利用拜耳法赤泥制备免烧路面砖及其性能研究

拜耳法赤泥填筑路基的工程技术分析【摘要】工业生产废渣的再利用是减小资源压力、节约工程成本、加速可持续发展社会建设的重要措施与方法。

拜耳法赤泥是工业制取氧化铝所产生的残渣废料，其经化学处理后的物理力学特性对于高速公路路基而言具有良好的适用性，但实际应用中亦会对环境产生影响。

故在此背景下对拜耳法赤泥填筑路基的工程技术进行分析，寻找其在实际应用与环境保护两者间的最优解，所得经验与结论为路基工程提供参考。

【关键词】拜耳法赤泥；路基；工程技术引言金属铝是社会生产和日常生活中的必需品。

近几十年来，随着我国工业制造的发展，人民生活水平的提高，对铝制品的需求也愈发增大。

但目前工业铝的生产过程中，往往伴随着及大量拜耳法赤泥的产生。

已有资料显示，我国拜耳法赤泥年排放量超过8000万吨，其处理方法一般为干式堆放，不仅占用大量的土地资源，而且因其自身特性也会对环境造成不良影响。

拜耳法赤泥是高速公路路基填筑的理想材料，经化学处理将其中有害金属离子加以抑制后，不但具有良好的承载性能，且可将其对环境的影响降到最低，满足路基填筑材料的技术要求。

本工程技术的应用可以实现拜耳法赤泥的资源化利用，减少土地浪费，节约经济成本，加速可持续发展社会和环境友好型社会的建设。

1.拜耳法赤泥的工程特性赤泥可因碱性冶铝生产工艺的差别，分为拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥三种。

其中拜耳法赤泥作为强碱溶液析出铝元素后的浆状废渣，其主要成份为氧化铁、氧化铝、二氧化硅、氧化钙、铝酸钠等，此外还包含微量的有色金。

而上述元素总中又以氧化铁和氧化铝的占比最大，二者总占比可达到总质量的50%以上，故拜耳法赤泥一般呈现出赤色或褐色。

拜耳法赤泥中颗粒的粒径较小，超90%的粒径介于1.0~10.0μm之间，具有由聚凝体、集粒体和团聚体三级结构构成的胶结孔架状结构，这也使得其一般多具有较大的比表面积。

同时拜耳法赤泥中富含携带电荷的矿物成份，比重一般在3.0上下，具有较强亲水性，颗粒结合水膜的厚度较大，堆场库存中的拜耳法赤泥天然含水率可达35%以上。

第3期矿产综合利用2019年6月Multipurpose Utilization of Mineral Resources・7・赤泥制备免烧砖的研究现状及技术要点探讨李建伟，马炎，张春光，单雪强，刘亚东，马挺（河南建筑材料研究设计院有限责任公司，河南郑州450052）摘要：对赤泥制备免烧砖的研究现状进行了系统的总结和评述，提出赤泥免烧砖存在以下问题：水泥用量在10-20%,成本较高；赤泥免烧砖存在不同程度的泛霜问题；赤泥免烧砖的放射性较高，限制了其应用范围。

为从本质上解决赤泥的应用困境，笔者探讨了上述问题的解决途径，并给出以下建议：将赤泥进行脱碱除盐处理；将脱碱赤泥进行热激发并与重晶石粉、矿渣等一起进行机械活化；混料过程中通过加入激发剂激发赤泥本身的潜在活性等。

关键词：赤泥免烧砖；激发；放射性doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2019.03.002中图分类号：TD989文献标志码：A文章编号：1000-6532（2019）03-0007-04氧化铝工业尾矿中会产生大量的赤泥，而每生产It氧化铝，会附带产出1~1.2t的赤泥。

中国是全球最大的氧化铝生产国，氧化铝的年产量达到3000万t,截止到2012年，赤泥累计堆积量已将近4亿t⑴。

随着氧化铝工业的发展和铝土矿品位的下降，赤泥产出量将愈来愈大，巨大的产出量使赤泥处理问题在中国显得尤为突出。

大部分的赤泥不能被有效地利用，只能依靠大面积的堆场堆放，不但占用了大量的土地，而且赤泥中的碱向下渗透，会造成地下水和土壤的污染，同时赤泥的高放射性对周边环境也会造成严重的破坏（妙，因此目前迫切需要探索岀赤泥的大宗无害化处理途径，如果能利用赤泥制备新型墙材免烧砖，不仅能变废为宝，还能减轻环境压力，是一个非常有意义的研究方向。

