改良大宗赤泥土壤的方法及用改良后赤泥燒制陶粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)境綜合治理農(nóng)業(yè)或林業(yè)的整地方法，以及建筑原材料的生產(chǎn)方 法，具體涉及一種改良大宗赤泥土壤的方法及用改良后赤泥燒制陶粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 一、赤泥簡(jiǎn)介
[0003] 赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣，每生產(chǎn)It氧化鋁要排出1.0-2.0t赤泥。大 量赤泥的堆存不僅侵占大量土地，而且由于赤泥顆粒細(xì)、堿含量高(赤泥漿pH值在10-14之 間）的特點(diǎn)，自然狀態(tài)下脫水周期長(zhǎng)，以致游離堿等其他有害元素滲漏;而干燥后又易造成 揚(yáng)塵，從而造成環(huán)境污染，以及存在潰壩安全隱患。以中鋁焦作公司為例，幾十年來(lái)所堆積 的赤泥已達(dá)上億噸，尾礦庫(kù)有十幾個(gè)，但目前焦作市政府已不再增批新的尾礦庫(kù)，完全靠企 業(yè)自身消納，但所消納的赤泥數(shù)量非常有限，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)營(yíng)困難。綜覽我國(guó)目前關(guān) 于赤泥綜合利用現(xiàn)狀，如2010年產(chǎn)量為3000萬(wàn)t，2015年產(chǎn)量為3500萬(wàn)t; 2010年綜合利用量 為120萬(wàn)t，利用率僅為4% ;2015年計(jì)劃綜合利用量為700萬(wàn)t，其綜合利用率也僅為20%。雖 然我國(guó)對(duì)赤泥大宗開發(fā)利用研究起步較晚，但已經(jīng)在赤泥提鐵、赤泥制作硅鈣肥、赤泥膠結(jié) 充填礦山采空區(qū)、赤泥用作處理酸性廢水的混凝劑、赤泥用作水泥及建筑磚的添加劑、赤泥 用作保溫耐火材料、用赤泥制作微晶玻璃等方面取得了許多進(jìn)展。
[0004] 目前，雖然赤泥材料已在諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用，但其消耗量仍相當(dāng)有限，大量赤泥仍 然棄置在堆場(chǎng)無(wú)法處置，成為區(qū)域生態(tài)環(huán)境的盲區(qū)，所以對(duì)赤泥土壤進(jìn)行改良的技術(shù)方法 應(yīng)運(yùn)而生。該法一方面能低成本大量消納赤泥，另一方面則能緩解黏土類資源日益短缺的 尷尬局面。
[0005] 根據(jù)我國(guó)土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)N含量〈0.06 %，K2〇含量〈0.1 %，P205含量0.02 % - 0.04%時(shí)，肥力等級(jí)為極低級(jí)。經(jīng)過(guò)分析，赤泥肥力在極低級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以下。赤泥的強(qiáng)度堿化，會(huì) 擾亂植物根系正常的生理活動(dòng)(如原生質(zhì)變性、養(yǎng)分外流、酶鈍化等），影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸 收，所以大多數(shù)植物都不適宜在赤泥土壤中生長(zhǎng)，而在弱酸、中性、弱堿性土壤中，一般植物 都能正常生長(zhǎng)。正常的土壤酸堿性是土壤生態(tài)肥力的重要方面，因此，為了使赤泥成為某些 植物適宜的生長(zhǎng)介質(zhì)，必須對(duì)其進(jìn)行必要的基質(zhì)改良。
[0006] 另一方面，陶粒是近幾年我國(guó)發(fā)展最快的新型建筑材料之一。陶粒以其低導(dǎo)熱系 數(shù)及優(yōu)良的保溫隔熱性能、良好的吸聲隔聲性能，耐高溫、抗老化、耐酸堿、環(huán)保節(jié)能、抗震、 耐久性好，以及活性高、多微孔、大比表面積和強(qiáng)吸附能力等一系列優(yōu)點(diǎn)，不僅被廣泛應(yīng)用 在建筑領(lǐng)域，而且在環(huán)境工程的污水處理等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。目前我國(guó)生產(chǎn)陶 粒的原料主要來(lái)源于頁(yè)巖、粘土、煤矸石、沸石、污泥等非金屬礦物或尾礦，因此，要增大開 發(fā)固體廢棄物陶粒的比例，使陶粒的原料結(jié)構(gòu)變得合理，使其朝著綠色化方向發(fā)展。
