有一种金属在过去一个世纪的增长速度无人能及，那就是铝。它的强度和重量轻保证了它的需求，特别是在燃油效率至关重要的运输领域。 拜耳的过程年代今天使用的氧化铝工艺基本上是卡尔·拜耳在1887年发明的。它使用氢氧化钠选择性地溶解铝203.．这就产生了铝钠溶液，其中纯铝(OH)3.的沉淀物，然后煅烧产生氧化物，从中回收金属。其余的铁、钛、钠、硅等杂质全部丢弃。这一废料因其氧化的铁含量而被称为赤泥，由于它经过了氢氧化钠处理，具有极强的腐蚀性，pH值超过13.2。因此，它引起了存储问题，是一种持续的环境责任和不确定的成本负担。 处理废弃物-赤泥如果把这种废物管理变成一种可用和可销售的产品，其成本就可以降低。这一逻辑已被澳大利亚的维罗泰克公司应用于赤泥的处理和处置。维罗泰克公司的科学家从如何最好地中和赤泥的角度来研究这个问题，如果可能的话，将赤泥变成一种可用的产品。 要将赤泥中和成可销售产品，只有将碱度(主要是氢氧化钠)和可溶性碱度(主要是碳酸钠)转化为碱度的中和过程才值得考虑。维罗泰克的解决办法是将红泥与海水混合。 中和赤泥当海水或其他富含钙和镁的卤水(如盐湖卤水)加入苛性赤泥时，混合物的pH值降低，导致氢氧根、碳酸盐或羟基碳酸盐矿物沉淀。钙和镁离子的中和作用最初是很大的，但随着完全中和的接近而迅速下降。当从处理过的赤泥中分离出来的液体pH值低于9.0，总碱度低于每升200毫克(按碳酸钙当量碱度计算)时，中和作用就被认为是完成的，这样的水可以安全地排放到海洋环境中。 赤泥中和产品所有沉淀矿物的溶解度都很低，但仍保留着酸的消耗能力，包括减少矿山酸性废物的能力。它们还表现出很强的金属结合特性。 海水中和的力学海水处理的机理很简单。泥浆与海水积极混合约30分钟，使反应发生。加入海水，直至沉淀的液相被倾出，碱度由pH 9.5降至9。为了达到海洋排放标准，该液体经过酸处理，使pH值低于9。用海水处理后，每1,000升赤泥通常需要0.05升浓硫酸。或者，液体馏分可以被太阳蒸发成盐，其余的作为浆液保留或干燥以供进一步使用。 中和度的效果如果赤泥完全中和，需要15-20倍的海水体积。这需要大量和昂贵的泵送，虽然结果是惰性产品，它是完全没有价值的。然而，Virotec发现，用更少的海水可以达到略低于完全中和的效果。例如，未经处理的赤泥pH约为13.5，碱度约为20000 mg/l，加入约5体积的平均海水，pH会降低到9.0 - 9.5之间，碱度约为300 mg/l。 商业利益的中和虽然没有充分中和用于海洋或陆地处理(这将需要进一步增加8 - 12体积的海水)，但这一初始处理是将泥浆转化为有用和可销售产品的第一步。混合后，泥浆/海水被允许沉淀成液体和固体液相。只需加入相对少量的酸即可使液相达到排放标准，相当于每1000升原赤泥中加入0.05升酸。如果不进行海水处理，这一数值将升至每1000升泥浆17升。 这意味着可以使用完全治疗所需的海水量的大约三分之一的大于95％的中和处理，从而导致水处理和储存成本大大降低。 提高过程的效率Virotec科学家广泛地建模了这种治疗的地球化学，并从全世界的炼油厂垃圾泥。他们发现，如果海水的盐度可以升至海洋平均水平的约1.5倍，那么该过程更有效，每1000升红泥需要3.5升，而不是6升平均盐度海水。在沿海池塘中的太阳蒸发很容易实现这一点。 生产矿物的应用生产出来的部分中和的赤泥将由一种非常细粒的矿物组成的鸡尾酒(约80%的矿物粒径小于10微米)，其中包括赤铁矿、薄水铝石、水铝石、钠石和石英。确切的成分取决于原始铝土矿的成分，但目前已知没有一种矿物对环境有害。不管它的确切组成，矿物混合物有很高的酸中和能力(高达7.5摩尔酸/公斤)，这一特性使它成为有用的商品。可作为工业试剂的原料基础，酸中和量大于15mol /kg。部分中和赤泥也有一个非常高的微量金属捕获能力(大于1000毫当量每公斤的金属),现在被用作商业的基础试剂与金属捕获能力超过2000毫当量每公斤的金属。它还具有很高的捕集和结合磷酸盐的能力，是一种优秀的絮凝剂。基于这些特性的商业试剂在污水处理工业中有着广泛的应用。 中科院e研究-铝土技术的金属捕获能力这种金属捕获能力构成了维罗泰克的Bauxsol技术的基础。在新南威尔士州堪培拉附近的老captain Flat矿井的矿井水试验中可以看到它的有效性。该矿在19世纪下半叶运营，并留下了硫化矿和金矿化产生的酸废物的残留物。下面这份同时代的工作报告显示了污染的严重程度。修建了一条电车线路来处理废物。欧洲杯足球竞彩这家冶炼厂建在小镇的南部边缘，位于莫朗格罗河(Molonglo River)和杰角路(Jerangle Road)之间，不分昼夜，每时每刻都在喷出烟雾和煤烟，炽热的熔渣像熔岩一样从山坡上缓缓流下。从1887年到1899年，这些矿山从205,707吨矿石中开采出860,795盎司白银，3,781吨铜和16,140盎司黄金。巨大的铜产量登上了世界新闻头条，吸引了巨大的兴趣，似乎确保了船长公寓作为一个主要的工业中心。 表1。用Bauxsol技术试剂处理船长舱的水，通过直接添加方法和通过可渗透的反应屏障(PRB)的效果。金属值为µg/L．
|
pH值 |
2．8 |
8.2 |
8.4 |
铝 |
12340 |
4．8 |
３．１ |
镉 |
94 |
0.3 |
0.2 |
铜 |
314 |
4．4 |
1．3 |
铁 |
38120 |
0.9 |
0.8 |
锰 |
10000 |
1027 |
31 |
镍 |
60 |
22 |
1．4 |
锌 |
122400 |
18 |
6．3 |
影响的时间
同样重要的是，当材料用于处理污染水时粘合的金属保持非常紧密，并且即使固体残余物在2.88的pH下浸出固体残余物，也可以释放少量比例。此外，在使用后留下的残留物越长，金属越紧密，形成新的矿物质。例如，如果残留物在完成后留在尾矿坝中，则水中的金属浓度将继续降低至少12个月。 结论virrotec的Basecon和Bauxsol技术提供了工艺处理和环保产品。通过中和氧化铝生产中产生的腐蚀性，一种产品可以解决世界范围内的矿山酸性排水和河流金属污染问题。用Virotec执行董事长Brian Sheeran的话来说，“随着我们进入21世纪，环保主义不再是少数激情洋溢的人鼓吹的哲学，而是一个核心的商业目标。”糟糕的环境表现会损害公司的效率、可持续性和繁荣。” |