CN101628443A - 赤泥蒸压产品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种赤泥蒸压产品及其制备方法，以解决赤泥含碱而导致其综合利用受限的问题。本发明提供一种赤泥蒸压产品的制备方法，包含：将主要由低温陶瓷胶泥材料、赤泥和粉煤灰类工业废渣组成的原料预混形成以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷体、水化硅酸钙和钙矾石晶体；将预混后的产物强制捏练，经二次破碎分散后送入振动成型机成型；将成型的坯体预养一段时间，而后置于蒸压釜中蒸压以制得所述赤泥蒸压产品。该方法制得的产品主要由以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷体、水化硅酸钙和钙矾石晶体构成；分为内外两层，外层与内层之间形成有内部空腔，该内部空腔将所述赤泥中的重金属及放射性物质分割包围在内层。

Description

赤泥蒸压产品及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种赤泥蒸压产品及其制备方法。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中排放的固体废渣，因氧化铁含量较高，所以称为赤泥，可作为炼铁原料。
目前，赤泥主要以筑坝湿法堆存为主，通过自然沉降分离，含碱废液返回再利用。然而该法容易通过碱液渗透造成土壤碱化、沼泽化，污染地表和地下水源。
另一方面，综合利用赤泥、粉煤炭等原料生产蒸压砖，是赤泥利用的一个主要方向，但是由于赤泥为含游离和拘溶两类形式的碱，游离碱的主要存在形式是碳酸钠，拘溶碱的存在形式是水合铝硅酸钠从而导致其综合利用长期以来未取得进展。主要原因在于，在摄氏1050度左右的温度下，游离碱只能形成低聚合度的铝硅酸钠，拘溶碱只能发生脱水作用，也就是说，通过烧结，赤泥中的碱并未完全玻璃化，在水存在的情况下，依然存在溶出的可能，产生泛霜现象，容易导致砖体尺寸变化、酥裂和脱皮等问题，进而导致墙体质量劣化。
发明内容
本发明提供一种赤泥蒸压产品及该产品的制备方法，以解决赤泥含碱而导致其综合利用受限的问题。
为达上述目的，本发明提供一种赤泥蒸压产品的制备方法，包含：
将主要由低温陶瓷胶泥材料、赤泥和粉煤灰类工业废渣组成的原料预混形成以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷体、水化硅酸钙和钙矾石晶体；
将预混后的产物强制捏练，经二次破碎分散后送入振动成型机成型；
将成型的坯体预养一段时间，而后置于蒸压釜中蒸压以制得所述赤泥蒸压产品。
为达上述目的，本发明还提供一种赤泥蒸压产品，该产品主要由以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷体、水化硅酸钙和钙矾石晶体构成；分为内外两层，外层与内层之间形成有内部空腔，该内部空腔将所述赤泥中的重金属及放射性物质分割包围在内层。
本发明提供的赤泥蒸压产品及其制备方法，在预混过程中，由于低温陶瓷胶凝材料的主要结构硅氧四面体呈电中性，铝氧四面体呈电负性，可以吸收赤泥中的碱金属离子来平衡电荷，从而使得低温陶瓷胶凝材料中的活性离子与赤泥中的游离和拘溶碱金属离子发生离子交换，使赤泥中的碱在反应周期内全部释放出来，释放出的碱促使粉煤灰类工业废渣的玻璃体瓦解，生成大量活性的硅铝，该硅铝与混合液中的其他组分重新聚合形成以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷；与此同时，赤泥中的活性氧化硅和氧化铝同步反应形成水化硅酸钙和钙矾石晶体，由于钙矾石具有粗大的晶型和中空，能够保证反应可持续下去，且最终形成的低温陶瓷胶凝产物填补了钙矾石中空，从而使得后续蒸压得出的产品具有坚强的结构和致密性，具备良好的物理力学性能和耐久性。其中，制的产品由于低温陶瓷胶凝材料具有环状分子链构成的类沸石非晶体结构，其独特的笼型结构可以把赤泥中的重金属及放射性物质分割包围在空腔内，从而该产品分为内外两层，外层与内层之间形成有内部空腔，该内部空腔将所述赤泥中的重金属及放射性物质分割包围在内层。
