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赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的物相组成及水化性能

赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的物相组成及水化性能

赵宏伟1,李金洪1,刘 辉2

(11中国地质大学矿物材料国家专业实验室,北京 100083;

21山东铝业股份有限公司,山东淄博 255052)

  摘 要:以赤泥为主要原料,经配方设计,在1300℃条件下烧制硫铝酸盐水泥熟料。运用X 粉晶衍射(XRD )和扫描电镜

(SEM )等手段,对水泥熟料形成历程、水化产物进行分析。结果表明,水泥熟料有较好的易烧性,熟料主要矿物发育良好。水化产

物以花瓣状或片状的AFm 、短柱状的AFt 及C 2S 2H 等胶体为主,浆体结构致密。水泥净浆试块强度测试结果表明,1d ,3d ,28d 龄期的抗压强度分别为42MPa ,50MPa ,65MPa ,抗折强度分别为810MPa ,815MPa ,1215MPa ,早期强度较高且增进稳定。

关键词:环境工程;赤泥;水泥熟料;硫铝酸盐

中图分类号:X758;TQ17217;TF821 文献标识码:A  文章编号:1001-0211(2006)04-0119-05

收稿日期:2006-05-16

基金项目:国家自然科学基金资助项目(40602008);

矿物材料国家专业实验室基金项目(A05005)

作者简介:赵宏伟(1983-),男,陕西眉县人,助教,主要从事非金

属矿物材料等方面的研究。

  赤泥是工业氧化铝生产中排放的高碱性泥浆

(p H 10~1215),化学成分极其复杂,属于工业有害废渣[1]。每生产1t 氧化铝约排放110~116t 赤泥,全世界每年赤泥排放量约为6600万t [1-2],我国赤泥年排放量高达300万t ,当前赤泥的利用率仅为15%左右[3]。因此,赤泥的治理与综合利用问题已

引起国内外普遍关注,是目前铝工业急需解决的重要课题之一。近年来,赤泥用于水泥、混凝土方面的研究,获得了较好的成果[4-9],但因赤泥的含碱R 2O (即Na 2O +K 2O )较高(一般在215%~310%),不能直接大量作为烧制普通硅酸盐水泥熟料的原料,大部分是作为水泥或混凝土等胶凝材料的性能调节型辅助胶凝组分掺杂。据文献的研究,与硅酸盐水泥相比,碱对硫铝酸盐水泥的影响要小,可以利用高碱原料或工业废渣生产硫铝酸盐水泥

[10]

。Manesh

Singh 等人曾经做过赤泥烧制硫铝酸盐水泥的尝

试[1-2,11]。在已有研究的基础上,探索利用赤泥直接作为原料,制备硫铝酸盐水泥,获得了较好的性能,使赤泥的直接利用率可提高到40%左右。

1 实验方法

111 试验原料

试验用赤泥为山东铝业公司烧结法生产氧化铝冶炼过程中排出堆放的陈赤泥,呈棕黄色板结块状,

经105℃充分干燥,粉磨过74

μm 筛密封备用。石灰石取自北京市门头沟区军庄镇石灰石矿山,矾土由首钢耐火材料厂提供。赤泥、石灰石、矾土的化学成分见表1。硫酸钙由北京化学试剂厂生产,为分析纯。力学性能测试对比试验采用425标号的锏牌快硬硫铝酸盐水泥,由北京赛阳特种水泥公司生产。

表1 原料的化学组成(w i /%)

Table 1 Chemical composition of raw materials 原料CaO SiO 2Fe 2O 3/FeO

Al 2O 3MgO Na 2O 石灰石

5315221820101012201470102赤 泥351141811413133714211322123矾 土0111211411159215301050106原料K 2O P 2O 5TiO 2MnO Loss Total 石灰石010*********<010143108100132赤 泥01460123313501051718799157矾 土

0106

0119

3176

<0101

0120

100125

112 配料设计及试样制备

赤泥中铁含量较高,拟设计该硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物为C 4A 3 S (C 代表CaO ,A 代表Al 2O 3, S 代表SO 3,S 代表SiO 2,下同)、C 2S (S 代表SiO 2,下同)和C 4AF (F 代表Fe 2O 3,下同),设计熟料的矿物

组成及原料配比见表2,化学组成见表3。表2 设计熟料的矿物组成与原料配比(w i /%)

Table 2 Mineral composition of designed clinker and raw materials 试样

编号设计矿物组成C 4A 3 S C 2S C 4AF

原料配比

赤泥石灰石
矾土硫酸钙Z 2160241640134261422219810126Z 225630143713930149221719141Z 235236123410234173221438182Z 244842103016039114221108116Z 25

赤泥石灰石矾土硫酸钙Z 2160241640134261422219810126Z 225630143713930149221719141Z 235236123410234173221438182Z 244842103016039114221108116Z 25

44

48

8

26189

43189211767146

第58卷 第4期2006年11月                

有 色 金 

赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的物相组成及水化性能

属Nonferrous Metals                 Vol 158,No 14

    November 2006

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