1赤泥免烧砖的研究现状赤泥的主要矿物组成为钙钛矿、硅酸二钙、霞石和方解石等，另外还含有少量的赤铁矿、铁铝酸钙固溶体、硅酸镁钙、含水铝硅酸钠等矿物成分⑷。

赤泥陶粒粉煤灰免烧免蒸压砖性能的研究的开题报告一、研究背景及意义目前，免烧免蒸压砖作为一种新型环保材料，受到越来越多的关注和重视。

然而，免烧免蒸压砖的生产需要使用大量的天然资源和高温烧结设备，这不利于环境保护。

因此，开发一种无需高温烧结的免烧免蒸压砖，具有减少能源消耗和保护环境的显著作用。

赤泥陶粒和粉煤灰是两种常见的工业废弃物，利用这两种废弃物作为主要原料，制备免烧免蒸压砖，既能减少对环境的污染，又能降低生产成本，是一种具有很大潜力的环保材料。

因此，我们将对赤泥陶粒和粉煤灰免烧免蒸压砖的性能进行研究和探索，以期为环保材料的开发和生产提供技术支持。

二、研究内容本文将探索以下几方面内容：1. 进行赤泥陶粒和粉煤灰的物理化学性质测试，以确定其可作为免烧免蒸压砖生产的合适原料。

2. 设计不同比例的赤泥陶粒和粉煤灰配方，并对其加工工艺进行研究和优化。

3. 对样品进行压力试验、耐磨试验、吸水率测试等性能测试，探究其力学性能、耐久性能和吸水率等指标。

4. 通过对样品结构和微观组织的分析和观察，分析赤泥陶粒和粉煤灰免烧免蒸压砖的制备机理和适用范围。

三、研究方法1. 对赤泥陶粒和粉煤灰进行物理化学性质测试，采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积测试仪(BET)等分析测试方法。

2. 设计合适比例的原料，控制参数进行生产，并对样品进行力学性能、耐久性能、吸水率等性能测试。

3. 通过样品的断面、微观结构和SEM等方法对样品进行结构及微观组织分析。

四、预期成果1. 对赤泥陶粒和粉煤灰的物理化学性质进行测试和评价，确定其可用性。

2. 优化配方和加工工艺，制备出免烧免蒸压砖样品。

3. 测试样品的力学性能、耐久性能、吸水率等性能表现。

4. 对免烧免蒸压砖的制备机理和适用范围进行探究。

五、进度安排本研究计划为期3个月，进度安排如下：第1个月：对赤泥陶粒和粉煤灰进行物理化学性质测试，确定其可用性。

第2个月：设计合适比例的原料，控制参数进行生产，对样品进行性能测试。

利用赤泥研制低温快烧瓷质外墙砖摘要:赤泥综合利用对于我国乃至世界铝工业的可持续性发展具有重要意义。

文章利用赤泥为主要原料,采用复合熔剂配方,研制出了赤泥质低温快烧瓷质外墙砖,其烧成温度为 1 160～1 170℃,烧成周期为37 min,各项性能指标符合GB/T 4100-2006《陶瓷砖》要求。

