 얻습니다. 철회수율은 83%~93%입니다. 집중하다. .

미국 광물자원국에서는 레드머드 연소 환원-자기 분리-침출 과정을 연구해왔습니다. 이 공정에서는 레드머드, 석회석, 탄산나트륨, 석탄을 혼합하고 분쇄한 후 800~1000°C에서 환원 및 소결합니다. 소결된 블록은 여과 후 물에 용해됩니다. 여과액은 알루미늄을 회수하기 위해 바이엘 공정 시스템으로 반환되고, 슬래그는 고강도 자기 분리기로 분리되며, 자기 부분은 환원되어 1480°C에서 제련되어 선철을 생산합니다. 비자성부는 황산용액에 티타늄을 사용하며, 여과된 황산티타닐을 가수분해 및 소성하여 TiO2를 얻는다. 실험실 및 준공업 테스트를 거친 후 이 공정을 통해 철 함량이 93~94%인 선철을 생산할 수 있습니다. 이 공정의 주요 문제점은 철의 자기 분리 효율이 낮다는 것입니다.

② 레드머드에서 알루미늄, 티타늄, 바나듐, 망간 및 기타 금속 회수: 연구에 따르면 비처리 후 소다회 소결 및 가성 알칼리 침출을 사용하여 레드머드에서 알루미나의 90% 이상을 회수할 수 있는 것으로 나타났습니다. - 비등로에서 환원된 적니에서 자성생성물을 분리하고, 탄산나트륨 또는 탄산칼슘을 첨가하여 PH=10의 조건에서 생성된 알루민산염을 침출시킨 후 물로 희석하여 알루민산염수를 만든다. 알루미늄을 분리한 후 남은 슬래그를 80℃에서 50% 황산으로 처리하여 황산티타늄 용액을 얻은 후 이를 가수분해하여 TiO2를 얻은 후 산으로 처리하는 것으로 분석된다. 하소, 가수분해 등을 통해 바나듐, 크롬, 망간과 같은 금속 산화물을 회수할 수 있습니다. 레드머드는 빙정석(Na3AlF6)을 생산하기 위해 직접 침출될 수도 있습니다.

3레드머드에서 희소금속 회수: 레드머드에서 희소금속을 회수하는 주요 방법으로는 환원제련법, 황산화배소법, 비산세액침출법, 탄산나트륨용액침출법 등이 있다. 해외 레드머드에서 희토류 및 희원소를 추출하는 주요 공정은 산침출-추출 공정으로 염산침출, 황산침출, 질산침출 등이 있다. 질산은 부식성이 강하고 후속 추출 공정과 연결될 수 없기 때문에 침출에는 염산과 황산이 주로 사용됩니다. 구소련 등 국가들은 선철과 슬래그를 얻기 위해 전기로에서 붉은 진흙을 제련했다. 그런 다음 30% 황산을 사용하여 80~90°C의 온도에서 1시간 동안 잔류물을 침출합니다. 그런 다음 침출 용액을 추출제와 함께 사용하여 지르코늄, 스칸듐, 우라늄, 토륨 및 희토류 원소를 추출합니다.

3. 건축 자재 산업 및 농업에 레드머드 적용:

① 시멘트 생산: 소결 레드머드는 시멘트 원료로 사용되며 적절한 규산질 재료 및 석회석, 레드와 조화를 이룹니다. 진흙 비율은 25%~30%에 도달할 수 있습니다. 레드머드는 다양한 유형의 시멘트를 생산하는 데 사용될 수 있습니다. 공정 흐름과 기술 매개변수는 기본적으로 일반 시멘트 공장과 동일합니다. 즉, 알루미나 생산 공정에서 배출되는 레드머드는 여과 및 탈수된 후 사암, 석회석 및 혼합됩니다. 철분을 균일하게 분쇄하여 원료 슬러리를 얻고 기술 사양에 도달한 후 유입 방식을 사용하여 증발기에서 대부분의 수분을 제거한 다음 클링커를 회전식 가마에서 하소하여 적당량의 활성 물질을 첨가합니다. 석고, 슬래그 등의 재료를 일정하게 분쇄하여 시멘트 제품을 얻습니다. 시멘트 1톤을 생산할 때마다 400kg의 레드머드를 활용할 수 있습니다.