[0007] 二、赤泥土壤改良的現(xiàn)有技術(shù)方案
[0008] (1)專利CN1275884C[1]采用氟石膏和泥炭對(duì)高堿性的赤泥進(jìn)行改良，使赤泥成為 適宜植物直接生長(zhǎng)的"土壤"，改良后的赤泥也可作為某些酸性固廢物堆場(chǎng)或石山綠化的客 土來(lái)源。
[0009] (2)專利CN100522400C[2]利用糠醛渣對(duì)赤泥進(jìn)行改良，經(jīng)過(guò)改良的赤泥可用作為 礦山復(fù)墾或垃圾填埋的綠化用土。
[0010] (3)專利CN104262059A[3]以電解錳渣為主對(duì)赤泥進(jìn)行處理，以電解錳渣的酸性中 和赤泥的堿性，以廢治廢，低成本地使兩種廢棄物的pH值都調(diào)回到適宜植物生長(zhǎng)的正常范 圍。
[0011] (4)專利CN103922846A[4]以三合一發(fā)酵劑釀造的綠肥營(yíng)養(yǎng)液，并用100倍水稀釋 后，對(duì)深耕40cm后的鹽堿地進(jìn)行澆灌的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)鹽堿地土壤改良。
[0012] (5)專利0價(jià)017872864[5]以赤泥：熟石灰:城市污泥:沸石=10:1~2:6~12:3~6 (質(zhì)量比）作為土壤改良劑。
[0013] (6)專利CN103773380A[6]以發(fā)酵棉桿、磷石膏和硫磺作為棉田鹽堿地的改良劑。
[0014] (7)專利CN104255102Am將煙桿風(fēng)干、破碎、碳化處理后作為生物質(zhì)碳，實(shí)現(xiàn)對(duì)植 煙土壤改良的方法。
[0015] (8)專利CN1021344814B[8]以沼澤紅假單胞菌、膜醭畢赤酵母菌、干酪乳桿菌、細(xì)黃 鏈霉菌與海藻復(fù)合培養(yǎng)而成的新型生物活菌劑，并通過(guò)添加適量的腐質(zhì)酸、有機(jī)質(zhì)、活性沸 石粉及糖蜜，再經(jīng)發(fā)酵后及其發(fā)酵產(chǎn)物干燥處理，然后用途鹽堿土壤的改良劑。
[0016] (9)專利CN100522400C[9]通過(guò)赤泥：糠醛渣=(50% ~70% ): (30% ~50% )(體積 比)對(duì)赤泥進(jìn)行改良。
[0017] (10)專利CN101724404B[1Q]主要通過(guò)赤泥和熟石灰混合，并利用植物和化學(xué)聯(lián)合 修復(fù)方法，對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)。
[0018] (11)專利0似037161351][11]提出了燒結(jié)法赤泥堆場(chǎng)邊坡的生態(tài)修復(fù)方法。它是以 邊坡為最底層，自下而上依次為土壤改良層、鈉基膨潤(rùn)土防水毯，基材層、種子層、保護(hù)層， 通過(guò)各層間相互作用，構(gòu)建一個(gè)生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，有效恢復(fù)燒結(jié)法赤泥堆場(chǎng)邊坡的土壤生態(tài) 環(huán)境
[0019] (12)專利CN 101032203B[12]提出了赤泥堆場(chǎng)邊坡鋪設(shè)生長(zhǎng)基質(zhì)的施工方法，主要 通過(guò)鏟除表層風(fēng)化層，并把坡面鏟平，然后噴灑酸性溶液;再通過(guò)構(gòu)筑基礎(chǔ)固定框架的方 法，向內(nèi)填充攪制好的生長(zhǎng)基質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的方法。
