一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法与流程

1.本技术涉及铝工业领域，尤其涉及赤泥的处理。


背景技术：

2.赤泥，是用铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆状而得名。随着铝土业的不断发展，我国的赤泥排放量每年为1500万吨以上，且随着新投产和老设备增产改造，赤泥总质量有上升的趋势。世界各国大多数氧化铝厂是将赤泥堆积或倾入深海，赤泥的存放不仅占用大量土地和农田、耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的剩余碱液能向地下渗透，造成地下水污染。此外，堆场的赤泥形成的粉尘到处飞扬，破环生态环境，造成严重污染。在土地资源日趋紧张、环境保护日趋重要的当今社会，赤泥的综合治理己成为人们所关注的焦点之一。
3.赤泥依氧化铝生产方法的不同，可分为烧结法、拜耳法和联合法赤泥三种，由于铝土矿的含量丰度不同，国内外氧化铝生产所采取的方法也不同。其中拜耳法生产采用的是，强碱naoh溶出高铝、高铁铝土矿，产生的赤泥中氧化铝、氧化铁、碱含量高；处理的是一水软铝石型和三水铝石型铝土矿。烧结法和联合法处理的是难溶的高硅、低铁、一水硬铝石型、高岭石型铝土矿，产生的赤泥cao含量高，拜耳法赤泥的主要成分为赤铁矿、铝硅酸钠水合物、钙霞石等。拜耳法赤泥的碱性较强，碱含量高，适用于碱激发水泥。但目前拜耳法赤泥在水泥方面的应用尚待开发。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，以解决拜耳法赤泥在水泥方面的应用尚待开发的技术问题。
5.本技术实施例提供一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，所述拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法包括如下步骤：
6.提供拜耳法生产氧化铝过程中产生的赤泥，以筛分机对所述赤泥进行除水，得到具有预定粒度的滤饼；
7.干燥所述滤饼至达到预定含水量；
8.将所述滤饼与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，得到所述拜耳法赤泥基胶凝材料。
9.在本技术的一些实施例中，所述预定含水量为0-20％。
10.在本技术的一些实施例中，所述预定粒度为：d50《100um。
11.在本技术的一些实施例中，所述激发复合助剂为硅酸钠、磷酸钠、碳酸钠中的至少一种。
12.在本技术的一些实施例中，所述稳定助剂包括粉煤灰、矿渣粉中的至少一种。
13.在本技术的一些实施例中，所述固化剂包括石灰、电石渣中的至少一种。
14.在本技术的一些实施例中，所述增强剂包括铁粉。
15.在本技术的一些实施例中，所述缓凝剂包括酒石酸。
16.在本技术的一些实施例中，所述将所述第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂的质量比为：1：0.02-0.05：1.5-2.5：0.01-0.1：0.001-0.003：0.001-0.002。
17.在本技术的一些实施例中，所述将所述第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，所述混合通过搅拌机进行。
18.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
19.本技术实施例提供的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，通过将赤泥直接压滤形成滤饼，再将滤饼处理至具有合适的含水量和粒度，再与其它配料混合成所述拜耳法赤泥基胶凝材料。同时，充分利用了赤泥中的si、al、fe、na等元素；全程不需要对赤泥进行复杂处理，工艺简单；将赤泥整体作为原料，不产生其它废料；全程无加热，能耗低。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术实施例提供的一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
25.除非另有特别说明，本技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
26.拜耳法赤泥在水泥方面的应用尚待开发。
27.本技术实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
28.本技术实施例提供一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，所述拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法包括如下步骤：
29.s1：提供拜耳法生产氧化铝过程中产生的赤泥，以筛分机对所述赤泥进行除水，得到具有预定粒度的滤饼；
30.s2：干燥所述滤饼至达到预定含水量；
31.s3：将所述滤饼与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，得到所
述拜耳法赤泥基胶凝材料。
