探討赤泥在土建領(lǐng)域的二次利用

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赤泥作為鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的工業(yè)礦渣，礦物成分與水泥、粉煤灰等物質(zhì)具有不少好像之處。雖然在赤泥的再次利用道路上，一些研究成果運(yùn)用到了實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中。但是其利用水平和規(guī)模還偏低、偏小，不能高效、大范圍的利用赤泥。同時(shí)，在其利用工程中，也展現(xiàn)了不少問(wèn)題，如建筑材料方面的放射性問(wèn)題，道路材料中的堿性液體滲透問(wèn)題等。本文結(jié)合前人的成果作出探討。

赤泥；土建工程；應(yīng)用方法

引言

赤泥作為氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的最大廢棄礦渣，每生產(chǎn)一噸氧化鋁大約會(huì)產(chǎn)生1.1～2.0t的赤泥，2022年我國(guó)的氧化鋁產(chǎn)量接近4000萬(wàn)噸。假設(shè)產(chǎn)生的赤泥不加以利用，不僅占用土地，濫用資源，帶來(lái)大量的環(huán)境污染和安好隱患，而且赤泥中的堿性物質(zhì)向地下滲透，造成地下水和土壤的污。

1.赤泥的根本性質(zhì)

1.1赤泥物理性質(zhì)

赤泥因富含氧化鐵而顯紅色，顏色會(huì)隨所含鐵量不同而變化，是一種具有較大內(nèi)外觀積多孔布局。主要山凝結(jié)體、集粒體、團(tuán)聚體三級(jí)布局構(gòu)成。三者之間形成了凝結(jié)體空隙、集粒體空隙、團(tuán)聚體空隙。這使得赤泥具有較大的比外觀積，而且大小相差懸殊、變化幅度較大。同時(shí)赤泥具有高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度，含水率高，容重在700～1000kg/m?3之間，粒徑d=0.075～0.005mm的粒組的含量在90%左右，比外觀積64.09～186.9m2/g，孔隙比2.53～2.95。赤泥的潛在膠凝性和某些特殊的性質(zhì)，抉擇了其不僅可以作為混合料的主要成分，而且可以作為某種特殊的添加劑、凝聚劑在混合料中起到明顯的作用。

1.2赤泥的化學(xué)性質(zhì)和礦物組成

赤泥作為一種不溶性的礦渣，主要山細(xì)顆粒的泥和粗顆粒的砂組成，其化學(xué)成分因鋁土礦品位和氧化鋁生產(chǎn)方法的不同而有所差異固。我國(guó)生產(chǎn)氧化鋁主要方法有燒結(jié)法，拜耳法和混聯(lián)法。各生產(chǎn)方法產(chǎn)生的成分也各不一致。表1是我國(guó)各種生產(chǎn)方法產(chǎn)生的赤泥主要化學(xué)成分。

因赤泥化學(xué)成分極為繁雜，除含有表1的氧化物外，也有較少量的鋅、磷、鎳、鎵、鍺和釩等元素的氧化物。此外，景英仁、楊世杰、王梅等對(duì)不同生產(chǎn)廠區(qū)的赤泥研究說(shuō)明，赤泥中所含有的主要礦物有硅酸二鈣、水化石榴石、赤鐵礦、方解石、鈣欽文石、蛋白石、二水鋁石、霞石等物質(zhì)。

2.赤泥土建工程中的應(yīng)用

2.1赤泥生產(chǎn)水泥

赤泥中占主要成分的Si02，Ca0，F(xiàn)e203和Al203等，都是硅酸鹽水泥生料的主要成分。同時(shí)，赤泥中所含有的的硅酸二鈣和某些硅鋁酸鹽，是具有確定的水硬性和膠凝性的，在含Ca（OH）2和CaSO、和的物質(zhì)中，參與適量的水能發(fā)生水化和水解回響，產(chǎn)生凝聚和硬化現(xiàn)象。這也為赤泥運(yùn)用于水泥的生產(chǎn)制備供給了可能。從上世紀(jì)60年頭以來(lái)，山東鋁業(yè)公司水泥廠利用赤泥生產(chǎn)出赤泥水泥，且告成運(yùn)用于實(shí)際工程。

因赤泥的含堿量較高，假設(shè)直接運(yùn)用于水泥的制備，必能導(dǎo)致赤泥性水泥的含堿量超出相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不利于赤泥性水泥推廣運(yùn)用。任根寬采取磷石膏作為水泥的緩凝劑，以改性赤泥作水泥混合材，在水泥中摻入45%改性赤泥，所得到赤泥性水泥的各項(xiàng)物理性質(zhì)依舊能得志525#水泥標(biāo)準(zhǔn)要求，并且后期強(qiáng)度提高將近16%。張彥娜利用在600℃的環(huán)境中鍛燒處理所得赤泥，與確定量的水泥相混合得到赤泥一水泥熟料，再在其中參與適量的燒石膏所產(chǎn)生的赤泥-水泥，同樣達(dá)成了普遍水泥的作用效果。

