高堿赤泥資源化研究及其應(yīng)用.pdf

1、本文對(duì)赤泥的利用劃分為三個(gè)方面:一是不脫堿赤泥的直接利用;二是高堿赤泥中堿的無(wú)害化處理再利用;三是鈉離子的脫除后對(duì)赤泥進(jìn)行利用。并針對(duì)以上三個(gè)方面的劃分進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本文利用多學(xué)科交叉處理赤泥的優(yōu)勢(shì),研究利用拜爾法高鐵赤泥磁選后含有的Fe2o3,通過(guò)摻雜燒結(jié)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(guò)聯(lián)合磁選工藝:弱磁后的赤泥再進(jìn)入強(qiáng)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(fù)合材料,并研究了材料的有關(guān)性能,發(fā)現(xiàn),1)高堿赤泥能加快硫化、縮短硫化時(shí)間,具有顯著的早強(qiáng)性能;2)在腐蝕性實(shí)驗(yàn)中,赤泥橡膠復(fù)合材料的重量變化率為-0.4％,遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定-2％的耐腐蝕標(biāo)準(zhǔn);3)在橡膠充填中,赤泥的摻加量在30份(橡膠標(biāo)準(zhǔn))是比較合適的。赤泥作為填料的劣勢(shì)為,1)赤泥比重比較大,作為填料的無(wú)機(jī)礦物以體積充填率為準(zhǔn)

3、,固赤泥作為充填料在比重方面的劣勢(shì)比較明顯;2)赤泥顏色的問(wèn)題比較突出,影響赤泥橡膠復(fù)合材料的美觀度。
　　 本文制備了赤泥硅酸鹽水泥無(wú)機(jī)材料,并研究了赤泥硅酸鹽水泥無(wú)機(jī)材料返堿、泛霜的機(jī)理;發(fā)現(xiàn)材料返堿、泛霜的機(jī)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(huì)生成大量的Ca(OH)2、C3S、C2S,水化生成C-S-H凝膠體系的同時(shí)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(yīng),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(yīng)活性,并在一定的環(huán)境中與骨料SiO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成赤泥硅酸鹽水泥無(wú)機(jī)材料破壞受損;反應(yīng)生成膠凝體會(huì)吸收環(huán)境中的水分而發(fā)生局部膨脹;產(chǎn)生破壞應(yīng)力,破壞赤泥硅酸鹽水泥無(wú)機(jī)材料的結(jié)合度進(jìn)而產(chǎn)生裂紋,造成硅酸鹽水泥赤泥無(wú)機(jī)材料的損壞。主要反應(yīng)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(qiáng)的游離性能,很難被固化住;在潮濕的環(huán)境中會(huì)電解于水分中,Na+離子電離產(chǎn)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(fù)合材的表面返堿、泛霜;主要發(fā)生的反應(yīng)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(wú)機(jī)材料中的Na+堿隨水遷移到材料表面的動(dòng)力主要是屬于毛細(xì)現(xiàn)象,毛細(xì)遷移高度由動(dòng)力學(xué)公式H=2fcosθ/(p.r)為依據(jù);由EDS分析明確確定了,在赤泥硅酸鹽水泥無(wú)機(jī)材料內(nèi)部的鈉鹽組分明顯的聚集倍增,由無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)材料返堿、泛霜的嚴(yán)重性。
　　 依據(jù)赤泥硅酸鹽水泥無(wú)機(jī)材料返堿、泛霜的機(jī)理分析,本文使用非硅酸鹽類水泥作為粘結(jié)劑研究了赤泥制品的返堿、泛霜的機(jī)理;發(fā)現(xiàn)使用早強(qiáng)水泥能夠把赤泥中的堿進(jìn)行固化,反應(yīng)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(qiáng)水泥赤泥無(wú)機(jī)材料未出現(xiàn)返堿現(xiàn)象的主要機(jī)理為:1)固化的過(guò)程主要是鎂鹽的羥根與鈉堿發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)固結(jié);2)早強(qiáng)水泥由于固化時(shí)間短,能夠迅速的將漿體的流動(dòng)性固結(jié)下來(lái),降低了漿體的流動(dòng)性能;硬化時(shí)間短,能夠迅速的把漿體中的有害物質(zhì)固結(jié)住降低其流動(dòng)性能。由早強(qiáng)水泥赤泥無(wú)機(jī)材料的EDS分析可以很明確的得出,在早強(qiáng)水泥的物相中鈉堿的含量為4.51％,與無(wú)機(jī)

9、材料中加入赤泥帶入鈉堿的平均含量基本相同,沒(méi)有發(fā)生鈉堿聚集倍增的現(xiàn)象,赤泥中的鈉堿沒(méi)有發(fā)生任何的游離聚集改變,也就是鈉堿在早強(qiáng)水泥中穩(wěn)定的固化下來(lái)。依據(jù)早強(qiáng)水泥的固堿的機(jī)理,建立了一條早強(qiáng)水泥赤泥板材中試生產(chǎn)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(duì)赤泥脫堿藥劑的種類進(jìn)行了篩選,在四種脫鈉藥劑的對(duì)比試驗(yàn)中得出:以混合鹽對(duì)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(yáng)離子取代性能,又具有銨鹽類