32.本领域技术人员可以理解，筛分机是常用的矿物处理机械，可在除水的同时进行筛分。
33.本技术获得的拜耳法赤泥基胶凝材料属于碱激发水泥。
34.本技术通过将赤泥直接压滤形成滤饼，再将滤饼处理至具有合适的含水量和粒度，再与其它配料混合成所述拜耳法赤泥基胶凝材料。同时，充分利用了赤泥中的si、al、fe、na等元素，且全程不需要对赤泥进行复杂处理，工艺简单；将赤泥整体作为原料，不产生其它废料；全程无加热，能耗低。
35.在本技术的一些实施例中，所述预定含水量为0-20％。
36.滤饼的水含量过高，将导致拜耳法赤泥基胶凝材料的水含量过高，使胶凝材料的流动性过强，不利于使用。
37.在本技术的一些实施例中，所述预定粒度为：d50《100um。
38.预定粒度为：d50《100um的有益效果是使赤泥与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合更均匀，使拜耳法赤泥基胶凝材料中碱性物质分布更均匀。
39.在本技术的一些实施例中，所述激发复合助剂为硅酸钠、磷酸钠、碳酸钠中的至少一种。
40.激发复合助剂的作用是激发矿渣粉或粉煤灰中的硅铝玻璃体发生水化反应。硅酸钠、磷酸钠、碳酸钠是常用的激发复合助剂。
41.在本技术的一些实施例中，所述稳定助剂包括粉煤灰、矿渣粉中的至少一种。
42.在本技术的一些实施例中，所述固化剂包括石灰、电石渣中的至少一种。
43.固化剂的作用是为硅铝四面体提供钙离子，使胶凝材料固化。
44.在本技术的一些实施例中，所述增强剂包括铁粉。
45.增强剂的作用是增加胶凝材料的力学强度。增强剂选用铁粉，一方面是铁本身具有较高的力学强度，另一方面铁加入胶凝材料并形成混凝土后，会在氧气作用下氧化与混凝土基体形成离子键，结合紧密。
46.在本技术的一些实施例中，所述缓凝剂包括酒石酸。
47.缓凝剂选用酒石酸的有益效果是可以对胶凝材料的ph进行调控。
48.在本技术的一些实施例中，所述将所述第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂的质量比为：1：0.02-0.05：1.5-2.5：0.01-0.1：0.001-0.003：0.001-0.002。
49.在本技术的一些实施例中，所述将所述第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，所述混合通过搅拌机进行。在一般情况下，混合时间为0.5-4min，搅拌机的搅拌速度为50-300r/min。
50.下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
51.实施例1
52.本实施例提供一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，所述拜耳法赤泥基胶凝材
料的制备方法包括如下步骤：
53.提供拜耳法生产氧化铝过程中产生的赤泥100g，以筛分机对所述赤泥进行除水，得到滤饼，所述滤饼的粒度为d50＝80um；
54.干燥所述滤饼至达到18％的含水量；
55.将所述滤饼与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂以1：0.05：2.5：0.01：0.001：0.002的质量比混合，得到所述拜耳法赤泥基胶凝材料356.3g。
56.向所述拜耳法赤泥基胶凝材料加入骨料后，控制加水量110g，搅拌后可塑性浆体粘结成为坚硬石状体，形成混凝土。
57.所述激发复合助剂由硅酸钠和碳酸钠按照1：1的质量比混合而成。
58.所述稳定助剂由粉煤灰、矿渣粉按照1：1的质量比混合而成。
59.所述固化剂包括石灰、电石渣按照1：1的质量比混合而成。
60.所述增强剂为铁粉，粒度为10um。
61.所述缓凝剂为酒石酸。
62.实施例2
63.本实施例提供一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，所述拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法包括如下步骤：
64.提供拜耳法生产氧化铝过程中产生的赤泥100g，以筛分机对所述赤泥进行除水，得到滤饼，所述滤饼的粒度为d50＝40um；
65.干燥所述滤饼至达到13％的含水量；
66.将所述滤饼与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂以1：0.02：1.5：0.1：0.003：0.001的质量比混合，得到所述拜耳法赤泥基胶凝材料。
67.向所述拜耳法赤泥基胶凝材料加入骨料后，控制加水量79g，搅拌后可塑性浆体粘结成为坚硬石状体，形成混凝土。所述激发复合助剂由硅酸钠和碳酸钠按照2：1的质量比混合而成。
68.所述稳定助剂由粉煤灰、矿渣粉按照1：3的质量比混合而成。
69.所述固化剂包括石灰、电石渣按照2：1的质量比混合而成。
70.所述增强剂为铁粉，粒度为50um。
71.所述缓凝剂为酒石酸。
72.实施例3
73.本实施例提供一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，所述拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法包括如下步骤：
