高堿性拜耳法赤泥碳酸化脫堿及其機理研究

蘇澤林，王東波，黃纖晴，李 想，余 昕，黃 瑩，馮慶革，柏秀奎

(廣西大學資源環境與材料學院廣西鈣基材料協同創新中心，南寧 530004)

0 引 言

拜耳法生產氧化鋁是在一定的溫度和高壓條件下，以NaOH溶液溶出鋁土礦，得到鋁酸鈉漿液，產生的固體廢物稱為赤泥。拜耳法赤泥具有堿性高、化學成分復雜、滲透性低和分散性高等特點，其高堿性可能造成土地堿化、沼澤化和地下水污染等環境問題[1-2]。通常，每生產1噸氧化鋁將產生1～2.5噸的赤泥，全球每年以拜耳法工藝生產氧化鋁而形成的赤泥產量接近1.5億噸[3]，截止2015年全球赤泥堆存量超過40億噸[4]。中國是氧化鋁的主要生產國，赤泥年產量達7000萬噸，占全球產量的46.7%[5-6]，但僅有4%的赤泥能作為路基材料、吸附劑、絮凝劑等被利用。赤泥的高堿度是影響赤泥回收利用的主要原因。

研究赤泥脫堿的方法，對赤泥綜合利用和降低環境污染風險具有重要意義。目前赤泥脫堿方法有水洗[7]、鈣化碳酸化[8-11]、酸中和[12-13]、碳酸化[14-16]和生物改良[6,17]等，其中碳酸化脫堿是一個價格低廉和較為安全的反應過程，能夠形成熱力學穩定的產物[18]。同時，碳酸化脫堿一方面能夠降低赤泥的堿度，另一方面還能消耗CO2，減少大氣中的溫室氣體[19]，利用CO2進行碳酸化脫堿的方法逐漸受到重視。碳酸化脫堿的反應機理目前尚未明確，本文利用CO2對高堿性拜耳法赤泥直接進行碳酸化脫堿研究，實驗過程中考察了反應體系壓力、時間、溫度和液固比對赤泥脫堿效果的影響，并對其反應機理進行探討。……