本發(fā)明涉及工業(yè)固廢資源化綜合利用，具體為一種高效活化拜耳赤泥的碳化鼓泡系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、拜耳赤泥利用鋁土礦與苛性堿(naoh)在濕法環(huán)境下生產(chǎn)氧化鋁產(chǎn)生的廢渣，由于生產(chǎn)成本低，且工藝簡單，自20世紀(jì)初在工業(yè)中應(yīng)用于氧化鋁的生產(chǎn)，至今已是全球生產(chǎn)氧化鋁的主要方法。拜耳赤泥占到全球赤泥總量的95％，其固有的強(qiáng)堿性、低活性導(dǎo)致難以被有效資源化利用，拜耳赤泥的主要化學(xué)成分為fe2o3、sio2、al2o3、cao、na2o等，礦物組成主要為赤鐵礦(fe2o3)、tca(ca3al2o6)、鈣霞石(naalsio4)及鈉長石(na2al2si6o16)等。由此可以看出，拜耳赤泥中的al、si、ca主要以穩(wěn)定性好，結(jié)晶態(tài)高的化合態(tài)形式存在，直接導(dǎo)致拜耳赤泥活性不足，難以在膠凝材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的綜合利用。

2、現(xiàn)有處置拜耳赤泥的方法主要為露天堆存法，長期堆存過程中會(huì)促使赤泥中的堿性物質(zhì)滲入土壤、地下水及擴(kuò)散到空氣中，污染環(huán)境及危及人類健康。因此，研究有效資源化利用拜耳赤泥的方法，是解決拜耳赤泥相關(guān)環(huán)境問題的關(guān)鍵技術(shù)，通過選擇性酸解法和鼓泡碳化法對(duì)拜耳赤泥進(jìn)行活化處理以提高拜耳赤泥的資源化利用率。

3、目前，現(xiàn)有的碳化技術(shù)所存在的問題：

4、1.碳化過程中，由于赤泥顆粒分布不均，其顆粒表面的ca2+碳化反應(yīng)后形成的碳酸鈣會(huì)逐漸抑制碳化進(jìn)程，致使碳化不完全；

5、2.通入的co2有部分未參與反應(yīng)直接排入空氣，加劇溫室效應(yīng)；

6、3.碳化溫度一般為常溫至70℃，缺少低溫控制，致使co2在水中的臨界飽和度低，導(dǎo)致大量碳酸鈣團(tuán)簇，影響碳化赤泥的活性，因此，鼓泡碳化反應(yīng)的顆粒均勻度、co2流量及溫度是決定赤泥碳活化反應(yīng)的關(guān)鍵問題，為此，我們提出一種高效活化拜耳赤泥的碳化鼓泡系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高效活化拜耳赤泥的碳化鼓泡系統(tǒng)和方法，具備實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢酸、工業(yè)冶金固廢渣拜耳赤泥、工業(yè)產(chǎn)生co2的有效綜合利用，高效碳活化拜耳赤泥，提升拜耳赤泥的資源化利用率的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有的碳化技術(shù)無法高效解決赤泥碳活化的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高效活化拜耳赤泥的碳化鼓泡系統(tǒng)，包括酸解塔、酸解池、co2進(jìn)氣系統(tǒng)、溢氣壓縮控制箱、循環(huán)氣流管、固液離析控制器、堆渣池和氣流循環(huán)鼓泡塔，所述酸解塔通過輸送泵與酸解池連通，所述酸解池內(nèi)設(shè)置有通過輸送泵與氣流循環(huán)鼓泡塔連通的赤泥漿泵送管道，所述氣流循環(huán)鼓泡塔的頂部設(shè)置有溢氣過濾器，所述循環(huán)氣流管設(shè)置于氣流循環(huán)鼓泡塔的上端，且循環(huán)氣流管的一端與溢氣過濾器的頂部連通，所述溢氣壓縮控制箱與遠(yuǎn)離所述氣流循環(huán)鼓泡塔的循環(huán)氣流管一端連通，所述溢氣壓縮控制箱通過管道與co2進(jìn)氣系統(tǒng)連通，所述固液離析控制器通過管道與氣流循環(huán)鼓泡塔連通，所述固液離析控制器的排渣管延伸至堆渣池內(nèi)，所述氣流循環(huán)鼓泡塔的外側(cè)設(shè)置有溫度控制器，所述氣流循環(huán)鼓泡塔內(nèi)腔的底部固定安裝有鼓泡通氣盤，所述氣流循環(huán)鼓泡塔的內(nèi)壁固定安裝有多個(gè)等角度分布的脈沖擾流器，且脈沖擾流器的脈沖頻率有大小兩級(jí)控制，所述脈沖擾流器的一側(cè)設(shè)置有數(shù)量為多個(gè)的脈沖發(fā)射孔，所述氣流循環(huán)鼓泡塔的頂部固定安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸電機(jī)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸電機(jī)的輸出端固定連接有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的外表面從上往下依次固定安裝有中型攪拌槳和小型攪拌槳以及大型攪拌槳，所述co2進(jìn)氣系統(tǒng)的下端和鼓泡通氣盤的底部之間連通有二氧化碳送氣管道。

