[发明专利]综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业废弃物的综合利用，具体涉及一种综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石生产胶凝材料及制品的方法。

背景技术

赤泥是以铝土矿为原料提取氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产一吨氧化铝，大约产生0.8～2吨赤泥。依提取工艺不同所产生的赤泥分别称为拜尔法赤泥、烧结法赤泥及联合法赤泥。赤泥的物理性质：颗粒直径0.088～0.25mm，比重2.7～2.9，容重0.8～1，熔点1200～1250℃。赤泥矿物成分复杂，主要矿物为文石和方解石，含量为60～65%，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量较小的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱，pH值一般在13以上。其化学成分随铝土矿品位和提取工艺有差别，大致为：

拜尔法赤泥：CaO 2～8%，SiO₂ 3～20%，Al₂O₃ 10～20%，Fe₂O₃ 30～60%，MgO 0.8～1.5%，Na₂O 2～10%，K₂O 0.2～1.5%，TiO₂ 微量～10%，烧失量 10～15%；

烧结法赤泥：CaO 46～49%， SiO₂ 20～23%，Al₂O₃ 5～7%， Fe₂O₃ 7～10%，MgO 1.2～1.6%，Na₂O 2.5～3%， K₂O 0.2～0.5%， TiO₂ 2.5～3%，烧失量6～10%；

联合法赤泥：CaO 43.7～47%， SiO₂ 20～21%，Al₂O₃ 5.4～7.5%，Fe₂O₃ 6.2～7.5%，MgO 0.5～1.3%，Na₂O 2.8～8%，K₂O 0.5～0.8%，TiO₂ 6.1～7.7%；

我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝就达2378万吨，约占世界总产量的30%，产生的赤泥近3000万吨。目前，赤泥综合利用仍属世界性难题，国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处理方式。我国赤泥综合利用近二十年来得到各方面的高度重视，开展了跨学科、多领域的综合利用技术研究工作，相关技术如下：

1、与石灰石配料生产普遍水泥或道路水泥：因碱含量高既影响烧成窑况和熟料强度，所生产的水泥中碱这种有害物含量高又严重影响混凝土工程的耐久性，为国家标准所限制（普通水泥R₂0＜0.6%）。

2、制建筑用砖：加煤用双轴搅拌机混合螺旋挤出成型为砖，干燥困难，砖变形大，更严重的是，由于碱含量高，普遍泛霜长毛，被用户排斥。

3、赤泥烘干后加水泥、石灰等粉磨制取矿山胶结充填胶凝材料；除堆存干燥硬化的赤泥外，赤泥烘干能耗高，制取的矿山胶结充填胶凝材料中的碱及有害金属离子的固化稳定效果极差，实际上仍然污染地下水。

4、赤泥烘干、粉磨后制取路基固结材料和混凝土掺合料：赤泥烘干粉磨能耗高，赤泥中的碱及有害金属离子实际上仍会缓慢浸出污染地下水，加入混凝土中实际上将使混凝土极不耐久而成为豆腐渣工程。

5、烘干粉磨后作为塑料填料：赤泥烘干粉磨耗能高，作为塑料填料其塑料制品性能和耐老化能力实际上比普通的石灰石、白云石、砂粉都差。

6、化学结合陶瓷复合材料，用去杂、烘干、粉磨后的赤泥干粉替代部分瓷泥用料，制取陶瓷复合材料，其去杂、烘干、粉磨能耗高，因赤泥化学成分特点及波动大，陶瓷色泽、强度、成品率控制困难，导致合格品成本大幅上升。

7、保温耐火材料：用去杂、烘干、粉磨后的赤泥替代部分耐火胶泥烧制耐火材料，或用去杂烘干粉磨处理的赤泥粉和耐火轻质骨料及耐火胶泥加发泡剂焙烧制取保温耐火材料，因为赤泥本身熔点偏低，去杂、烘干、粉磨能耗又偏高，而未取得实质性的突破。

8、作为环保材料：将赤泥烘干与石灰石粉磨后用来改良土壤，或烘干粉磨后配入复合肥中作为环保材料，因赤泥的物理及化学特性，实际上仅作为环保项目套利而已。