시멘트 클링커는 시멘트 생산에 사용되는 점토 원료가 수분 함량이 약 60%인 레드 머드이기 때문에 습식 생산 공정을 채택하고 있으며, 그 미세도가 높고 비표면적이 커서 건조가 어렵습니다. 적니를 건조시킨 후의 클링커는 비산손실이 높을 뿐만 아니라 폐가스의 정화 및 처리가 용이하지 않아 건식처리가 불편하다. 실습에 따르면 습식 공정으로 생산된 일반 포틀랜드 시멘트의 품질은 표준에 도달하고 초기 강도, 황산염 저항성, 낮은 수화열, 내한성 및 내마모성과 같은 우수한 특성을 가지며 산업 건물, 공항 활주로에 사용됩니다. , 교량 등 잘 작동합니다. 제품의 안전성을 보장하기 위해서는 사용된 레드머드의 독성과 방사능을 먼저 테스트해야 한다는 점에 유의해야 합니다.

② 제강용 보호슬래그 제조 : 소결적니는 SiO2, Al2O3, CaO 등의 성분을 함유하고 있는 CaO 규산염슬래그와 Na2O, K2O, MgO 등의 용제성분을 함유하고 있으며 용융액을 가지고 있다. 일련의 물리적, 화학적 특성. 보호슬래그 생산에 좋은 원료로서 자원이 풍부하고 조성이 안정되어 있어 철강산업의 주설용 보호재로 이상적인 원료입니다. 레드머드로 만든 보호 슬래그는 용도에 따라 일반 슬래그, 특수 슬래그, 즉석 슬래그로 나눌 수 있으며, 탄소강, 저합금강, 스테인리스강, 순철 및 기타 강종과 잉곳에 적합합니다. 실제로 이러한 유형의 레드머드 보호 타이는 강철 주괴의 머리와 가장자리의 탄화를 크게 줄이고 강철 주괴의 표면 품질을 향상시키며 강철 빌렛의 저배율 구조를 크게 향상시킬 수 있음이 입증되었습니다. , 철강 빌렛의 품질과 금속 회수율을 향상시키고 다른 보호 재료보다 동화성이 더 강합니다. 성능, 주요 기술 지표는 국내외 기존 금형 슬래그 수준에 도달하거나 초과할 수 있습니다.

생산 공정이 간단하고 제품 품질이 우수하여 철강 잉곳(블랭크)의 품질을 크게 향상시킬 수 있으며 철강 잉곳의 금속 수율을 4%까지 높일 수 있습니다. 생산규모가 연간 처리능력일 때, 처리능력이 15,000t일 때, 처리할 수 있는 레드머드의 양은 9,000t/a로, 이는 레드머드를 처리하는 효과적인 방법 중 하나이며 홍보 가치가 있습니다.

3레드머드를 이용한 벽돌 제조: 레드머드를 주원료로 사용하면 무증기소성벽돌, 플라이애시 벽돌, 장식벽돌, 세라믹 유약 벽돌 등 다양한 벽돌을 생산할 수 있다. 레드머드를 유약 타일로 만드는 소결 방식을 예로 들면, 기본 원료인 레드머드 외에 점토와 규산질 재료만 보충하는 공정은 원료 → 전처리이다. → 성분 → 슬러리 제조(희석제 첨가) → 분무건조 → 압착 → 건조 → 유약 → 하소 → 완제품. 또한 베이징 광산 야금 연구소는 바이엘 공정 레드머드의 구성과 특성에 대한 실험적 연구를 수행했으며, 바이엘 공정 레드머드를 사용하여 유약 타일을 만드는 데 이 레드머드 방법을 사용하여 유약 타일을 소성할 수 있습니다. 추가된 레드머드의 양은 40%에 도달할 수 있으며 유약 타일의 품질은 GB4100-1983 국가 지수 및 국제 요구 사항에 도달합니다.

IV 레드머드를 이용하여 규산칼슘 비료 및 플라스틱 충진재 생산: 레드머드는 고칼슘 실리카 성분 외에도 작물 성장에 필요한 다양한 성분을 함유하고 있으며, 레드머드에서 생성되는 알칼리성은 복합칼슘입니다. 규산염 비료는 작물의 성장을 촉진하고, 작물의 질병 저항성을 향상시키며, 토양 산성도를 감소시키고, 작물 수확량을 증가시키며, 특히 산성 토양의 경우 산성, 중성 및 약알칼리성 토양에서 기본 비료로 사용할 수 있습니다. 남쪽의 토양이 더 적합합니다. 또한, 레드머드를 플라스틱 충진재로 사용하면 PVC(주로 폴리염화비닐)의 가공성능을 향상시킬 수 있으며, PVC의 충격강도, 치수안정성, 접착성, 절연성, 내마모성, 난연성 등을 향상시킬 수 있으며, 노화 방지 효과도 우수합니다. 일반 PVC 제품에 비해 수명이 3~4배 길고, 생산원가는 약 2% 정도 저렴합니다. 산둥성 쯔보시 나춘플라스틱 공장에서 레드머드 폴리에틸렌 플라스틱 시험생산 및 생산에 따르면 소결법으로 생산된 레드머드는 PVC수지와의 상용성이 좋고 가벼운 칼슘을 대체할 수 있는 고품질 플라스틱 충전재이다. 탄산염 및 부분 안정제로 작용합니다.

