浅谈氧化铝废料赤泥的综合利用

收稿日期:2008-11-20作者简介:李莉(1972—),女,河南郑州人,工程师,1993年毕业于徐州煤炭建筑工程学校,现从事节能减排工作。浅谈氧化铝废料赤泥的综合利用李莉,陈焕平(义煤集团公司,河南义马472300)摘要:赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业废渣。阐述了赤泥的化学成分、矿物组成及其特性,提出了赤泥的综合利用途径。通过对赤泥进行综合利用,可减少土地占用面积,保护环境,实现可持续发展。关键词:氧化铝废料;赤泥;综合利用中图分类号:X781文献标识码:B文章编号:1003-0506(2009)02-0037-02赤泥是铝土矿制取氧化铝后所剩余的红褐色、粉泥状强碱性固体废料,是氧化铝生产过程中必不可少的副产物。一般每生产1t氧化铝,可产出赤泥110～118t。随着铝工业的发展,目前,全世界每年产生的赤泥约5000万t。2000年,我国赤泥排放量大约为400万t,排出的赤泥主要采取露天筑坝堆存处理。由于大量的赤泥未得到充分利用,长期占用大量土地,造成土地碱化,地下水受到污染,同时又极易造成“二次扬尘”污染环境,危害人们的健康。因此,必须加快赤泥的综合利用研究。1赤泥的化学成分及物理性质111化学成分赤泥因含有较多氧化铁,其外观颜色与赤色泥土相似,因而得名。赤泥的主要矿物成分为:硅酸二钙53%,方钠石11%,水化石10%,赤铁矿715%,钙钛矿石11%,镁蔷薇辉石5%。赤泥的化学成分取决于铝土矿的成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分,以及新生成的化合物的成分等,通常赤泥的主要成分为Al2O3,SiO2,CaO,Na2O等。112物理性质(1)赤泥的物理性质指标。物理性质指标主要包括密度、孔隙比、含水量、界限含水量(塑限、液限、塑性指数和液性指数)和饱和度等。(2)赤泥的水理性质。水理性质主要包括渗透性、崩解性以及膨胀性,它受赤泥的物质组成及堆放后的演变所制约。①持水、析水特性。赤泥不仅含水量大,而且有持水特性,其持水量在79103%～93120%,尤为特殊的是当振动时析水量仍为5100%～14193%。这意味着赤泥受振动时,其结构会改变,其工程性能恶化。②收缩与膨胀性。赤泥虽然高孔隙、高含水,但干燥后不发生收缩。这说明高含水不是亲水矿物存在的结果。同时,也无膨胀性。③崩解性。试样加蒸馏水,几乎不发生变化。试样加入5%的HCl和H2SO4,经过24h,试样颜色有变化,并呈片状和小块状崩解,但未解体。随着时间的延续,试样表面有大量白色的盐析出,并明显硬化,这是CaCO3和Na2SiO2重晶和胶结作用的结果。④液化势。新堆积的赤泥,由于高含水,其值绝大多数大于液限,加之粉粒和砂粒为憎水性的文石和方解石。因此,新堆积的赤泥在振动下有发生液化的可能。(3)赤泥的脱水陈化与强度。大量试验表明,赤泥强度与其堆放时间并无必然的因果关系,仅仅依赖延长堆放时间没有工程意义。只有在延长时间的同时强化脱水,才是提高强度和改善赤泥工程性能的先决条件。2综合利用途径(1)用作路基材料。因为赤泥中含有较多的硅酸二钙,故具有水硬性质。将赤泥作为路基材料应用于公路建设,工艺简单,操作方便,无二次污染,投资少,见效快,经济效益好,原材料消耗量大、赤泥配比高,是比较理想的赤泥综合利用技术之一。利用赤泥修路,可减少对土地的占用和环境污染,节约大量用于铺筑路基的水泥和碎石,对于降低工程造价具有重要意义。·73·2009年第2期中州煤炭总第158期(2)生产水泥。赤泥利用比较成功的是生产建筑材料。我国山东铝厂在建厂初期就对赤泥的综合利用进行了研究,在20世纪60年代初建成了综合利用赤泥的大型水泥厂。该厂利用烧结法赤泥生产普通硅酸盐水泥,水泥生料中赤泥的利用量为200～420kg/t,产出赤泥的综合利用率在30%～55%。该厂生产的水泥与一般水泥厂的产品相比,除抗压强度偏低外,其他性能皆等于或优于一般水泥,特别是在抗折强度、早期抗压强度和抗硫酸盐侵蚀系数方面尤为明显。产品成本比常规水泥厂降低15%。山东铝厂利用赤泥本身抗硫酸盐侵蚀性能强的特点,又以烘干赤泥作混合材,进行了抗硫酸盐型赤泥水泥的试验,并于20世纪70年代实现工业规模化生产,由此开辟了水泥生产中配料和混合材利用赤泥的新途径,使水泥的赤泥利用量在600～800kg/t。赤泥作为普通硅酸盐水泥的配料组分和混合材组分两段利用,提高了赤泥的综合利用率,保护了环境,提高了水泥质量,降低了产品成本。(3)用作新型墙材。赤泥用作新型墙材是综合利用氧化铝工业废渣的又一有效途径,它既可以大量消化赤泥、节约土地,又可以改善环境。该项目主要是利用赤泥、粉煤灰及煤矸石配方和烧结工艺技术,生产出符合国家标准的建筑用砖。这种新型空心砖具有保温、质轻、强度高等特点。(4)用作塑料填料。随着塑料加工及表面处理剂的不断改