由上可知，本发明解决了赤泥中碱溶出而导致的二次污染问题，制得的产品具备良好的物理力学性能和耐久性，可以广泛应用于工程建设中，而且原料用的工业废渣来源广泛，美化环境的同时更创造了巨大的经济价值。
具体实施例
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获取的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明首先提供一种赤泥蒸压产品的制备方法，包含以下步骤：
步骤S1，将主要由低温陶瓷胶泥材料、赤泥和粉煤灰类工业废渣组成的原料预混形成以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷体、水化硅酸钙和钙矾石晶体。
在预混过程中，由于低温陶瓷胶凝材料的主要结构硅氧四面体呈电中性，铝氧四面体呈电负性，可以吸收赤泥中的碱金属离子来平衡电荷，从而使得低温陶瓷胶凝材料中的活性离子与赤泥中的游离和拘溶碱金属离子发生离子交换，使赤泥中的碱在反应周期内全部释放出来，释放出的碱促使粉煤灰类工业废渣的玻璃体瓦解，生成大量活性的硅铝，该硅铝与混合液中的其他组分重新聚合形成以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷；与此同时，赤泥中的活性氧化硅和氧化铝同步反应形成水化硅酸钙和钙矾石晶体，由于钙矾石具有粗大的晶型和中空，能够保证反应可持续下去，且最终形成的低温陶瓷胶凝产物填补了钙矾石中空，从而使得后续蒸压得出的产品具有坚强的结构和致密性，具备良好的物理力学性能和耐久性。
步骤S2，将预混后的产物强制捏练，经二次破碎分散后送入振动成型机成型。
步骤S3，将成型的坯体预养一段时间，而后置于蒸压釜中蒸压以制得所述赤泥蒸压产品。制的产品由于低温陶瓷胶凝材料具有环状分子链构成的类沸石非晶体结构，其独特的笼型结构可以把赤泥中的重金属及放射性物质分割包围在空腔内，从而该产品分为内外两层，外层与内层之间形成有内部空腔，该内部空腔将所述赤泥中的重金属及放射性物质分割包围在内层。
上述制备蒸压产品的原料中，赤泥主要由氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化铁、氧化钾、氧化钠、氧化钛组成，其中所含的氧化硅和氧化铝能形成低温陶瓷体中硅铝长链的基本骨架。由于赤泥兼具水泥、粘土和陶瓷的特征，通常也以赤泥为原料来制备低温陶瓷胶凝材料，我国学者在该领域的研究也取得了一定的进展，其中，CN85100571、CN200410155539.0、CN200310117752.8及CN200310117752.8公开有相关的技术。本发明中，采用的胶凝材料可以是：CA、KZ、TLSG、FLY、401胶或107胶；粉煤灰工业废渣可以是粉煤灰、脱硫石膏、磷渣和建筑垃圾颗粒等原料中的任意一种或任意组合；本发明还可以在上述原料中进一步添加其他的辅料、分离剂及缓凝剂等添加剂，以进一步改善制的产品的性能。下述再通过实施例对本发明的技术给予进一步的说明。
一、选取原料：
实施例一
赤泥75％，粉煤灰10％，脱硫石膏3％，磷渣3％，盐酸1％，401胶和/或107胶1％，分离剂。
实施例二
赤泥90％，粉煤灰5％，磷渣3％，盐酸1％，401胶和/或107胶1％。
实施例三
赤泥80％，粉煤灰10％，羧酸1％，氢氧化钙3％，建筑垃圾颗粒5％，分离剂0.5％。
实施例四
赤泥50％，粉煤灰40％，建筑垃圾颗粒5％，铝酸纳1％，分离剂1％。
实施例五
赤泥80％，粉煤灰10％，脱硫石膏及磷渣1％，盐酸1％，羟丙基甲基纤维素醚0.5％。