[0020] (13)專利CN104255217A[13]主要通過(guò)將裸露的赤泥堆上簡(jiǎn)單覆蓋宜耕土壤后，將 皇竹草和細(xì)葉結(jié)縷草進(jìn)行混合種植并合理布局種植生產(chǎn)模式，從而實(shí)現(xiàn)赤泥壩場(chǎng)的綠化和 穩(wěn)定問(wèn)題。
[0021] (14)專利0附02992357六[14]通過(guò)將赤泥制漿，然后再通過(guò)沉降，分離出堿液和固體 渣料，堿液通過(guò)反滲透水系統(tǒng)處理分離得到水和濃堿液，在濃堿液中加入草酸反應(yīng)后進(jìn)行 沉降，得到混合稀土草酸鹽，分離出離子型重稀土元素，以及碳酸鈉和碳酸鉀溶液。
[0022] (15)專利-CN102618292A[15]采用無(wú)機(jī)酸與赤泥進(jìn)行反應(yīng)，能夠除去分布在赤泥孔 道中不利于固定磷的物質(zhì)，使孔道得到疏通，同時(shí)無(wú)機(jī)酸中體積較小的氫離子能夠置換赤 泥層間的陽(yáng)離子，使孔道進(jìn)一步被疏通，利于磷在赤泥中擴(kuò)散，進(jìn)一步促進(jìn)了對(duì)土壤中磷的 固定，從而更好地控制土壤中磷的流失。
[0023] (16)專利CN1620850A[16]通過(guò)鹵水輔以H+飽和沸石調(diào)控赤泥的pH值的方法，再利用 復(fù)合化肥、城市污泥、銨飽和沸石和鉀飽和沸石增加土壤供肥，利用調(diào)配好的赤泥土壤進(jìn)行 植草。
[0024] (17)專利CN103408204A[17]采用氟石膏（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%~50%)將赤泥泥漿調(diào)整 為液固比為5~10;然后在反應(yīng)容器中攪拌并加壓加熱40min~120min，攪拌速度為lOOrpm ~200rpm，壓力為l.OMPa~1.6MPa，反應(yīng)溫度為40°C~100°C，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拜耳法赤泥進(jìn)行 脫堿的方法。
[0025] (18)專利CN102668836B[1S]主要通過(guò)清除赤泥堆表層風(fēng)化土后，再用硫酸稀釋液 酸洗坡面方法改良赤泥土壤，最后通過(guò)其他施工措施實(shí)現(xiàn)對(duì)赤泥堆場(chǎng)進(jìn)行綠化。
[0026] (19)專利0價(jià)022060244[19]主要將粉碎的磷石膏：赤泥:水=(2~3):(4~6):(80 ~150)(質(zhì)量比）進(jìn)行混合均勻，并往復(fù)振蕩或攪拌1.5h~2h;靜置后倒出上清液，沉淀物晾 干即實(shí)現(xiàn)赤泥快速脫堿的目的。
[0027] 與本發(fā)明相比，以上對(duì)赤泥改良的方法，要么方法復(fù)雜，要么具有二次污染的可能 如文獻(xiàn)[3,10,12,16,18]，是因?yàn)橹T如城市污泥、原重金屬污染土壤、稀硫酸的加入等，對(duì)土 壤中的重金屬無(wú)法固化，以及硫酸對(duì)土壤的復(fù)雜作用等。
[0028] 三、赤泥制備相關(guān)建筑材料的現(xiàn)有技術(shù)方案
[0029] (20)專利CN 103130455A[2()]主要是將赤、粉煤灰、石灰或水泥、磷酸錳、磷酸鋁、 磷石膏、AFB固化劑、石灰、水泥等材料按一定比例和一定工藝，通過(guò)混合攪拌成赤泥混凝 土。
[0030] (21)專利CN 102838282B[21]主要是將赤泥、廢玻璃和發(fā)泡劑按一定比例混合后， 經(jīng)球磨到一定細(xì)度后，再經(jīng)發(fā)泡、退火處理得到高強(qiáng)度赤泥泡沫玻璃產(chǎn)品。
[0031] (22)專利CN 102850040B[22]主要是將透輝石、萊陽(yáng)土、蒙陰長(zhǎng)石、萊蕪長(zhǎng)石、生焦、 高密瓷石、赤泥、廢坯按一定比例和一定生產(chǎn)工藝燒制而成建筑陶瓷。
[0032] (23)專利CN 104496191A[23]主要是將赤泥、生石灰、硅石粉和粉煤灰按一定比例 混合后成球，晾干后再與白云石和焦炭混合，經(jīng)熔融后通過(guò)離心機(jī)成纖，再通過(guò)粘結(jié)劑制成 絮狀礦物棉，進(jìn)而制成巖棉制品。
[0033] (24)專利CN 104387701A[24]主要是將聚氯乙烯、赤