关键词:赤泥;瓷质外墙砖;低温快烧;复合熔剂赤泥是从铝土矿中提取氧化铝之后产生的废渣,因多呈红色,故被称为赤泥。

据统计,世界上氧化铝工业每年产生的赤泥超过7 000万t。

而2008年中国的赤泥产生量就超过了2 000万t,并呈逐年增加之势。

在我国赤泥的处理主要是筑坝堆存,这不仅需要侵占大片的土地,而且对周边的水体、土壤、大气等造成严重污染[1]。

随着我国经济建设步伐的加快,环保问题受到全社会的关注,赤泥的综合治理已成为人们所关注的焦点之一。

其中利用赤泥开发生产各种材料引起了人们的广泛重视。

对赤泥加以利用不仅能节约能源,创造可观的经济价值,变废为宝,还能减少这些废渣对环境的危害,实现我国的可持续发展战略[2,3]。

我们通过对赤泥的成分进行分析并做了大量的实验工作,研究表明:利用赤泥研制一次快烧瓷质外墙砖这一思路是可行的,而且也已取得初步的成效。

如果进行下一步的推广,经济效益会十分显著。

1坯体原料1.1赤泥实验所用的赤泥采集于义煤集团义翔铝业公司。

该公司赤泥是拜耳法生产氧化铝所产生的赤泥,为一种深红色的土状物,其D50为3.25μm,粒径较细,具有一定的可塑性,堆存时间较长而风化以后,其可塑性变差。

实验中,可以干料计量进行配方的确定。

经X光衍射分析,赤泥主要矿物组成为:水化石榴石、钙霞石、钙钛矿、一水硬铝石及伊利石等。

赤泥的化学组成见下表1。

1.2 坯用原料选用原料有赤泥、滑石、珍珠岩、紫木节、九里矸、瓷石粉,石英、萤石粉等。

其中九里矸产于河南焦作,是一种成分较为复杂薄层状层解理的粘土岩,它是地面低温、低压的环境下,主要受外力的影响形成。

第11卷㊀第8期环境工程学报Vol.11,No.82017年8月Chinese Journal of Environmental Engineering Aug .2017收稿日期:2016-06-29;录用日期:2016-09-26第一作者:任孟杰(1992 ),女,硕士研究生,研究方向:固体废弃物的无害化及资源化处置㊂E-mail:838593199@∗通信作者,E-mail:kehanba@利用拜耳法赤泥和氟化钙污泥制备烧结砖块任孟杰,郭焱∗西安交通大学能源与动力工程学院,西安710049摘㊀要㊀拜耳法赤泥是用氢氧化钠溶解铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体废弃物㊂针对拜耳法赤泥的强碱性㊁重金属含量高等特点,提出了一种利用酸性氟化钙污泥进行共同烧制砖块的方法㊂以砖块的氟离子浸出量㊁铬离子浸出量㊁抗压强度㊁砖块密度及烧失量5个变量为评价指标,利用主成分分析法对五个指标进行综合评分,并研究了以氟化钙污泥与赤泥比,黏土添加量㊁铝灰添加量㊁黏结剂添加量㊁烧结温度为自变量对综合评分的影响㊂利用响应面法(RSM)对实验数据进行分析,得出最佳实验条件依次为氟化钙污泥与赤泥比=61.1%,黏土添加量=21.4%,铝灰添加量=15%,黏结剂添加量=2.5%,烧结温度=1000ħ㊂此条件下所得砖块对应的氟离子浸出量为0.33mg㊃L -1,铬离子浸出0.034mg㊃L -1,抗压强度5.73MPa,烧失量9%,砖块密度1.07g㊃cm -3㊂可用做非承重砖㊂关键词㊀拜耳法赤泥;氟化钙污泥;综合评分的计算;响应面分析法中图分类号㊀X789㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀1673-9108(2017)08-4797-06㊀㊀DOI ㊀10.12030/j.cjee.201606212Using Bayer red mud and calcium fluoride sludge to make co-fired bricks REN Mengjie,GUO Yan ∗College of Energy and Power Engineering,Xi an Jiaotong University,Xi an 710049,ChinaAbstract ㊀The Bayer red mud is a solid waste generated in the alumina production process by the sodium hy-droxide dissolving bauxite ing Bayer red mud and acidic calcium fluoride sludge to make co-fired bricks was proposed in this study to eliminate the Bayer red mud with high alkalinity and heavy metal content.Five variables (amount of fluoride ion leaching,amount of chromium ion leaching,compression strength,igni-tion loss of brick,and density)and the main component analysis method were used to calculate the composite score of these five indicators.The effect of independent variables (mass ratio of calcium fluoride sludge and red mud,dosage of clay,aluminum ash dosage,added amount of binder,and sintering