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赤泥是一种氧化铝工业废渣。大量的赤泥污染环境,消耗很多的堆场建设和维护费用。赤泥的综合利用是一个世界性的难题。我国的赤泥问题更加严重,其资源化利用更有意义。本文选择我国六大铝业基地中唯一全拜耳法生产的广西平果铝业的赤泥废渣进行建材资源化研究。
对平果铝赤泥进行了粒度分布测试,可塑性测试,XRD和热分析。研究表明平果铝赤泥平均粒径为4.17 μm,其可塑度为0.225,可用于可塑成型。平果铝赤泥的化学成分中二氧化硅的含量太低,其平均含量仅为7.25%;其主要物相为赤铁矿、针铁矿、水化石榴石、水铝石、钛铁矿和方解石,无粘土类和长石类矿物;1000℃煅烧后的赤泥主要物相为氧化铁和钙黄长石,玻璃相较少,全赤泥制备的建筑材料不能形成较高的强度。用赤泥制备建筑材料时,需要与粘土、石英砂等原料搭配使用。
选用粘土为辅助原料,模仿传统的烧结砖制备工艺制备了赤泥粘土烧结砖。根据平果铝赤泥低硅的特点选用石英砂为辅助原料,采用压制成型制备了赤泥石英砂烧结砖。结果表明:赤泥与粘土和赤泥与石英砂都能制备出符合国家烧结砖标准GB5101-2003的烧结砖。赤泥粘土烧结砖的抗压强度最高可达54.83MPa,吸水率最低可达11.41%。赤泥粘土烧结砖的最佳粘土掺量为40%,最佳烧结温度为1150℃,最佳保温时间为3小时。赤泥石英砂烧结砖的抗压强度最高可达86.00MPa,吸水率最低可达2.00%。赤泥石英砂烧结砖的最佳粘土掺量为50%,最佳烧结温度为1100℃,最佳保温时间为2小时。当赤泥用量相同时,赤泥粘土烧结砖与赤泥石英砂烧结砖相比吸水率大,抗压强度小,泛霜更严重。赤泥石英砂烧结砖的性能要好于赤泥粘土烧结砖。
利用赤泥、高岭土和石英砂为原料采用一次烧成工艺制备了琉璃瓦。研究表明:利用平果铝赤泥、高岭土和石英砂采用一次烧成工艺可制备出达到国家建材行业建筑琉璃制品标准JC/T765-2006的琉璃瓦。当赤泥、高岭土和石英砂质量比为4:3:3时,制备的琉璃瓦性能最佳。该琉璃瓦在1100℃一次烧结后,弯曲强度为37.6MPa,吸水率为5.9%,180~20℃急冷急热循环10次不裂,-20~20℃抗冻循环10次不裂。
赤泥粘土烧结砖、赤泥石英砂烧结砖和琉璃瓦的XRD分析和SEM分析表明,钙长石和玻璃相对赤泥粘土烧结砖、赤泥石英砂烧结砖和琉璃瓦的强度提高起到重要作用。所制备的琉璃瓦坯釉结合良好。