【摘要】：拜耳法赤泥是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的副產(chǎn)物。由于拜耳法赤泥是泥漿態(tài)的堿性固體廢棄物,拜耳法赤泥的資源化應(yīng)用受到了諸多限制。隨著免燒磚這一新型建筑材料的需求量不斷增大,利用拜耳法赤泥制備免燒磚是拜耳法赤泥資源化的較優(yōu)途徑。然而拜耳法赤泥中過量的Na+會(huì)使得免燒磚的強(qiáng)度以及耐久性降低,因而如何穩(wěn)定免燒磚中Na+成為利用拜耳法赤泥制備免燒磚必須解決的問題之一。 本論文一方面用不同浸取劑對拜耳法赤泥免燒磚原料進(jìn)行浸取實(shí)驗(yàn),探索拜耳法赤泥免燒磚原料中Na+的存在形式以及拜耳法赤泥免燒磚中可溶性Na+的最優(yōu)檢測方式；另一方面用拜耳法赤泥與不同的工業(yè)副產(chǎn)物作為原料共同制備免燒磚,通過免燒磚中可溶性Na+浸出率的變化過程探索拜耳法赤泥免燒磚中Na+的穩(wěn)定化過程。研究表明： (1)當(dāng)拜耳法赤泥免燒磚發(fā)生泛霜現(xiàn)象時(shí),在免燒磚表面的白色物質(zhì)主要是Na2CO3。除拜耳法赤泥之外,拜耳法赤泥免燒磚原料的XRD圖中均不存在含Na+的礦物相。拜耳法赤泥中的Na+主要以NaOH、Na2CO3和方鈉石三種含Na的礦物相存在。 (2)根據(jù)不同浸取劑對拜耳法赤泥中Na+的浸取實(shí)驗(yàn)結(jié)果,去離子水無法一次性完全浸出拜耳法赤泥中可溶性Na+,去離子水多次浸取率之和等于以NH4Cl為浸取劑的一次浸取率。拜耳法赤泥可溶性Na+的最優(yōu)檢測方式是以NH4Cl為浸取劑,在浸取時(shí)間為4h、浸取溫度為60℃、液固比為100、浸取濃度為1mol/L的條件下浸出,并通過火焰分光光度法檢測浸取液中Na+的含量,最終確定可溶性Na+的含量。 (3)拜耳法赤泥免燒磚原料中可溶性Na+完全來自于拜耳法赤泥。拜耳法赤泥免燒磚原料中含有可溶性Na+(NaOHNa2CO3)和枸溶性Na+(方鈉石)兩種含Na+礦物相。因此,拜耳法赤泥免燒磚中可溶性Na+的含量采用拜耳法赤泥中可溶性Na+含量的最優(yōu)檢測法進(jìn)行測定。 (4)在不同的養(yǎng)護(hù)條件下,利用相同工藝配方所制得赤泥免燒磚的強(qiáng)度及可溶性Na+的含量均有較大差異。當(dāng)免燒磚的工藝配方為40%的赤泥、20%的石英砂、40%的礦渣時(shí),常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)后的磚塊的抗壓強(qiáng)度為3.52MPa,而高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)后的磚塊的抗壓強(qiáng)度為10.18MPa；常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)后的磚塊中可溶性Na+的浸出率為29.86%,而高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)后的磚塊中可溶性Na+的浸出率為21.87%。 (5)利用拜耳法赤泥與其他工業(yè)副產(chǎn)物同制備免燒磚,探索了不同摻量的原料對拜耳法赤泥免燒磚的強(qiáng)度及免燒磚中可溶性Na+浸出率的影響。生石灰不能使拜耳法赤泥免燒磚產(chǎn)生強(qiáng)度,也不能降低免燒磚中可溶性Na+的浸出率。鋁土礦尾礦、粉煤灰和礦渣與拜耳法赤泥共同制備免燒磚的強(qiáng)度順序是：礦渣鋁土礦尾礦粉煤灰,可溶性Na+的浸出率的順序是：粉煤灰鋁土礦尾礦礦渣。 (6)通過對免燒磚工藝配方的綜合分析,拜耳法赤泥免燒磚的最優(yōu)工藝配方為40%的赤泥、20%的石英砂、10%的生石灰、30%的礦渣。經(jīng)過高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)后,按最優(yōu)工藝配方配料所制得免燒磚的強(qiáng)度可達(dá)到19.65MPa,可溶性Na+的浸出率可降為5.07%,但泛霜實(shí)驗(yàn)結(jié)果為未見泛霜現(xiàn)象。通過對最優(yōu)工藝配方的免燒磚磚塊粉末進(jìn)行XRD及SEM-EDS分析,免燒磚中可溶性Na+穩(wěn)定化的產(chǎn)物可能為鈣霞石。 (7)在免燒磚制備過程中,當(dāng)免燒磚原料與水混合后呈半濕狀態(tài),此時(shí)物料的液相中Al/Si為1(摩爾比)。在不同的堿量條件下,本實(shí)驗(yàn)按半濕物料的液相中Al/Si將硅酸鈉和鋁酸鈉混合,并利用水熱法模擬免燒磚的制備工藝合成鈣霞石。在適當(dāng)?shù)膲A量條件下,通過XRD.SEM-EDS以及FTIR等分析測試手段確定合成產(chǎn)物是鈣霞石。 (8)通過將合成的鈣霞石置于含H+、Ca2+、K+、NH4+、Li+以及不同pH的浸取液中進(jìn)行浸取實(shí)驗(yàn),鈣霞石中Na+可在含有H+、Ca2+、K+、NH4+、Li+以及pH≥4的液相環(huán)境中穩(wěn)定存在。在pH≤3的液相環(huán)境中,鈣霞石中[Al6Si6024]結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生水解而使得Na+溶出。在最優(yōu)免燒磚工藝配方條件下,拜耳法赤泥免燒磚中可溶性Na+以鈣霞石的形式穩(wěn)定存在。
【圖文】：

測定結(jié)果如下：拜耳法赤泥中主要化學(xué)組成含量如表2.1;粉磨后拜耳法赤泥的粒度分布如圖2.1;拜耳法赤泥中礦物相組成見圖2.2。表2.1拜耳法赤泥中主要化學(xué)組成Tab 2.1 Main chemical compositions of Bayer red mud化學(xué)組分 AbO? Na20 ^ Tpe質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％) 23.82 \9￡2 ^ 15￡5 9.80 r'^oo^ 奮士 ^ 電令?^2 i i~I 1 -X：- 40 <■少. 1 I I J n 1 I ! I0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 500粒徑(|j m)圖2.1赤泥的粒度分布圖Fig 2.1 The size discribution curve of Bayer red mud13

拜耳法赤泥經(jīng)過預(yù)處理之后，98%的顆粒粒徑小于lOOtmi。根據(jù)拜耳法赤泥的X射線衍射分析結(jié)果（圖2.2)，，拜耳法赤泥中主要礦物相為水韓鍋k 石、經(jīng)基氧化鐵、1?鐵j斒⒎僥剖�、水合衍]躉埔約耙凰妓崮頻取

本文編號(hào)：2525781