⑤ 레드머드를 사용하여 유동형 자경성 모래 경화제 생산: 산동 알루미늄 공장은 제1기계부 주단조 연구소와 협력하여 레드머드를 사용하여 유동형 자체 경화형 모래를 성공적으로 테스트했습니다. 이러한 종류의 주조용 경화제는 다른 경화제보다 조형 강도가 더 높습니다. 일반적으로 8시간 후에 강도가 8kg에 이릅니다. 레드머드는 경화제 자체 경화 모래 4~6%와 혼합됩니다.

⑥ 레드머드를 광산용 충전재로 사용: 펌핑된 레드머드를 광산 지역을 시멘트로 채우고 채우는 데 사용하는 것은 성공적이었습니다. 보크사이트의 지하 광산 테스트는 레드머드 시멘트 충전 기술이 신뢰할 수 있고 광산 회수율을 향상시키며 광산 구덩이 목재 소비를 줄여 광산 비용을 절감하고 광산 지면 압력을 제어하며 표면 건물, 마을을 보호할 수 있음을 입증했습니다. , 철도 등

7건축 자재 산업의 기타 용도: 건축 자재 산업에서 레드머드의 기타 용도로는 레드머드 세라믹사이트 준비, 유리 생산, 누출 방지 재료, 포장 등이 있습니다. 현재 일부 부품은 생산 및 운영되고 있습니다. 일부 레드머드는 여전히 U, Th, Se, La, Y, Ta, Nb 등과 같은 방사성 원소와 희귀 금속을 함유하고 있습니다. 이러한 건축 자재에 장기간 노출되면 시간이 지나면 인체 건강에 직접적인 해를 끼칠 수 있으므로 사용하기 전에 사용되는 레드머드의 독성 및 방사능을 먼저 테스트하여 제품의 안전성을 확인해야 합니다.

4. 환경 보호를 위한 레드머드

⑴폐수 처리에 적용

1수중 중금속 이온 제거: Cu2+, Zn2+, Cd2+, Bayer 공정 레드머드의 Pb2. 폐액을 머드로 직접 처리하면 배출 기준을 충족할 수 있으며, 구운 레드머드가 폐수 처리에 미치는 영향은 더욱 중요합니다. 레드머드는 또한 중금속에 대한 우수한 흡착 능력을 보여줍니다. 레드머드와 무수석고의 혼합물에 물을 첨가하여 수용액에서 안정성이 좋은 골재로 중금속 이온에 대한 흡착 성능이 강합니다.

바이엘 공정 레드머드는 H2O2 처리를 통해 표면 유기물을 제거하고, 500°C에서 활성화되어 수역 내 Pb2+ 및 Cr6 중금속 이온을 흡착합니다. 결과는 활성화된 레드머드가 Pb2+ 및 Cr6에 대해 상당한 흡착 특성을 갖고 있으며 넓은 농도 범위 내에서 물 속의 Pb2+ 및 Cr6+를 효과적으로 제거할 수 있음을 보여줍니다. 흡착탑 실험에 따르면 레드머드 흡착제는 산업적 응용 가치가 있습니다. 흡착탑은 1mol/LHNO3로 직접 처리하여 흡착된 금속을 탈착할 수 있으며 흡착제는 재사용할 수 있습니다. 폐수에 염분 물질이 존재해도 흡착 효과에는 영향을 미치지 않습니다.

②폐수에서 PO43-, F-, As3+ 플라즈마 제거: 레드머드는 발전소 폐수에서 불소를 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 테스트 결과 레드머드는 불소 제거 능력이 뛰어나 특정 알루미늄염이나 칼슘염 정수기를 어느 정도 대체할 수 있는 것으로 나타났습니다. 응집제 중합 황산제이철과 결합하면 배출되는 폐수의 불소 함량을 10mg/L 미만으로 줄일 수 있습니다. 이 방법은 간단하고 비용이 저렴하며 2차 오염이 발생하지 않으며, 일본에서는 20% 염산으로 처리한 레드머드를 사용하여 용액 중의 PO43-를 제거하여 좋은 결과를 얻었습니다. 50 mg/L PO43-를 함유한 용액의 탈인율은 10분 이내에 50%에 도달하였고, 120분 이내에 탈인율은 72%에 도달하였다. 흡착효과는 당시 최고의 탈린제와 맞먹습니다.