2.2赤泥運(yùn)用于道路材料

赤泥所具有的堿性，對(duì)粉煤灰、礦渣等材料具有確定的激發(fā)作用，是一種良好且廉價(jià)的道路材料。其既可以用于道路基層材料，也可用于道路面層和路堤填料。王亮、譚華分別研究了二灰穩(wěn)定赤泥底基層、墊層路用性能，秦是、王靜赤泥在道路工程中的應(yīng)用，石灰粉煤灰赤泥在道路工程的應(yīng)用，研究了燒結(jié)法赤泥道路材料工程應(yīng)用實(shí)例及經(jīng)濟(jì)性分析同等。這些已有研究說(shuō)明，赤泥粉煤灰混凝土和水泥赤泥混凝土對(duì)混凝土路面材料的開(kāi)發(fā)具有確定的參考價(jià)值。雖然赤泥混合料基層材料已用于道路基層的試驗(yàn)和試驗(yàn)路段，并獲得了良好的路用性能。但是，面對(duì)試驗(yàn)路段，現(xiàn)階段缺少對(duì)連續(xù)的路用性能跟蹤監(jiān)測(cè)，沒(méi)有完善連續(xù)的路用性能研究成果。并且，有關(guān)添加了赤泥的道路施工，還沒(méi)有形成完善的施工技術(shù)。

2.3赤泥制備裝飾材料

2.3.1赤泥制備陶瓷

由于建筑陶瓷的制備對(duì)原材料的要求不高，但所需材料中的二氧化硅含量卻都達(dá)成了50%。因此利用赤泥制備陶瓷時(shí)需要在混合料中參與石英砂等含二氧化硅高的材料，以此達(dá)成提高混合料中二氧化硅含量的目的。蔣述興利用赤泥20%～80%，石英砂10%～20%，高嶺土10%～50%為合作比的混合料測(cè)驗(yàn)說(shuō)明，當(dāng)赤泥的含量在40%左右、石英砂30%左右、高嶺土30%左右時(shí)，赤泥陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度及吸水率等的參數(shù)，達(dá)成了國(guó)家多種建筑陶瓷國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3.2赤泥制備燒結(jié)磚

根據(jù)堿礦渣水泥形成的根本原理，龔春明在堿礦渣水泥中參與適量的赤泥，改善了堿礦渣水泥的強(qiáng)度倒縮問(wèn)題；蘆令超利用礦渣、粉煤灰及赤泥為根本組成的混合料，在其中參與適量的某中激發(fā)劑，制造出了合格的免燒磚；以赤泥為主要原料，在其中參與適量的茹土，在確定的高溫下鍛燒所制成的磚，抗壓強(qiáng)度到達(dá)10MPa，甚至高達(dá)20MPa，而其吸水率符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，赤泥燒結(jié)磚相較其它燒結(jié)磚鍛燒溫度更低、更節(jié)能，在生產(chǎn)中也能夠消耗大量的赤泥，有利于赤泥的二次利用和環(huán)境養(yǎng)護(hù)。

2.4赤泥在膠凝材料中的運(yùn)用

赤泥的潛在膠凝性，抉擇其在某些物質(zhì)中，如粉煤灰、堿性礦渣等，可以發(fā)揮確定的禍合、激發(fā)作用。把3%～5%的赤泥摻進(jìn)粉煤灰一水泥膠結(jié)砂中，測(cè)出參與赤泥的混合料與未加相比，其各齡期的抗壓、抗折強(qiáng)度明顯鞏固；余建萍以赤泥和粉煤灰作為原材料，按確定的比例制備出的新型無(wú)機(jī)復(fù)合材料混和劑，能夠有效的降低廢水中的PH值、去濁、除磷、除COD等。本金低廉，取材簡(jiǎn)樸，都是工業(yè)廢渣的二次利用，有利于環(huán)境養(yǎng)護(hù)。祝麗萍在礦渣少熟料全尾砂膏體膠結(jié)充填料中，參與24%的赤泥，解決了礦渣少熟料全尾砂膏體早期強(qiáng)度不夠的問(wèn)題。劉春運(yùn)用在700℃環(huán)境下鍛燒后的赤泥，代替15%左右的水泥，所得到的赤泥一水泥混合料，其抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度都達(dá)成了設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。以上研究說(shuō)明，赤泥的膠凝性不僅能夠與粉煤灰、堿性礦