temperature on composite score)on the composite score was also studied.Response surface methodology was used in the analysis of experi-mental data and the optimum conditions were determined (i.e.,the mass ratio of calcium fluoride sludge and red mud =61.1%,dosage of clay =21.4%,aluminum ash dosage =15%,added amount of binder =2.5%,sintering temperature =1000ħ).Under these conditions,the co-fired bricks had the following properties:the amount of fluoride ion leaching:0.33mg㊃L -1,the amount of chromium ion leaching:0.034mg㊃L -1,com-pressive strength:5.73MPa,ignition loss rate:9%,and the brick density:1.07g㊃cm -3.The bricks with these properties can be used as non-load-bearing bricks.Key words ㊀Bayer red mud;calcium fluoride sludge;composite score calculation;response surface methodology ㊀㊀赤泥是生产氧化铝过程中产生的固体废弃物,拜耳法赤泥是通过强碱氢氧化钠溶解铝土矿生产氧化铝时剩余的残渣[1]㊂拜耳法赤泥的碱性极强,pH 为10~12,其附液的pH 更是高达13~14[2-3]㊂目前我国80%左右的氧化铝生产厂产生的赤泥都是拜耳法赤泥[4]㊂赤泥中含有非常丰富的有用物质,包括大量的氧化铁㊁氧化铝㊁氧化硅㊁氧化钙㊁氧化锌等和微量元素Ti㊁Ni㊁Cd㊁K㊁Pb 和As 等[5]㊂然而赤泥中的强碱性㊁高的重金属含量以及强的放射性是限制赤泥大规模工业化利用的主要原因㊂当前对赤泥的利用主要环境工程学报第11卷集中在工业催化剂[6]㊁混凝土㊁土壤改良剂[7]生产水泥[8]㊁砖块[9-11]㊁路面材料[12]等㊂面对2015年或将达到3.5亿t 的赤泥堆存量[13],寻求一种赤泥大规模资源化利用的途径已迫在眉睫㊂氟化钙污泥是半导体行业㊁光伏产业等生产过程中产生的含氟废水经钙盐处理产生的,氟化钙污泥由于含水率高㊁成分复杂㊁比表面积小,氟离子附着在氟化钙污泥表面易被雨水冲刷造成环境二次污染等特点,限制了其大范围的工业化利用㊂经脱水后的氟化钙污泥,当今主流的处置方法包括建材利用[14-16]㊁浮选富集含氟污泥中的氟化钙进行回用[17-18]㊁作为冶金行业的助熔剂[19-20]㊁作为飞灰稳定的添加剂[21]㊂然而这些研究中氟化钙污泥的利用率均不高,目前我国氟化钙污泥主要是以露天或厂房进行堆存,因此如何提高氟化钙污泥的利用率是现今的首要任务㊂本研究针对拜耳法赤泥的强碱性㊁重金属含量超标以及辐射性强等特点,考虑到氟化钙污泥酸性强㊁含有大量的硅酸盐等烧砖的必要成分㊂将两种污泥掺杂铝灰㊁黏结剂㊁黏土进行高温烧结制备砖块的研究㊂对实验方案进行优化,得出了利用赤泥和氟化钙烧结砖快的最佳实验条件,实验结果表明在此条件下进行烧结砖块,砖块的各项性能指标均符合烧结砖的标准,本研究以期能为后续拜耳法赤泥和氟化钙污泥的大规模工业化利用提供理论依据㊂1㊀材料与方法1.1实验材料实验中的氟化钙污泥取自苏州市某太阳能电池板生产厂,赤泥㊁铝灰取自郑州某氧化铝生产厂,黏结剂取自山东某型煤加工厂,黏土取自山西平遥㊂实验中氟离子浓度检测和铬离子浓度检测时的标液均是由国家标准样品F 和Cr 稀释而来,配制溶液的水均是去离子水㊂1.2实验方法实验以氟化钙与赤泥比㊁黏土添加量㊁铝灰添加量㊁黏结剂添加量和烧结温度为自变量,进行烧制砖块的研究,以砖块的氟离子浸出量㊁铬离子浸出量㊁抗压强度㊁烧失量和砖块密度为因变量,利用SPSS 主成分分析法对因变量进行因子综合评分,根据响应曲面(RSM)对实验结果进行分析,以寻求最优实验条件㊂氟离子浸出量的测定:将烧制成的砖块浸泡在200mL 水中48h,测定前超声5次,每次30s,此后将该浸泡砖块的水用一次性针头过滤器进行过滤,采用Dionex-500(美国,Dionex Crop)型离子色谱测定氟含量㊂铬离子浸出量的测定:将烧制成的砖块于200mL 水中浸泡48h,测定前超声5次,每次30s,将浸泡液用针头过滤器进行过滤,并用硝酸进行酸化,稀释10倍,使用电感耦合等离子体ICPE-9000(日本,岛津)进行测定㊂抗压强度采用万能材料实验机INSTRON 1195(美国)进行㊂实验中自变量的范围确定,如烧结温度的确定借助同步TG-DSC 热分析仪(德国,耐驰),而对氟化钙污泥和赤泥的理化性质的确定分别借助WJL-602型激光粒度分析仪㊁X 射线衍射仪(德国bruker)以及能谱仪(美国ORTEC)㊂2㊀结果与分析图1㊀氟化钙污泥粒度分布图Fig.1㊀Particle size distribution of calcium fluoride sludge ㊀2.1氟化钙污泥和赤泥的物相分析2.1.1氟化钙污泥的物相分析采用粒度分布仪对氟化钙污泥的粒径分布进行测定,其粒径分布如图1所示㊂氟化钙污泥的X 