赤泥利用现状及在建筑材料中的应用

内 容 导 读 ：   赤   泥   是氧化铝工业生产过   程中产生的固体废   渣，因富含氧化   铁，外观呈红色泥状或粉末状。   生产氧   化铝与所需排放的赤泥的比例大约为1.0∶1.5。   截至2020年7月，世界氧化铝年产量为1.32亿t，   其中，我国氧化铝年产量为6918万t。   目前，世   界赤泥的平均利用率为   15%，但我国赤泥的综合利用率仅为4%，而且生产的赤泥大部分采用陆上堆存处理。   赤泥产量大且具有强碱性，其大量堆积不仅占用土地资源，还会导致严   重   的生态环境问题。   找到一种既经   济又环保的赤泥资源化利用方法，是当务之急。

1　赤泥的组成及性质

赤泥的组成受铝土矿石和生产工艺的影响，不同地区赤泥的成分有很大差异。赤泥的主要成分为氧化铁、氧化铝、氧化钙、氧化钛、氧化钠和二氧化硅，还包含一些微量元素，如钾、钡、铜、锰、锌、硫等以及少量的稀土元素。我国氧化铝厂生产的赤泥的主要成分如表1所示。按照不同生产工艺生产的赤泥的矿物组成如表2所示。    

赤泥的性质赤泥由于含铁量的不同而呈灰色或暗红色，是一种比表面积大的多孔粉末状固体颗粒。其比重较大，为2.84～2.87kg/m3，含水量为86.01%～89.97%，饱和度为94.4%～99.1%，粒径较小，90%左右的颗粒直径介于0.075～0.005mm，比表面积为64.09～186.9m2/g，孔隙比为2.53～2.95，熔点为1200～1250℃。    

   

   

   

2　赤泥在建筑领域的应用

（1）制作水泥    

赤泥含有CaCO3﹑Al2O3以及大量的硅酸盐，尤其是烧结法赤泥含有大量的β-硅酸二钙，因此可以用来生产水泥。张晨霞利用烧结法赤泥、重烧氧化镁、磷酸二氢钾作为主要原料，以硼砂作为缓凝剂，制备磷酸镁水泥，得到磷酸镁水泥的抗压强度最大值达到43.27MPa，而且磷酸镁水泥对烧结赤泥中的Cu﹑Zn﹑Pb等有害重金属元素具有很好的固化效果。戴剑等对拜耳法赤泥、粉煤灰、石灰石铝矾土和天然石膏进行细磨并均匀混合，然后制成水泥生料，再以钡泥作为活化剂，在温度1310℃、保温60min的条件下，以掺量为10.05%的拜耳法赤泥制作抗压性能良好的高贝利特铁铝酸盐水泥。王晓等先对赤泥进行脱碱处理，之后以脱碱烧结法赤泥、砂岩、粉煤灰和石灰石为原料，在不同配合比下制备赤泥道路硅酸盐水泥，并将其和普通道路硅酸盐水泥进行比较，分析赤泥掺加量对道路硅酸盐水泥的影响，结果表明，当赤泥掺量为26%时，人们可以得到性能优异的道路硅酸盐水泥。    

（2）作为混凝土掺合料    

赤泥作为一种活性材料，可以作为改性剂用于混凝土中，提高混凝土基质的结构完整性，改善其性能。GHALEHNOVI等利用赤泥部分代替水泥或填料制成自密实建筑混凝土，发现赤泥的掺加对混凝土的性能影响不大，与基准混凝土相比，结果变化大多小于5%，可以忽略不计，并且掺加赤泥可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。温超凯等将赤泥作为低品质粉煤灰的改性剂，对比试验结果表明，掺加50%赤泥作为低品质粉煤灰改性剂，能显著改善粉煤灰混凝土的抗压强度、抗氯离子渗透性能及抗碳化性能，而且制得的粉煤灰混凝土的静压弹性模量不会因为赤泥的掺入而有显著变化。LINORA等研究了赤泥掺加量对混凝土力学性能的影响，并将其与普通混凝土进行比较，发现赤泥的最佳掺加量为15％，此时混凝土试件的力学性能最好，继续掺加赤泥会降低混凝土试件的力学性能，证明赤泥可以作为一种良好的混凝土胶凝剂，提高混凝土的性能。    

（3）制作砖    

材赤泥与黏土的成分相似，二者的物理性质非常相近，近年来，研究人员以赤泥为主要原材料，制作了各种各样的砖材。任孟杰等以不同比例对赤泥和氟化钡污泥进行掺混，适量添加铝灰、胶粘剂、黏土制成烧结砖进行试验，得到最优配合比中氟化钡污泥与赤泥占比为61.1%，黏土占比为21.4%，铝灰占比为15%，胶粘剂占比为2.5%，在1000℃下得到的烧结砖抗压强度为5.73MPa，其可以用于制作非承重砖。冯有利等对赤泥免烧砖的原材料、物料配比、制作工艺进行了研究，最终得到最佳的配合比：赤泥44%～55%，粉煤灰19%～30%，生石灰6%～7%，α半水石膏4%～6%，黄河河沙25%～35%，水泥2%。经过28d养护后，其抗压强度达到16.71MPa，达到了粉煤灰砖强度里面的MU15等级标准。Liu等以1∶10的配合比对水和烧结赤泥进行加压成型，然后将其放入密封的碳化室，经24h加速碳化，得到仿制陶瓷砖，其抗压强度达到25MPa。    

（4）用于道路材料    

道路材料使用赤泥，可以减少石灰等不可再生材料的消耗，这也是一种大量消耗赤泥的良好方法。SABAT等以赤泥和粉煤灰为主要材料，用煅烧白云石粉末作为黏合剂，制作了适用于道路的路基材料，通过改良普氏压实法、无侧限抗压强度测试、加州承载比测试、耐久性测试对所制得的路基材料的各项性能进行检测，结果表明，所制得的路基材料可以代替软弱地基土。李卓智利用石灰与粉煤灰作为稳定材料，以无侧限抗压强度作为强度指标，对二灰稳定拜耳法赤泥在道路工程中的应用进行评估，通过正交试验确定了最佳配合比，即石灰∶粉煤灰∶山铝赤泥=30∶20∶50。

   

   

      

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