74.提供拜耳法生产氧化铝过程中产生的赤泥100g，以筛分机对所述赤泥进行除水，得到滤饼，所述滤饼的粒度为d50＝60um；
75.干燥所述滤饼至达到9％的含水量；
76.将所述滤饼与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂以1：0.04：2.0：0.05：0.002：0.0015的质量比混合，得到所述拜耳法赤泥基胶凝材料。
77.向所述拜耳法赤泥基胶凝材料加入骨料后，控制加水量94g，搅拌后可塑性浆体粘结成为坚硬石状体，形成混凝土。
78.所述激发复合助剂由硅酸钠和碳酸钠按照1：3的质量比混合而成。
79.所述稳定助剂由粉煤灰、矿渣粉按照2：1的质量比混合而成。
80.所述固化剂包括石灰、电石渣按照1：2的质量比混合而成。
81.所述增强剂为铁粉，粒度为25um。
82.所述缓凝剂为酒石酸。
83.相关实验及效果数据：
84.取实施例1-3得到的混凝土，依照gb/t 2542-2012的标准进行性能测试，测试结果如下表：
[0085][0086]
本技术的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本技术范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
[0087]
在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本技术说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。对于用“和/或”描述的三项以上的关联对象的关联关系，表示这三个关联对象可以单独存在任意一项，或者其中任意至少两项同时存在，例如，对于a，和/或b，和/或c，可以表示单独存在a、b、c中的任意一项，或者同时存在其中的任意两项，或者同时存在其中三项。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0088]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法包括如下步骤：提供拜耳法生产氧化铝过程中产生的赤泥，以筛分机对所述赤泥进行除水，得到具有预定粒度的滤饼；干燥所述滤饼至达到预定含水量；将所述滤饼与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，得到所述拜耳法赤泥基胶凝材料。2.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述预定含水量为0-20％。3.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述预定粒度为：d50<100um。4.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述激发复合助剂为硅酸钠、磷酸钠、碳酸钠中的至少一种。5.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述稳定助剂包括粉煤灰、矿渣粉中的至少一种。6.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述固化剂包括石灰、电石渣中的至少一种。7.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述增强剂包括铁粉。8.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述缓凝剂包括酒石酸。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述将所述第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂的质量比为：1：0.02-0.05：1.5-2.5：0.01-0.1：0.001-0.003：0.001-0.002。10.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述将所述第二粉料与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，所述混合通过搅拌机进行。

技术总结
本申请涉及一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法包括如下步骤：提供拜耳法生产氧化铝过程中产生的赤泥，以筛分机对所述赤泥进行除水，得到具有预定粒度的滤饼；干燥所述滤饼至达到预定含水量；将所述滤饼与激发复合助剂、稳定助剂、固化剂、增强剂、缓凝剂混合，得到所述拜耳法赤泥基胶凝材料。本申请通过将赤泥直接压滤形成滤饼，再将滤饼处理至具有合适的含水量和粒度，再与其它配料混合成所述拜耳法赤泥基胶凝材料。同时，充分利用了赤泥中的Si、Al、Fe、Na等元素；全程不需要对赤泥进行复杂处理，工艺简单；将赤泥整体作为原料，不产生其它废料；全程无加热，能耗低。能耗低。能耗低。


技术研发人员：高建阳 刘世杰 郑霞 周凯 赵冠南 李颍 纪蒙 刘翔宇
受保护的技术使用者：中国铝业股份有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/7/31