随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年排放量一直在不断增加，预计到2015年，我国赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场进行堆放，严重影响了我国氧化铝工业的发展[1]。针对这一问题，课题组提出了“钙化-碳化”法处理拜耳法赤泥的新工艺[2-4]。首先通过钙化过程把赤泥中的钠硅渣转化为水化石榴石(钙硅铝化合物)，在加压条件下用CO2与水化石榴石反应，得到以硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝为主要物相的碳化渣，再使用碱液回收碳化渣中的氧化铝，剩下的硅酸钙和碳酸钙作为新型结构的赤泥，可直接作为生产建筑材料的原料。
钙化转型过程和碳化分解过程是新工艺的两个关键技术环节。碳化过程涉及了多种物质参与反应，且属于气-液-固三相反应，较为复杂。本文围绕钙化渣碳化过程，探究了气体流动方式(CO2气体循环)对碳化过程的影响。
1 实验
1.1 实验原料
实验所用的钙化渣经由赤泥与CaO之间的钙化反应制得。原赤泥来源于山东某氧化铝厂，该赤泥的主要化学成分如表1所示。
表1 赤泥的主要化学成分
采用了XRD技术对赤泥进行了物相分析，结果如图1所示。
图1 赤泥的XRD分析
XRD分析结果表明，该赤泥的主要物相组成为水合铝硅酸钠、赤铁矿以及石英。
对实验所用的钙化渣也进行了XRD分析，结果如图2所示。
图2 钙化渣的XRD分析
图2表明，钙化渣的主要物相为水花石榴石，未完全反应的氢氧化钙，以及钙化渣在过滤、烘干时吸收空气中的CO2而产生的碳酸钙。
实验中所用的氢氧化钠为分析纯(天津市科密欧化学试剂有限公司)，以及工业用瓶装二氧化碳，纯度大于99.5%。
1.2 实验仪器和方法
物理模拟实验在BCFD2-0.8型透明石英反应釜中进行，该透明釜最大压力为0.8MPa，最高使用温度为200℃，加热装置为循环油加热。
钙化实验和碳化验证实验所用设备为KTFO2-6.0型高压釜，其有关技术参数见表2。
表2 KCFD 2-6.0型反应釜有关技术参数
物理模拟试验采用的高速摄像机
声明：
“钙化赤泥碳化过程的物理模拟及实验研究” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：东北大学
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2025年05月23日 ~ 25日 
