隨著我國氧化鋁產量的逐年增長和鋁土礦品位的逐漸降低，赤泥的年排放量一直在不斷增加，預計到2015年，我國赤泥累計堆存量將達到3.5億噸。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的堆場進行堆放，嚴重影響了我國氧化鋁工業的發展[1]。針對這一問題，課題組提出了“鈣化-碳化”法處理拜耳法赤泥的新工藝[2-4]。首先通過鈣化過程把赤泥中的鈉硅渣轉化為水化石榴石(鈣硅鋁化合物)，在加壓條件下用CO2與水化石榴石反應，得到以硅酸鈣、碳酸鈣以及氫氧化鋁為主要物相的碳化渣，再使用堿液回收碳化渣中的氧化鋁，剩下的硅酸鈣和碳酸鈣作為新型結構的赤泥，可直接作為生產建筑材料的原料。
鈣化轉型過程和碳化分解過程是新工藝的兩個關鍵技術環節。碳化過程涉及了多種物質參與反應，且屬于氣-液-固三相反應，較為復雜。本文圍繞鈣化渣碳化過程，探究了氣體流動方式(CO2氣體循環)對碳化過程的影響。
1 實驗
1.1 實驗原料
實驗所用的鈣化渣經由赤泥與CaO之間的鈣化反應制得。原赤泥來源于山東某氧化鋁廠，該赤泥的主要化學成分如表1所示。
表1 赤泥的主要化學成分
采用了XRD技術對赤泥進行了物相分析，結果如圖1所示。
圖1 赤泥的XRD分析
XRD分析結果表明，該赤泥的主要物相組成為水合鋁硅酸鈉、赤鐵礦以及石英。
對實驗所用的鈣化渣也進行了XRD分析，結果如圖2所示。
圖2 鈣化渣的XRD分析
圖2表明，鈣化渣的主要物相為水花石榴石，未完全反應的氫氧化鈣，以及鈣化渣在過濾、烘干時吸收空氣中的CO2而產生的碳酸鈣。
實驗中所用的氫氧化鈉為分析純(天津市科密歐化學試劑有限公司)，以及工業用瓶裝二氧化碳，純度大于99.5%。
1.2 實驗儀器和方法
物理模擬實驗在BCFD2-0.8型透明石英反應釜中進行，該透明釜最大壓力為0.8MPa，最高使用溫度為200℃，加熱裝置為循環油加熱。
鈣化實驗和碳化驗證實驗所用設備為KTFO2-6.0型高壓釜，其有關技術參數見表2。
表2 KCFD 2-6.0型反應釜有關技術參數
物理模擬試驗采用的高速攝像機
聲明：
“鈣化赤泥碳化過程的物理模擬及實驗研究” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：東北大學
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2025年07月18日 ~ 20日 