射线衍射图谱(XRD 图)如图2所示㊂由图1可知,氟化钙污泥的粒径分布主要集中在10μm 左右,氟化钙污泥中的游离氟离子主要分布在污泥大的比表面上,经雨水冲刷易于造成氟离8974第8期任孟杰等:利用拜耳法赤泥和氟化钙污泥制备烧结砖块图2㊀氟化钙污泥XRD 图谱Fig.2㊀XRD pattern of calcium fluoride sludge 子浸出,对周围的环境造成二次污染㊂结合图2和图3苏州某太阳能电池板氟化钙污泥的产生流程,可知氟化钙污泥中除含有氟化钙外,还含有二氧化硅等可以烧制砖块成分㊂2.1.2拜耳法赤泥的物相分析拜耳法赤泥的EDS 图㊁XRD 图分别如图4所示㊂由图4可知,拜耳法赤泥中含有硅酸盐等烧砖必须的成分㊂然而拜耳法赤泥由于其碱性强㊁放射性㊁重金属离子浓度超标等原因,限制了其在工业上的大规模利用㊂图3㊀苏州某太阳能电池板生产厂家对含氟废水的处理工艺Fig.3㊀Treatment on fluorine-containing wastewater of a solar panel manufacturer in Suzhou㊀图4㊀拜耳法赤泥的EDS㊁XRD 图Fig.4㊀EDS,XRD spectra of Bayer red mud ㊀2.2实验中各组分取值范围的确定及最终实验方案的确定2.2.1烧结砖块过程中烧结温度的确定将氟化钙污泥和赤泥过80目筛,后将其置于真空干燥箱(DZ-2BC 型)中在105ħ条件下烘干8h,取出后对氟化钙污泥和赤泥分别做差示扫描量热(DSC)分析,实验结果如图5和图6所示㊂由图5和图6可知,氟化钙污泥和赤泥在1100ħ时,DSC 曲线均下降的很快,这可能是因为氟化钙和赤泥在1100ħ时分解产生气体如氨气所致,因此烧结砖块的温度应在1100ħ以下㊂为了验证1100ħ砖块是否可以成型,分别做2组平行实验,烧制的砖块如图7所示㊂9974环境工程学报第11卷图5㊀氟化钙污泥DSC图Fig.5㊀DSC pattern of Calcium fluoride sludge㊀图6㊀拜耳法赤泥DSC图Fig.6㊀DSC pattern of Bayer red mud㊀图7㊀1100ħ烧制砖块效果图Fig.7㊀Fired bricks renderings at1100ħ㊀㊀㊀从图7烧制砖块的表面可以看出,烧制砖块的表面存在大量的气孔,这和氟化钙污泥与赤泥的DSC曲线在1100ħ下降很快相吻合㊂2.2.2烧结砖块氟化钙污泥和赤泥掺混比例的确定对氟化钙污泥和赤泥两种成分以不同的比例加水进行混合,实验中发现,随着赤泥用量逐渐增多,湿坯的可塑性逐渐变差,当赤泥的添加量超过氟化钙污泥的3倍时,湿坯经加压成型,再退去压力时,湿坯出现溃散现象㊂而随着氟化钙污泥量的增加,湿坯的可塑性明显好转,对应湿坯的强度下降,当氟化钙污泥的添加量超过赤泥添加量的3倍时,湿坯经施压成型后,退去压力时湿坯由于太软而不能成型㊂经过以上实验最后确定氟化钙和赤泥的添加比例为1ʒ3~3ʒ1之间㊂2.2.3以拜耳法赤泥和氟化钙污泥为主要成分进行烧结砖块实验方案的确定烧结法赤泥因其含有大量的CaO和SiO2等物质,为烧结利用提供了可能㊂相比于烧结法赤泥,拜耳法赤泥因其碱性强㊁重金属含量超标㊁成分复杂等原因,使得直接烧结利用变得困难㊂因此实验中将碱性的拜耳法赤泥和酸性的氟化钙污泥作为主体,辅以铝灰㊁黏土㊁黏结剂进行烧制砖块的研究㊂为描述方便,将A记为氟化钙污泥与赤泥的掺混比,B为黏土的质量,C代表铝灰添加量,D表示黏结剂添加量,E表示烧结温度,最终得到的各成分的添加比例为A52.5%~77.5%,B15%~25%,C5%~15%,D 2.5%~7.5%㊂2.3实验数据处理实验以A氟化钙污泥与赤泥比㊁B黏土添加量㊁C铝灰添加量㊁D黏结剂添加量㊁E烧结温度为自变量,以烧结砖块的氟离子浸出量㊁铬离子浸出量㊁抗压强度㊁砖块烧失量㊁砖块密度为因变量进行烧结砖块最佳配比的探讨㊂2.3.1对因变量进行综合评分由于实验中的因变量多,因此考虑为因变量进行综合评分㊂利用SPSS进行主成份分析,最后计算因子的综合评分㊂其中综合评分的模型如式1Z=w1f1+w2f2+w3f3+ (1)式中:Z为因子的综合得分;w i为主成分i的权重;f i为主成份i的得分㊂2.3.2实验数据的拟合以Z为因变量,A㊁B㊁C㊁D㊁E,为自变量进行二次拟合,拟合方程如式2Z=0.16-0.24A-0.12B+0.072C-0.13D-0.27E+0.002812AB-0.073AC+0.09AD+ 0084第8期任孟杰等:利用拜耳法赤泥和氟化钙污泥制备烧结砖块0.002812AE +0.013BC -0.009062BD +0.064BE +0.059CD -0.12CE +0.018DE -0.14A 2+0.061B 2-0.011C 2-0.062D 2-0.058E 2(2)对该模型进行显著性分析,由于0.05>prob =0.0010>F ,因此由F 检验可知该模型极为显著㊂图8㊀因素对结果的扰动曲线Fig.8㊀Disturbing trend of factors results ㊀2.3.3利用RSM 判断自变量的显著性由F 值检验可知,对实验结果影响的显著性先后顺序为E >A >D >B >C㊂该影响的顺序也可以由图8的因素扰动水平图看出㊂2.3.4实验最优条件的确定结合自变量对实验结果的显著性影响顺序和交互项的影响,由图9的3D 曲面可以最终计算出实验的最优条件为A =61.1%,B =21.4%,C =15%,D =2.5%,E 为1000ħ㊂此时对应的氟离子浸出量为0.33mg㊃L -1,铬离子浸出0.034mg ㊃L -1,抗压强图9㊀C ˑE 交互作用图Fig.9㊀C