高堿赤泥資源化研究及其應用.pdf

1、本文對赤泥的利用劃分為三個方面:一是不脫堿赤泥的直接利用;二是高堿赤泥中堿的無害化處理再利用;三是鈉離子的脫除后對赤泥進行利用。并針對以上三個方面的劃分進行了實驗研究。
　　 本文利用多學科交叉處理赤泥的優(yōu)勢,研究利用拜爾法高鐵赤泥磁選后含有的Fe2o3,通過摻雜燒結工藝制備出具有紅外發(fā)射率在0.9以上的粉體物料。并得出了通過聯(lián)合磁選工藝:弱磁后的赤泥再進入強磁選,在不磨礦的情況下可得到品位為47.29％、回收率為20.09％的

2、鐵精粉;若磨礦后可得到品位為51.32％、回收率為22.56％的鐵精粉。
　　 本文制備了赤泥橡膠復合材料,并研究了材料的有關性能,發(fā)現,1)高堿赤泥能加快硫化、縮短硫化時間,具有顯著的早強性能;2)在腐蝕性實驗中,赤泥橡膠復合材料的重量變化率為-0.4％,遠低于國家規(guī)定-2％的耐腐蝕標準;3)在橡膠充填中,赤泥的摻加量在30份(橡膠標準)是比較合適的。赤泥作為填料的劣勢為,1)赤泥比重比較大,作為填料的無機礦物以體積充填率為準

3、,固赤泥作為充填料在比重方面的劣勢比較明顯;2)赤泥顏色的問題比較突出,影響赤泥橡膠復合材料的美觀度。
　　 本文制備了赤泥硅酸鹽水泥無機材料,并研究了赤泥硅酸鹽水泥無機材料返堿、泛霜的機理;發(fā)現材料返堿、泛霜的機理主要由兩部分組成:
　　 一是硅酸鹽水泥的主要成分是硅酸鈣CaSiO3,在水化條件下,熟料會生成大量的Ca(OH)2、C3S、C2S,水化生成C-S-H凝膠體系的同時大量的游離Ca2+在水中游離與赤泥中的Na

4、+發(fā)生取代反應,生成的NaOH在硅酸鹽砂漿中破壞了水泥中鈣堿與骨料的反應活性,并在一定的環(huán)境中與骨料SiO2發(fā)生化學反應造成赤泥硅酸鹽水泥無機材料破壞受損;反應生成膠凝體會吸收環(huán)境中的水分而發(fā)生局部膨脹;產生破壞應力,破壞赤泥硅酸鹽水泥無機材料的結合度進而產生裂紋,造成硅酸鹽水泥赤泥無機材料的損壞。主要反應方程式為:
　　 CaO+H2O→Ca(OH)2
　　 Ca(OH)2+SiO2+H2O→C-S-H
　　

5、Ca(OH)2+NanC2S→C-S-H+NaOH
　　 2NaOH+SiO2→Na2SiO3+H2O
　　 二是赤泥中的鈉堿或鹽屬于離子型化合物,非常容易電離,具有很強的游離性能,很難被固化住;在潮濕的環(huán)境中會電解于水分中,Na+離子電離產生的氫氧根離子與氧化物形成膠體,向外滲透,造成赤泥硅酸鹽水泥復合材的表面返堿、泛霜;主要發(fā)生的反應為:
　　 MgSiO3+2NaOH→Mg(OH)2+Na2SiO3

6、　　 CaSiO3+2NaOH→Ca(OH)2+Na2SiO3
　　 Na2CO3+→Ca(OH)2→2NaOH+CaCO3
　　 赤泥硅酸鹽水泥無機材料中的Na+堿隨水遷移到材料表面的動力主要是屬于毛細現象,毛細遷移高度由動力學公式H=2fcosθ/(p.r)為依據;由EDS分析明確確定了,在赤泥硅酸鹽水泥無機材料內部的鈉鹽組分明顯的聚集倍增,由無機材料中鈉鹽的平均含量4.5％左右增加到10.28％;造成赤泥硅酸鹽水

7、泥無機材料返堿、泛霜的嚴重性。
　　 依據赤泥硅酸鹽水泥無機材料返堿、泛霜的機理分析,本文使用非硅酸鹽類水泥作為粘結劑研究了赤泥制品的返堿、泛霜的機理;發(fā)現使用早強水泥能夠把赤泥中的堿進行固化,反應方程式為:
　　 NaOH+MgO+H2O→Mg(OH)2+NaOH
　　 5Mg(OH)2+MgCl2+13H2O→Mg3(OH)5(H2O)m3++5Mg(OH).MgCl2.8H2O
　　 Mg3(OH)

8、5(H2O)m3++Na2SiO3+NaOH→Na2Mg4SiO6(OH)2
　　 早強水泥赤泥無機材料未出現返堿現象的主要機理為:1)固化的過程主要是鎂鹽的羥根與鈉堿發(fā)生絡合反應固結;2)早強水泥由于固化時間短,能夠迅速的將漿體的流動性固結下來,降低了漿體的流動性能;硬化時間短,能夠迅速的把漿體中的有害物質固結住降低其流動性能。由早強水泥赤泥無機材料的EDS分析可以很明確的得出,在早強水泥的物相中鈉堿的含量為4.51％,與無機

9、材料中加入赤泥帶入鈉堿的平均含量基本相同,沒有發(fā)生鈉堿聚集倍增的現象,赤泥中的鈉堿沒有發(fā)生任何的游離聚集改變,也就是鈉堿在早強水泥中穩(wěn)定的固化下來。依據早強水泥的固堿的機理,建立了一條早強水泥赤泥板材中試生產線。
　　 拜爾法赤泥作為建材使用,其中高含量的鈉堿是最大的危害;本文對赤泥脫堿藥劑的種類進行了篩選,在四種脫鈉藥劑的對比試驗中得出:以混合鹽對赤泥的脫鈉效率是最高的,主要是由于混合鹽既具有鎂鹽的陽離子取代性能,又具有銨鹽類