3、優(yōu)選的，所述酸解塔包括赤泥進(jìn)料口、進(jìn)水口、攪拌機(jī)電機(jī)、攪拌軸、酸解液出液盤管、攪拌器、酸解赤泥漿增稠出料口和出料口，所述酸解赤泥漿增稠出料口和出料口分別位于酸解塔內(nèi)腔的下端和底部，所述赤泥進(jìn)料口和進(jìn)水口分別位于酸解塔上端的兩側(cè)，所述酸解液出液盤管固定安裝于酸解塔內(nèi)腔的上端，所述攪拌機(jī)電機(jī)固定安裝于酸解塔的頂部，所述攪拌軸位于酸解塔的內(nèi)側(cè)，且攪拌軸的上端通過聯(lián)軸器和攪拌機(jī)電機(jī)的輸出端固定連接，所述攪拌器固定安裝于攪拌軸外表面的下端。

4、優(yōu)選的，所述鼓泡通氣盤由外向內(nèi)依次包括外環(huán)鼓泡盤和中環(huán)鼓泡盤以及內(nèi)環(huán)鼓泡盤，所述外環(huán)鼓泡盤和中環(huán)鼓泡盤以及內(nèi)環(huán)鼓泡盤的頂部均設(shè)置有可控制尺寸鼓泡孔，可調(diào)節(jié)鼓泡孔大小和控制co2鼓泡尺寸，所述鼓泡通氣盤與co2通氣系統(tǒng)連接，可控制co2的鼓泡頻率。

5、優(yōu)選的，所述固液離析控制器的一端設(shè)置有固液分離泵。

6、優(yōu)選的，所述堆渣池的內(nèi)側(cè)設(shè)置有碳化渣，所述酸解池內(nèi)設(shè)置有酸解赤泥漿。

7、優(yōu)選的，所述中型攪拌槳和大型攪拌槳順時(shí)針攪動(dòng)，所述小型攪拌槳逆時(shí)針攪動(dòng)，且中型攪拌槳和小型攪拌槳以及大型攪拌槳均為獨(dú)立控制攪拌速率。

8、優(yōu)選的，所述溢氣壓縮控制箱包括三個(gè)自動(dòng)控制器：增壓進(jìn)氣控制器，當(dāng)氣體壓力不足時(shí)啟動(dòng)；減壓出氣控制器，當(dāng)氣體壓力超限時(shí)啟動(dòng)；泄壓安全控制器，當(dāng)減壓出氣控制器出現(xiàn)故障時(shí)啟動(dòng)。

9、一種高效活化拜耳赤泥的碳化鼓泡的方法，所述方法包括以下步驟：

10、s1：量取100份工業(yè)廢酸，按要求配制一定濃度的酸解液，稱取20～30份拜耳赤泥，按要求以固定的固液比與水調(diào)配成赤泥漿；

11、s2：將所述酸解赤泥泵送至氣流循環(huán)鼓泡塔；

12、s3：co2進(jìn)氣系統(tǒng)通過與鼓泡通氣盤連接的氣流管將co2輸送至塔底部，控制鼓泡通氣盤的通氣孔大小和通氣流量以實(shí)現(xiàn)co2流速和鼓泡尺寸的控制；

13、s4：啟動(dòng)鼓泡塔的溫度控制器，通過鼓泡塔的環(huán)境溫度調(diào)控co2在水溶液中的臨界溶解度，提高拜耳赤泥碳化反應(yīng)效率；

14、s5：啟動(dòng)鼓泡塔中型攪拌槳和小型攪拌槳以及大型攪拌槳的三級(jí)攪拌系統(tǒng)與脈沖擾流器，調(diào)節(jié)拜耳赤泥懸浮顆粒在溶液中的均勻度，增大顆粒的碳化反應(yīng)接觸面積；

15、s5：將碳化過程中未反應(yīng)的co2通過鼓泡塔頂部的循環(huán)氣流管導(dǎo)入溢氣壓縮控制箱，最后再引入co2進(jìn)氣系統(tǒng)，循環(huán)利用于鼓泡碳化反應(yīng)；

16、s6：將產(chǎn)生的碳化赤泥漿通過固液離析控制器進(jìn)行固液分離，回收碳化渣。

17、優(yōu)選的，步驟s1中所述工業(yè)廢酸為鈦白廢酸、廢硫酸，酸解池處理的赤泥與水的比例調(diào)配范圍為1:3-1:5，酸解液的配制濃度為35g/l、50g/l、100g/l。

18、優(yōu)選的，所述co2進(jìn)氣系統(tǒng)所用氣體為工業(yè)提純的二氧化碳，進(jìn)入氣流循環(huán)鼓泡塔中的赤泥漿加水稀釋濃度控制為100g/l。

19、優(yōu)選的，所述溫度控制器溫度控制器的控制范圍為10℃-70℃。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

21、1.本發(fā)明利用工業(yè)廢酸作為拜耳赤泥酸解處理的酸解液可以有效利用工業(yè)難處理的酸性廢液，為工業(yè)廢酸的資源化利用提供有效的處置途徑，同時(shí)也降低了酸解處置拜耳赤泥的成本。

22、2.本發(fā)明通過氣流循環(huán)鼓泡塔、循環(huán)氣流管及溢氣壓縮控制箱組成co2的循環(huán)利用系統(tǒng)，提高了co2的循環(huán)利用率。

23、3.本發(fā)明的溢氣壓縮控制箱通過增壓進(jìn)氣、降壓排氣及安全泄壓的三個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溢氣壓縮控制箱的全自動(dòng)系統(tǒng)控制。

24、4.本發(fā)明的氣流循環(huán)鼓泡塔通過鼓泡通氣盤、中型攪拌槳和小型攪拌槳以及大型攪拌槳的三級(jí)攪拌系統(tǒng)、溫度控制器和脈沖擾流器的共同作用，有效提升了懸浮赤泥顆粒均勻度和鼓泡碳化效率，實(shí)現(xiàn)了拜耳赤泥的高效碳活化處理。