레드머드를 비소 이온 흡착제로 사용하는 것은 Fe(OH)3*** 침전법보다 간단하다. 100mg/L의 비소를 함유한 폐수 100ml에 레드머드 100mg을 첨가하면 PH=5~6에서 24시간 동안 흔들어주면 99.5%의 비소를 제거할 수 있으며, 사용한 레드머드는 0.01N NaOH 100ml에 24시간 동안 흔들어주면 재생이 가능합니다. /p>

③ 일부 폐수의 정화제로 사용 : 입자크기 0.1mm의 레드머드를 원료로 체질하고, 황산을 첨가하고 승온시킨 후, 산소를 투입하고 교반한 후 항온수조에서 반응시킨다. 90]°C에서 2시간 동안 냉각하고 여과하면 Fe2(SO4)3와 Al2(SO4)3의 용액이 얻어지며 특정 산성 조건에서 중합된 규산과 혼합됩니다. 폴리철 응집제와 폴리알루미늄 응집제를 모두 함유한 폴리알루미늄-철 복합 응집제를 얻는 데 2시간이 소요됩니다. 폴리알루미늄 응집제의 장점은 공정이 간단하고 투자 비용이 저렴하며 수질 정화 효과가 좋다는 것입니다. 그러나 레드머드 자체에는 많은 양의 화학 물질이 포함되어 있기 때문에 레드머드는 폐수에서 유해 물질을 흡착하는 과정에서 필연적으로 물의 탁도에 영향을 미치고 독성에 일정한 영향을 미칩니다.

4 수역의 유기오염에 대한 환경복원 효과: 유기오염물질, 특히 유기염소 오염물질이 환경문제로 점점 더 심각해지고 있습니다. 염소 함유 유기비료는 소각 비용이 높고(900°C 이상의 고온 필요) 소각 생성물은 포스겐, 디페닐푸란과 같은 2차 오염물질을 생성하므로 소각 처리가 불가능합니다. 촉매 작용에 따라 탈염소화 반응을 통해 무독성 또는 저독성 화합물로 전환될 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 촉매는 전이금속 황화물이며, 이는 대규모로 사용하기에는 비용이 많이 듭니다. 레드머드는 다량의 산화철과 수산화물을 함유하고 있으며, 이는 황화물 처리 후 황화물로 전환될 수 있습니다.

⑵폐가스 처리에 레드머드 적용: 바이엘 공정 레드머드는 적철광, 침철석, 다이아스포어, 수화된 알루미노규산나트륨, 방해석 및 기타 상을 포함하며 열처리 후 특정 표면을 가진 다공성 구조를 형성할 수 있습니다. 따라서 황화수소 폐가스 오염을 처리하는 과정에서 더 나은 흡착 성능을 사용하여 황산 슬래그, 노상 먼지 등을 주요 원료로 사용하여 준비할 수 있습니다. . 저렴한 산화탈황제. 레드머드의 배연 탈황에 관한 연구에 따르면, 레드머드에 탄산나트륨을 첨가하면 탈황 효율이 80%에 도달할 수 있으며 레드머드의 이산화황 흡수 능력이 향상될 수 있습니다. 또한, 레드머드는 황화수소, 질소산화물 등 오염가스도 처리할 수 있다

⑶ 레드머드의 토양 오염 정화 효과: 토양 내 중금속 오염은 식물 중독, 미생물 활동 감소로 이어질 수 있다 , 토양 비옥도에 대한 일부 영향 생물학적 질소 고정, 식물 잔류물 분해 및 영양분 재활용과 같은 주요 제어 프로세스는 심각한 영향을 받아 궁극적으로 작물 수확량 및 성장에 영향을 미칩니다. 레드머드는 토양 중금속 오염에 대해 특정 환경 복원 효과가 있으며, 레드머드 복원 후 토양 내 미생물이 증가하고 토양 공극이 커지며 작물 종자와 잎의 중금속 함량이 감소합니다. 레드머드 정화의 주요 메커니즘은 레드머드가 토양 내 Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Pb2+에 대해 좋은 고정성을 갖고 있어 교환 가능한 상태에서 결합 및 산화물 상태로 변화시켜 토양 내 중금속 이온을 감소시키는 것입니다. 토양의 이동성과 반응성이 감소하여 미생물 활동과 식물 성장에 도움이 됩니다.