赤泥基本性能及其在水泥和混凝土中的应用研究进展

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1、文章编号：1007—046X(2014)02一O015—05圄废利用：赤泥基本性能及其在水泥和混凝土中的应用研究进展AdvanceinFundamentalPropertiesofRedMudandItsApplicationinCementandConcrete孙栀子，孙振平(同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海201804)摘要：简述了赤泥的物理性质、化学成分和矿物组成。重点介绍我国目前赤泥用于生产水泥和混凝土中的研究进展。最后，提出因地制宜在氧化铝厂就地建设水泥厂；因材制宜利用赤泥免去生产硅酸盐水泥前的脱碱工序；利用赤泥回收有价金属元素，且能利用二次残渣。关键词：赤泥；水

2、泥；混凝土；应用中图分类号：X701．3文献标志码：A0前言水硬活性。因此，将赤泥应用于水泥和混凝土制品中，还会有助于节约水泥用量，带来可观的经济和环境“双赢”赤泥，亦称红泥，是制取氧化铝过程中产生的红褐色效益。粉泥状含水的强碱性固体废弃物，其组成和性质非常复杂。每生产1t氧化铝将同时产生0．6～1．5t赤泥[11。全世界1赤泥的物理化学性质每年产生的赤泥约7000万t。我国作为氧化铝生产大国，每年产生的赤泥在3000万t以上。但是我国赤泥的综合1．1物理性质利用率仅为4％左右，累积堆存量高达2亿t。预计到赤泥排出时一般含有一定水分，较轻。赤泥呈灰色和2015年，我国赤泥的堆存量将突破3

3、．5亿t【2]。目前，国暗红色粉状，颜色会随着含铁量的不同而有所变化。赤泥内氧化铝厂大都将赤泥输送至堆场，依靠山谷或开挖农田具有较大的内表面积，属于多孑L结构。表1是山东铝业公筑坝湿法堆存，不仅占用了大量的土地资源，而且赤泥中司赤泥的主要物理性质I5_。的碱会向地下渗透，造成土壤和水体污染，其中的有害元表1赤泥的主要物理性质素还会对人类及动物造成危害。目前我国对赤泥的综合利用，主要采取两种方式：一是提取其中的有用组分，回收有价金属元素；二是将赤泥作为矿物原料，整体加以利用，如用以生产各种建筑材料，制备吸附材料用于废气和废水处理等[4]。1．2化学成分和矿物组成赤泥不管是用来回收有价金属元

4、素，还是用在环境保由于铝土矿的成分、生产氧化铝的工艺、生产过程中护方面，都会带来二次污染，而且剩余的废渣仍然需要进添加剂的物质成分和新生成的化合物成分等不同，赤泥的一步的无害化处理。将赤泥应用在各种建筑材料的生产，化学成分和矿物组成有很大的差别[6]。不仅不会对环境造成危害，而且由于建筑材料对废渣的消1．2．1赤泥的化学成分耗量大，可加快赤泥的资源化利用进程。研究资料表明，赤泥的主要组分是二氧化硅(SiO，)、氧化钙(CaO)、赤泥中含有相当数量的无定型铝硅酸盐物质，具有一定的三氧化二铁(F03)、三靴二铝()、氧化钠(N％0)、基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAJ2

5、0B02)；国家自然科学基金项目(51178339)2／2014粉煤灰15二氧化钛(TiO，)和氧化钾(K，0)等，还含灼减成分和微性，用其生产的水泥具有抗折强度高、早期抗压强度高，量有色金属等；此外，赤泥中可能还含有一些稀土元素和强度增进率低和抗硫酸盐侵蚀性能好等特性，适用于施工微量放射性元素，如铼、镓、钇、钪、钽、铌、铀、钍和速度快的工程和早强高的构件以及硫酸盐含量高的工作环镧系元素等I7J。由于矿石资源的特点，中国氧化铝企业一境。般采用烧结法和拜耳烧结混联法生产工艺，而国外则是选烧结法赤泥在矿物组成上与硅酸盐水泥类似，因而可择含赤铁矿和铝硅酸钠水合物较多的拜耳法赤泥。南相莉用其配以

6、适当的石灰石和砂岩等煅烧水泥熟料_l3]。赤泥含等【8]通过对比拜耳法、烧结法和混联法赤泥物质组成，指有大量的p一硅酸二钙(p—C，S)和一定数量的无定型铝出混联法和烧结法赤泥的成分大致相同，Fe：0和A10的硅酸盐物质，在生产水泥熟料时能起晶种作用，有利于水含量均较低；拜耳法赤泥中Fe0及A1O含量高，Fe0泥的煅烧，降低熟料的烧成热耗。赤泥中的TiO，能促进水可达总量的28％左右，A1，0，为总量的17％左右，碱含量泥熟料中固溶体的形成，提高水泥的强度。而且，赤泥的及CaO含量低；烧结法赤泥的主要化学成分为CaO和SiO，，添加对降低能耗、提高水泥的早期强度和提高抗硫酸盐侵次要化学成

7、分为A1，0和Fe，0，，碱含量较低，可以直接利蚀能力有一定的贡献。由于赤泥中碱含量太高且赤泥成分用于水泥的生产。混联法产生的赤泥其碱含量最高，不适易受氧化铝生产工艺的影响而产生波动，会影响水泥生产合直接用于水泥的生产。表2是3种生产工艺情况下赤泥中的配料比例以及赤泥的用量比例，一定程度上限制了赤典型的化学成分l9_。泥在水泥中的应用，因此需要通过优化赤泥成分，如对赤表2赤泥的化学成分泥进行脱碱处理等来改善水泥生产条件，提高水泥性能