[发明专利]一种微波低温造孔活化粒状赤泥制备多孔吸附材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色冶金废渣利用技术领域，具体涉及一种微波低温造孔活化粒状赤泥制备多孔吸附材料的方法。

背景技术

赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产一吨氧化铝，大约产生赤泥0.8～1.5吨。我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝2378万吨，约占世界总产量的30%，产生的赤泥近3000万吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4%，累积堆存量达到2亿吨。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，赤泥的年产生量还将不断增加，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，提高成本（其处置费用高达氧化铝生产费用的5%），又易造成环境污染和安全隐患。

目前，赤泥综合利用仍属世界性难题，国际上对赤泥主要采用堆存覆土或倾入大海的处置方式。国内外针对赤泥综合利用进行了大量的研究工作，如赤泥提取有价金属，配料生产水泥、建筑用砖、矿山胶结充填胶凝材料、路基固结材料和高性能混凝土掺合料、化学结合陶瓷（CBC）复合材料、保温耐火材料、环保材料等。这些研究都尚处于实验室阶段。由于赤泥具有碱性强、比表面积大、各种组分互相包裹、嵌布等特征，使其综合利用难以借鉴其他领域一些成熟的工艺、技术和设备，在我国乃至国际上尚未形成高效利用和适于大规模推广的技术方案。

因此，随着赤泥产量的日益增加和人们对环境保护意识的不断提高，开展深入细致的基础研究，发挥赤泥所具有的独特性质，形成可大规模循环利用赤泥并最终无害化的方法已迫在眉睫。

近年来，国内外许多学者针对赤泥具有含铁高、高温稳定性好、粒度细和表面积大等优点，开展了将其应用于重金属、有机污染废水的处理的研究，并取得了较好的效果。但由于还存在分离/制粒难、活化难、吸/脱附机理不清和效率低等关键问题，无法实现产业化。

发明内容

本发明的目的在于解决以上现有技术中存在的问题，提供一种微波低温造孔活化粒状赤泥制备多孔吸附材料的方法，利用微波造孔活化具有温度低、时间短、造孔好和活化效率高等特点，采用微波低温造孔活化方法把赤泥粒制成强度高、吸附剂孔径小，比表面积大，吸附容量大，脱附性能好的多孔材料。

本发明通过下列技术方案实现：一种微波低温造孔活化粒状赤泥制备多孔吸附材料的方法，经过下列各步骤：

按粘结剂为赤泥质量（干重比w/w）的2～10%，将赤泥废渣和粘结剂混合均匀，再用制粒机或手工揉捏至颗粒状，利用微波对赤泥颗粒在活化温度为80～500℃下进行活化5～30分钟，即得到多孔吸附材料。

所述赤泥废渣为氧化铝厂经过滤后含水量20～50%的赤泥废渣。

所述粘结剂为水泥或聚丙烯酰胺。

所述微波能比功率为0.2～10w/g。

所述颗粒状的粒度为0.1～10mm。

添加粘结剂使得混合制备的多孔吸附材料具有良好的抗水溶强度，80～500℃的活化温度既可以蒸发掉颗粒表面及内部的水分，造成颗粒表面及内部的空隙和表面积，不会破坏颗粒的组成物相成分，同时降低能耗。

本发明采用粘结剂制粒—微波低温造孔活化—水洗活化的方法把赤泥制成高强度的多孔材料，应用于重金属和有机废水的吸附和脱附处理。主要是利用微波烧结所具有的烧结温度低、选择性烧结、时间短、能耗低和活化效率高等特点，制备出强度高、孔隙丰富的多孔材料。

本发明具有以下积极效果：

（1）通过将赤泥直接添加粘结剂制粒，在大大缩短处理流程的情况下，方便了回收利用赤泥中的碱。

（2）通过将制好粒的赤泥放入微波低温活化造孔，所生产的多孔吸附材料粒度细，孔隙发达，表面积大，吸水性强，耐温稳定性好，成本低，在吸附处理废水方面具有其很大的优势。

利用微波对赤泥中铁等物质的选择性加热和谐振烧结作用，活化赤泥，使其中产生更多微小孔隙，把其中的碱固化在硅物相和铁物相晶格中，并形成吸附重金属和有机污染物质的活性中心。该方法制得的多孔吸附材料孔隙容积大于0.0826 ml/g，比表面积18.62～24.25m²/g，粒径可根据需要制成各种尺寸。所生产的多孔吸附材料粒度细，孔隙发达，表面积大，吸水性强，耐温稳定性好，成本低，在吸附处理废水方面具有很大的优势。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1