ˑE interaction diagram ㊀度5.73MPa,烧失量9%,砖块密度1.07g ㊃cm -3㊂该烧结砖的抗压强度达到MU20(5.15MPa),符合非承重墙体材料抗压强度指标的国家标准㊂按照优化后的实验方案进行实验,由实验结果可知其中的铬离子浸出量㊁氟离子浸出量均大量降低,这可能是因为氟化钙污泥和拜耳法赤泥在高温烧结的过程中出现了离子交换,发生了新的化学反应,重金属Cr 和氟离子分别被固定在新生成的晶格中,因此烧结砖块的水性浸出实验结果中铬离子和氟离子的浓度得以改善[19]㊂3　结论1)由氟化钙污泥的粒度分布图可知,氟化钙污泥的粒径小,比表面积大,因此游离的氟离子主要富集在氟化钙污泥的表面㊂由XRD 图结合实际产生氟化钙污泥的流程图可知,氟化钙污泥中含有烧结砖块所需的硅酸盐成分㊂2)对拜耳法赤泥进行EDS 和XRD 分析,结果表明赤泥中含有烧结砖块所需的硅酸盐成分㊂但拜耳法赤泥的碱性高,不宜直接烧砖㊂3)将碱性的拜耳法赤泥和酸性的氟化钙污泥进行掺混,辅以铝灰㊁黏结剂㊁黏土进行烧结砖块的研究,以砖块的氟离子浸出量㊁铬离子浸出量㊁抗压强度㊁砖块密度㊁烧失量为因变量判断烧制砖块的研究,采用主成份分析法对因变量进行综合评分㊂4)利用RSM 对实验结果进行分析,并检验出自变量与综合评分之间的二次拟合显著性良好㊂结合自变量的显著性顺序和交互项的3D 曲面,计算出实验最优的条件为氟化钙污泥与赤泥比=61.1%,黏土添加量=21.4%,铝灰添加量=15%,黏结剂添加量=2.5%,烧结温度为1000ħ㊂此时对应的氟离子浸出量为0.33mg㊃L -1,铬离子浸出0.034mg ㊃L -1,抗压强度5.73MPa,烧失率9%,砖块密度1.07g ㊃cm -3㊂可用做非承重砖㊂参考文献[1]朱军,兰建凯.赤泥的综合回收与利用[J].矿产保护与利用,2008(2):52-54[2]钟晨.赤泥建材中碱的稳定化基础研究[D].昆明:昆明理工大学,2014[3]戚焕岭.氧化铝赤泥处置方式浅谈[J].有色冶金设计与研究,2007,28(2):121-12510842084环境工程学报第11卷[4]许峰农.河南省低温拜耳法氧化铝生产工艺应用研究[D].郑州:郑州大学,2011[5]许智芳,苏爱玲,张新峰,等.氧化铝赤泥的综合回收及利用现状[J].山东冶金,2010,32(3):8-12[6]ALVAREZ J,ROSAL R,SASTRE H,et al.Characterization and deactivation studies of an activated sulfided red mud used as hydrogenation catalyst[J].Applied Catalysis A:General,1998,167(2):215-223[7]SILVA FILHO E B,ALVES M C M,MOTTA M D.Red mud:An environmental problem in alumina industry[J].Matéria, 2007,12(2):322-338[8]朱强,齐波.赤泥的综合利用[J].轻金属,2009(8):7-10[9]邢国,焦占忠.利用赤泥㊁粉煤灰研制免蒸免烧砖[J].稀有金属与硬质合金,1993(S1):154-155[10]杨爱萍,苏长江,何静华.赤泥粉煤灰砖的研制[J].轻金属,1996(8):17-18[11]张培新,阎加强.赤泥制作瓷质砖黑色颗粒料的研究[J].矿产综合利用,2000(3):41-43[12]刘少名.赤泥的综合利用[D].沈阳:东北大学,2011[13]顾明明.Al2O3赤泥综合利用关键技术研究进展[J].轻金属,2014(4):10-11[14]RAO S M,REDDY B V,LAKSHMIKANTH S,et al.Re-use of fluoride contaminated bone char sludge in concrete[J].Journal of Hazardous Materials,2009,166(2-3):751-756[15]LEE T C,LIU F J.Recovery of hazardous semiconductor-industry sludge as a useful resource[J].Journal of Hazardous Ma-terials,2009,165(1-3):359-365[16]林青,李延报,兰祥辉,等.CaF2对硅酸三钙的制备及其生物活性的影响[J].无机化学学报,2008,24(12):1937-1942[17]陆朝阳,王梦乔,姚琪,等.一种含氟废水处理及其产生的含氟污泥资源化利用的方法:,CN103848522A[P].2014[18]林冰.CaF2污泥制备介孔材料及其对污染物吸附性能的研究[D].厦门:华侨大学,2014[19]HSIUNG J S,HUANG Y C,LI K C,et al.Study on the influence of additives in an industrial calcium fluoride and water-works sludge co-melting system[J].Journal of Environment Management,2007,84(4):384-389[20]于连成.一种浮法玻璃生产用助熔剂及其制备方法:中国.104829124[P].2015-08-12[21]王斌远.含氟含铬废水及含铬废渣的综合处理处置研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2014。

