[发明专利]一种以赤泥和镁渣为主材的免烧砖

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用赤泥和镁渣生产免烧砖的方法，属资源综合利用及新型建材技术领域。

背景技术：

赤泥是氧化铝生产过程中排放的固体废渣，按照氧化铝生产工艺的不同，分为烧结法、拜耳法和混联法赤泥。因氧化铝生产方法和铝土矿品质不同，赤泥的化学成分、物理性质和矿物相不同，但因氧化铁含量较高，其外观颜色与红土相似，故一般通称为赤泥。无论烧结法赤泥还是拜耳法赤泥，其共同的特性都含碱，由于碱的存在，导致赤泥的利用难度很大，这是赤泥利用率低的主要原因。

我国是世界第四大氧化铝生产国，每生产1吨氧化铝约产生赤泥1.5吨（折干），每吨干赤泥还附带3～4m³的含碱废液。据不完全估计，我国每年排放赤泥一千多万吨,赤泥累计堆存量高达数千万吨，主要以筑坝湿法堆存为主，其利用率仅为10%左右，随着铝工业的发展和铝矿石品位的降低，赤泥排放量将越来越大，其所产生的环境问题已成为企业可持续发展的重大制约因素。从我国的国情出发，铝工业在相当长时间内仍将保持旺盛的发展势头，但若赤泥产生的污染问题、土地占用问题、资源浪费问题得不到有效解决，将严重影响铝工业的可持续发展。而要使赤泥这种大宗固体废弃物得到广泛应用，就必须首先解决赤泥碱的稳定化及其综合利用技术，这是一个长期困扰国内外氧化铝工业但又悬而未解的重大课题。

目前，国外关于赤泥的资源化应用主要有：（1）拜耳法赤泥用于生产水泥、制造人工轻骨料混凝土、用作沥青填料、生产砖、用作道路基层材料等。（2）拜耳法赤泥在农业、环境等方面利用研究。如：德国试验用拜耳法赤泥和软泥混合填充低凹地，变贫瘠的土地为良田；美国、日本利用拜耳法赤泥作废水、废气的净化剂，效果良好，成本低等。（3）烧结法赤泥用于生产水泥。如，前苏联以霞石为原料生产氧化铝的沃尔霍夫、阿钦、及卡列夫氧化铝厂利用赤泥生产水泥，并进行石灰石、烧结法赤泥两组分配料试验，水泥可利用赤泥629～795kg/t，为烧结法赤泥的综合利用开辟了途径。

我国针对赤泥综合利用主要是生产水泥，如烧结法赤泥用于生产水泥、赤泥代黏土烧制普通硅酸盐水泥、赤泥代替黏土烧制油井水泥、赤泥生产硫酸盐水泥；赤泥用作新型墙体材料也有报道，如，华中科技大学等有关学者在用赤泥、粉煤灰生产免烧结砖方面也有研究，山东铝业公司利用赤泥作新型墙体材料进行了大量研究。此外，还有少量利用赤泥烧制微晶玻璃和水处理用多孔陶粒滤料的报道，赤泥用作脱硫剂、絮凝剂、水处理剂、回收赤泥中有价元素的技术也有研究报道。从赤泥的主要组成来看，其具有在水泥、混凝土、陶瓷、建材、道路等行业规模化应用的潜力，这也是目前烧结法赤泥主要用于生产水泥的主要原因。可见，国内烧结法赤泥已有不同程度的利用，但因其具有排量大、含水率高、碱性强等特点，拜耳法赤泥的综合利用进展不大。

镁渣是生产金属镁时排出的工业废渣，生产金属镁的方法分为电解法、硅热还原法、碳热还原法、碳化物还原法。硅热还原法又分为意大利的皮江法和法国的半连续硅热法。在我国，主要采用的方法是硅热还原法中的皮江法，是用硅铁(Si>75％ )还原煅烧的白云石，在耐热钢制成的罐中，抽真空并加热至一定温度则会有镁蒸气析出，在罐的冷端设有一筒形冷凝器，冷凝收集镁，再经过精炼即可得到成品镁。为了提高反应速率，一般在炉料中配人一定量的添加剂，如CaF₂等，生产金属镁。还原后生成的废渣即为镁渣，呈灰色粗细颗粒状和粉状，每生产1t金属镁约排出9t的镁渣。镁渣的成分波动范围：CaO：40％～50％，Si0₂：20％～30％ ，A1₂O₃：2％～5％ ，MgO：6％～l0％，Fe₂0₃约9％。从其矿物组成来看，镁渣较适合用于建筑建材工业。

国外对镁渣利用的研究和报道很少，检索发现，巴西联邦大学的学者对这种工业废料做了初步的研究，发现镁渣材料化学成分大体由CaO和SiO₂，MgO和Fe₂0₃组成，这些化学成分之间相互作用可以生成CaSiO₄，CaMgSiO₄，MgO和Ca(OH)₂等结晶产物，镁渣掺入到砂浆中后与硅酸盐水泥相比，所含的碱性氧化物成分(K₂O和Na₂0)极低，可以提高砂浆的耐久性。