在上述配料中，粉煤灰是热电厂排放的一种燃煤工业废渣，浸水后易于疏散，含有较多的活性氧化硅及活性氧化铝，它们在常温下能与氢氧化钙起化学反应生成稳定的水化硅酸钙和铝酸钙。磷渣是电炉制取黄磷工业的一种工业废渣，以玻璃体为主，主要化学成分是氧化钙和氧化硅，两者的总含量一般在90％以上，另含有三氧化二铝、三氧化二铁等少量成分，硬度大。脱硫石膏是燃煤电厂采用石灰石脱出二氧化硫后，以二水硫酸钙形式存在的灰黄色产物，主要矿物相为二水硫酸钙，主要杂质为碳酸钙、氧化铝和氧化硅。原料中的氢氧化钙可以对赤泥进行碱性活性激发，可以使赤泥也起到胶凝材料的作用，在和磷渣的共混作用下，能改善赤泥蒸压产品的炭化和抗冻性能，酸则用于中和混合料中多余的碱。羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)具有增稠能力和优良的成膜性、以及广泛的耐酶性、分散性和粘结性等特点，可以提高相关赤泥蒸压产品的性能指标。
二、预混处理，将混合料搅拌均匀，通过双轴搅拌输送机送入捏练机强制捏练，物料经二次破碎分散后送入振动成型机成型。
三、将成型的坯体预养4小时，使坯体建立早期强度，而后送入蒸压釜中按照升温2小时，恒温6小时，降温2小时的流程蒸压处理成品。
制成后的成品主要由以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷体、水化硅酸钙和钙矾石晶体构成；分为内外两层，外层与内层之间形成有内部空腔，该内部空腔将所述赤泥中的重金属及放射性物质分割包围在内层。经检测，按上述四种原料配比蒸压后的成品抗压强度大于23.14Mpa，抗折强度大于5.0Mpa，而且抗冻性、耐磨性都很好，可以用作墙体砌筑用的标砖或砌块，以及道路井盖等工程建设领域中。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种赤泥蒸压产品的制备方法，包含：
将主要由低温陶瓷胶泥材料、赤泥和粉煤灰类工业废渣组成的原料预混形成以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷体、水化硅酸钙和钙矾石晶体；
将预混后的产物强制捏练，经二次破碎分散后送入振动成型机成型；
将成型的坯体预养一段时间，而后置于蒸压釜中蒸压以制得所述赤泥蒸压产品。
2、根据权利要求1所述的赤泥蒸压产品的制备方法，其特征在于，所述原料包括：
赤泥75％，粉煤灰10％，脱硫石膏3％，磷渣3％，盐酸1％，401胶和/或107胶1％。
3、根据权利要求1所述的赤泥蒸压产品的制备方法，其特征在于，所述原料包括：
赤泥90％，粉煤灰5％，磷渣3％，盐酸1％，401胶和/或107胶1％。
4、根据权利要求1所述的赤泥蒸压产品的制备方法，其特征在于，所述原料包括：
赤泥80％，粉煤灰10％，羧酸1％，氢氧化钙3％，建筑垃圾颗粒5％。
5、根据权利要求1所述的赤泥蒸压产品的制备方法，其特征在于，所述原料包括：
赤泥50％，粉煤灰40％，建筑垃圾颗粒5％，铝酸纳1％。
6、根据权利要求2至5任一所述的赤泥蒸压产品的制备方法，其特征在于，所述原料还包括：
分离剂1％和/或羟丙基甲基纤维素醚0.5％。
7、一种赤泥蒸压产品，其特征在于，该产品主要由以硅铝长链为主要结构的化学键合陶瓷体、水化硅酸钙和钙矾石晶体构成；分为内外两层，外层与内层之间形成有内部空腔，该内部空腔将所述赤泥中的重金属及放射性物质分割包围在内层。
8、根据权利要求7所述的赤泥蒸压产品，其特征在于，该产品为墙体砌筑用的标砖或砌块。
9、根据权利要求1或2所述的赤泥蒸压产品，其特征在于，该产品为道路井盖。
10、根据权利要求7至9任一所述的赤泥蒸压产品，其特征在于，该产品由权利要求1至权利要求6任一所述的方法制得。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105130385A (zh) * 2014-09-29 2015-12-09 济南天硕新型墙材有限公司 一种自保温砌块的制备方法
CN110567898A (zh) * 2019-09-26 2019-12-13 东北大学 一种测定赤泥中游离氧化钠的方法
CN110596025A (zh) * 2019-09-26 2019-12-20 东北大学 一种测定赤泥中游离碱的方法

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