高铁拜尔赤泥综合利用研究赤泥是用铝土矿生产氧化铝过程中产生的废弃物。

随着铝工业的不断发展，目前全世界每年产生约8000万t赤泥。

大量的赤泥未得到充分的利用和处理。

赤泥堆放占用大量土地，造成土地碱化、地下水污染。

综合利用赤泥是铝工业生产一项函待解决的课题。

我国氧化铝资源储量丰富，目前已探明的储量已超过23亿吨，远景储量可达40亿吨，居世界第四位。

近几年来，随着铝工业的迅猛发展，每年我国的赤泥排放量已达500万t。

开展赤泥的综合利用研究对充分利用我国铝土矿资源的优势，加快我国社会主义建设进程，推动铝工业循环经济战略的实施,具有十分重大的意义。

中铝广西分公司氧化铝厂生产中的拜尔赤泥含有较高的铁、铝、稀有、稀土等有价元素，至今未能得到充分利用，堆弃污染环境。

本项目针对该厂拜尔法氧化铝生产现状，拟定从赤泥中提取铁、铝、钛、钪等有价元素，提取有价元素后的赤泥尾渣直接成为硅肥，或用以生产建材。

从而实现赤泥综合利用的目的。

赤泥开发是一个世界性的难题。

对赤泥的开发利用应根据其特殊的物化性质及组成进行综合开发。

对赤泥的某种用途有无开发价值，很大程度上取决于其整体的综合回收。

本项目致力于“渣山”的综合治理，实行绿化美化，有显著成效。

1 国内外研究现状和技术发展趋势随着我国对环保问题的日益重视，近年来关于赤泥综合利用的研究再次成为热点。

赤泥的综合利用研究主要包括两个方面:一是提取赤泥中的有用成分，回收有价金属。

二是将赤泥作为一般矿物原料，整体加以利用。

国内外研究最多的是拜尔法赤泥。

拜尔法赤泥的主要成份为赤铁矿、铝硅酸钠水合物、钙霞石等。

拜尔法赤泥通常被考虑用作炼铁、建材等生产原料。

国外早在上个世纪60年代，前苏联的乌拉尔铝厂、巴夫洛达尔铝厂，德国的格布尔·基里尼公司，美国的麦克道尔·韦尔曼公司，以及日本和匈牙利等国都进行过赤泥炼铁的试验。

但由于工艺和经济效益方面的原因，多停留在试验阶段。

原西德试验了用赤泥作为筑路材料;用废弃的赤泥和软泥混合填充低凹地，变贫瘠的土地为良田。

2019年08月拜耳法氧化铝赤泥无害化处理探讨杨凌云（河南有色汇源铝业有限公司，河南平顶山467300）摘要：随着社会的不断发展和进步，社会对工业产品的需求也在日益增长，同时氧化铝的产量也在逐步的增加，为我国社会的经济发展提供了充足的保障，促进了我国经济社会的繁荣与稳定。

但是拜耳法氧化铝的生产也过程中也产生了一定量的赤泥，给环境保护工作带来了较大的影响，不利于社会经济的可持续发展。

文章通过对拜耳法氧化铝赤泥的特点进行分析，并提出具体的拜耳法氧化铝赤泥无害化处理措施，希望对促进我国拜耳法氧化铝的生产，实现环境保护做出积极贡献。

关键词：拜耳法氧化铝赤泥；无害化处理；措施拜耳法氧化铝赤泥有其特定的性能和形成机制，对于拜耳法氧化铝赤泥的无害化处理受到人们的广泛关注，因此加强拜耳法氧化铝赤泥的处理的研究成为当前亟待解决的重要问题。

1拜耳法氧化铝赤泥的特点拜耳法氧化铝赤泥的成分和性质比较复杂，并且随着铝土矿成分、生产工艺（烧结工艺、组合工艺或拜耳法）以及脱水程度的变化而变化，并且具有其特有的物理性质。

