[发明专利]一种反应炉及利用反应炉制备的基于赤泥和污泥的环境修复剂、其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种反应炉及利用反应炉制备的基于赤泥和污泥的环境修复剂、其制备方法与应用。本发明利用特定的反应炉，在一定温度下使赤泥中氧化铁被污泥热解产生的还原性气体所还原，生成还原铁粉；经过进一步磁选后即可得到磁性铁粉，即环境修复剂。本发明不仅解决了赤泥与污泥两大宗固废的利用问题，通过利用特定的反应炉使赤泥与污泥中成分都得到有效利用从而减少环境污染，且工艺简单，原子利用率高，能耗低，而且生产的环境修复剂具有效果好，品位高，杂质少，市场效益好的特点，应用于活化过硫酸盐及过氧化氢来降解有机染料具有较好的效果。

技术领域

本发明涉及一种反应炉及利用反应炉制备的基于赤泥和污泥的环境修复剂、其制备方法与应用，属于资源利用和环境保护技术领域。

背景技术

赤泥(redmud)是从铝土矿中提炼氧化铝产生的一种粉末状固态废渣，在水中具有较好的分散性能，其微观结构具有多孔的结构；拜耳法工艺产生的赤泥具有强碱性，由于含有丰富的氧化铁其外观呈红色。据公开数据显示，每生产一吨氧化铝平均会产生一至二吨赤泥。目前，国内很多赤泥处于露天堆放，未经处理而露天堆放的赤泥对于土壤环境以及生态环境具有很强烈的影响，强碱性的渗透液渗入土壤导致土壤酸碱失衡。筑坝堆放的赤泥同样也会影响水环。赤泥中含有多种重金属元素，这些重金属元素会随着堆积时间的增加而逐渐进入生物圈，人类处于食物链顶端势必会通过生物放大的作用而对人类的健康造成一定影响。当前，在赤泥的综合利用方面的研究主要集中在三个方面：

1)分解提炼其中的有价金属，如铝、铁、稀土元素等；

2)作为结构材料，用作道路或建筑工程中的混凝土原料、保温材料以及填料等；

3)作为吸附材料，利用其活性高、比表面积大的特点吸附水中或气体中的污染物、改良土壤等。

事实上，我国赤泥中Fe₂O₃和Al₂O₃的含量较高，有效提取该成分后的赤泥仍可用于结构材料或吸附材料的制备。所以，合理利用自然资源、低成本获得其中的铁是目前的首选方案。

现有的还原铁粉的生产方法是利用气体或固体燃料(如氨分解气、H₂、CO、固体碳，或气体和固体联合燃料)作为还原剂，将铁氧化物(如铁矿精矿粉、低碳沸腾轧钢铁鳞，黄铁矿、硫酸亚铁、氯化亚铁、氧气转炉炼钢炉灰)在固体状态下还原成一种金属化程度相当高的铁产品。但是，使用上述气体或固体燃料作为还原物质具有成本较高的缺点。如中国专利文献CN110004263A公开了一种赤泥流化床法生产铁精粉的工艺，包括如下步骤：将赤泥浆液稀释筛滤；采用重力分选、磁力分选或重力分选和磁力分选结合的预处理方式得到粗铁粉；干燥；还原流化床的流化还原反应温度控制在450℃～550℃，在还原流化床内使用CO+H₂占40％～50％体积比的煤气对粗铁粉进行还原反应，还原反应的时间控制在8min～15min，得到还原后的磁化粗铁粉；将还原后的磁化粗铁粉磨制至小于100目，然后进行物理分离即得品位在61％以上的铁精粉。但该发明同样使用气体燃料作为还原剂，存在成本高、不安全的问题。

污泥(sludge)是在污水处理过程中产生的半固态或固态物质。1)按来源分污泥主要有生活污水污泥，工业废水污泥和给水污泥。2)按处理方法和分离过程分污泥可分为以下几类：初沉污泥：指污水一级处理过程中产生的沉淀物；活性污泥：指活性污泥法处理工艺二沉池产生的沉淀物；腐殖污泥：指生物膜法(如生物滤池、生物转盘、部分生物接触氧化池等)污水处理工艺中二次沉淀池产生的沉淀物。化学污泥：指化学强化一级处理(或三级处理)后产生的污泥。3)按污泥的不同产生阶段分沉淀污泥：初次沉淀池中截留的污泥，包括物理沉淀污泥，混凝沉淀污泥，化学沉淀污泥。一般污泥中按干基计算有机质的质量比大约为58％，有机质主要为碳水化合物、蛋白质和脂肪。