赤泥是一种高碱性的有害残留物，含水量高，堆积密度为700～1000kg/m 3，比表面积为0.5～0.8m 2/g ，具有多孔顶部结构、强孔隙率、低密度、胶结化合物和晶体化合物的特点，并且其孔隙大、重量轻、结构稳定、可压缩性低、渗透性低，使赤泥具有良好的应用性能。

此外，赤泥还含有少量的微量成分，例如ZrO 2、Sc 2O 3、Nb 2O 5、ThO 2和Re 2O 3。

赤泥主要由细粒泥和粗粒砂组成。

其化学成分取决于铝土矿的来源和氧化铝生产工艺。

与其他国家相比，我国的铝土矿床总储量特别高，但主要为一水硬铝石，但其溶解性能相对较差。

拜尔法赤泥的主要矿物成分是含水铝硅酸钠等，除了一些粗颗粒外，拜耳法的处理工艺基本上小于50微米，其中约80%小于20微米。

使用SSA-3500智能分析仪测量的比表面积为10.811m 2/g 。

拜耳法赤泥的处理和利用赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥。

据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6×107t。

我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量超过600万t ，全部露天堆存，并且大部分堆场坝体用赤泥构筑。

目前，人们日益关注赤泥堆放给环境带来的危害。

赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染。

裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。

因此，赤泥的综合利用和回收以及合理处理有重要的意义。

拜耳法赤泥的处理有很强有力的经济利益和环保效益。

拜耳法赤泥与适量的石灰混合，经石灰消化、水热处理、煅烧处理和碱液溶出，可从赤泥回收70%以上的Al2O3和90%以上的Na2O，并使不溶残渣中NaO含量降到1%以下。

分离的铝酸钠溶液被送往拜耳法溶出料浆稀释过程，分离的残渣被进一步在750～950℃煅烧，制得活性β–C2S为主的胶凝材料，可用作水泥的活性混合成分。

生产1 t 氧化铝通常排弃1t多的赤泥，但是不管是拜耳法工厂，抑或是烧结法、联合法工厂，目前都尚未有效地处理和利用赤泥。

迄今已探明的我国铝土矿，约80%为中等品位即铝硅比5～7、含铁低的一水硬铝石型铝土矿。

我们立足本国资源，成功地开发了单流法管道溶出技术，为经济、有效地处理拜耳法赤泥，使我国氧化铝工业获得更大的经济效益、社会效益，应进一步开发低温煅烧工艺。

本文在铝土矿及其拜耳法赤泥加工试验的基础上，讨论了在回收赤泥中的氧化铝和氧化钠后进一步将其加工成水泥的工艺，及建立拜耳–低温煅烧法工艺处理我国铝土矿的可能性。

1 原料拜耳法赤泥：拜耳法赤泥末次洗涤后排送堆场的设备上，再洗涤、烘干，置于干燥器内。

生石灰：化学纯试剂氧化钙，CaO含量不小于96 % ，经研磨，在1 000 ℃煅烧1h冷却后放入密闭瓶中，再置于干燥器内。

利用拜尔法赤泥制备烧结砖
王晓峰;林海燕;阳勇福;马月文
【期刊名称】《新型建筑材料》
【年(卷),期】2007(034)007
【摘要】以拜尔法赤泥为大宗原料制备烧结砖.采用正交试验法探讨烧结砖制备中的影响因素:m(赤泥):m(煤矸石)值、煤矸石细度、成型压力、烧结温度和烧结时间,结合实验结果及成本分析,最佳工艺参数为:m(赤泥):m(煤矸石)=75:25,煤矸石细度为100目,烧结温度1000 ℃,保温时间120 min,成型压力10～15 MPa.在此工艺条件下制备的烧结砖各项性能指标符合GB 5101-2003的要求,抗压强度达到
MU20级.检测表明无明显碱溶出,XRD分析表明赤泥中的碱转化为稳定的钠铝黄长石.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】王晓峰;林海燕;阳勇福;马月文
【作者单位】洛阳理工学院,河南,洛阳,471003;洛阳理工学院,河南,洛阳,471003;洛阳理工学院,河南,洛阳,471003;洛阳理工学院,河南,洛阳,471003
【正文语种】中文
【中图分类】TU522.1+9
【相关文献】
1.高掺量拜耳法赤泥、煤矸石制备烧结砖的试验研究 [J], 李小雷;翟二安;陶丰;于国顺;张作才;王利英
2.高掺量拜耳法赤泥、煤矸石制备烧结砖的试验研究 [J], 李小雷;翟二安;陶丰;于国顺;张作才;王利英
3.利用粉煤灰、拜耳法赤泥制备贝利特硫铝酸盐水泥 [J], 赵艳荣;陈平;韦怀珺;张俊峰;刘荣进
4.利用赤泥和石英砂制备高性能烧结砖的研究 [J], 贺深阳;蒋述兴
5.海外矿拜尔法赤泥制备PACF新工艺 [J], 王锋;高建阳
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。