一種赤泥固化劑及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種赤泥固化劑及其應(yīng)用，屬于赤泥綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括：20-90份礦渣粉、1-50份粉煤灰、1-30份泥沙、5-15份含鈉、鉀、鈣、鎂元素的催化激發(fā)劑和0.1-10份晶須纖維。粉煤灰和泥沙可較好的調(diào)節(jié)赤泥的硅鋁元素比例和液塑限指數(shù)，增加工程體的強(qiáng)度性能指標(biāo)和工程易用性。晶須纖維增加了制成品的抗折能力和抗裂性能。另外，本發(fā)明的赤泥固化劑為粉狀固體，工程使用方便，只需要根據(jù)不同工程性能的要求，按比例添加攪拌即可。本發(fā)明的赤泥固化劑經(jīng)過合理配比后可使赤泥為主要成分的固化體有較高的強(qiáng)度性能，完全可滿足建筑免燒磚、道路基層、面層等工程指標(biāo)的要求，實現(xiàn)大量消耗赤泥的目標(biāo)。
【專利說明】一種赤泥固化劑及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及赤泥綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種赤泥固化劑及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]赤泥是以鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁過程中產(chǎn)生的含堿固體廢物，每生產(chǎn)一噸氧化鋁大約產(chǎn)生赤泥0.8^1.8噸，我國是氧化鋁生產(chǎn)大國，2013年生產(chǎn)氧化鋁約4375萬噸，占世界總產(chǎn)量的45.9%，產(chǎn)生的赤泥近5000萬噸。目前我國赤泥的綜合利用率僅為4%左右，造成赤泥大量堆存，2009年的統(tǒng)計堆存量約2億噸，預(yù)計2015年赤泥累計堆存量將達(dá)到4億噸，赤泥的大量堆存即占用土地資源，又容易造成環(huán)境污染及安全隱患。
[0003]目前，氧化鋁赤泥大量綜合利用仍屬世界性難題，國際上對赤泥主要采用堆存覆土的處置方式。隨著環(huán)保要求的提高，我國的赤泥綜合利用工作近年來得到各方面的高度重視。為了推進(jìn)赤泥綜合利用工作，國家工業(yè)和信息化部，科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合印發(fā)《赤泥綜合利用指導(dǎo)意見》(工信部聯(lián)節(jié)
[2010] 401號)，《赤泥綜合利用指導(dǎo)意見》中指出開發(fā)大量消納強(qiáng)堿性赤泥的具有產(chǎn)業(yè)競爭力的應(yīng)用技術(shù)是綜合利用赤泥的關(guān)鍵，是解決赤泥堆存造成環(huán)境污染和安全隱患的治本之策，也是我國氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。同時《赤泥綜合利用指導(dǎo)意見》也指明了赤泥綜合利用技術(shù)開發(fā)方向，如:赤泥提取有價金屬、路基固結(jié)材料、建筑用磚、礦山膠結(jié)填充料、配料生產(chǎn)水泥、化學(xué)結(jié)合陶瓷復(fù)合材料、環(huán)保材料等。
[0004]專利201310252096中描述了一種使用水玻璃、活性引發(fā)劑和微硅粉與赤泥制作免燒磚，但是其需要蒸壓釜蒸養(yǎng)，耗費較高品位能源。專利CN200910162876中描述了一種道路基層和水穩(wěn)層的做法:其主要原料為低溫陶瓷固化劑、赤泥和骨料，其赤泥摻加量只有2?10%，赤泥的利用量較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種赤泥固化劑及其應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種赤泥固化劑，按照重量份數(shù)計，包括:20-90份礦渣粉、1-50份粉煤灰、1-30份泥沙、5-15份含鈉、鉀、鈣、鎂元素的催化激發(fā)劑和0.1-10份晶須纖維。將以上各原料均勻混合并干燥包裝得赤泥固化劑產(chǎn)品。
[0007]優(yōu)選的，所述礦渣粉的比表面積不小于400 Itl2 /kg.
[0008]優(yōu)選的，所述泥沙的粒徑不大于lOOum，所述泥沙的SOum篩余不大于30%。
[0009]進(jìn)一步的，所述催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；所述催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為2-75%、0.5-20%、1-55%、0.5-30%?
[0010]進(jìn)一步的，所述晶須纖維為碳酸鈣或硫酸鈣晶須纖維。
[0011]優(yōu)選的，按照重量份數(shù)計，包括:40-60份礦渣粉、20-30份粉煤灰、10_20份泥沙、8-12份含鈉、鉀、鈣、鎂元素的催化激發(fā)劑和1-5份晶須纖維。
[0012]所述的赤泥固化劑作為實心磚材料的固化劑的應(yīng)用。
[0013]使用所述的赤泥固化劑固化赤泥制備實心磚的方法，包括以下步驟:1)按照重量份數(shù)分別稱取礦渣粉、粉煤灰、泥沙、催化激發(fā)劑和晶須纖維并經(jīng)混合干燥得赤泥固化劑；
2)分別稱取赤泥和步驟I)制得的赤泥固化劑并混合均勻，所述赤泥固化劑與赤泥重量比為1:3-1:8 ；3)向步驟2)所得混合粉末中加入水后采用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min ；4)將步驟
3)所得物送入制磚機(jī)制成標(biāo)磚。
[0014]所述的赤泥固化劑作為浙青路面基層材料的固化劑的應(yīng)用。
[0015]所述的赤泥固化劑作為地面硬化層材料的固化劑的應(yīng)用。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明的赤泥固化劑配方中加入了粉煤灰和泥沙，可較好的調(diào)節(jié)赤泥的硅鋁元素比例和液塑限指數(shù)，增加了工程體的強(qiáng)度性能指標(biāo)和工程易用性。本發(fā)明的赤泥固化劑配方中包括晶須纖維，晶須纖維的加入增加了制成品的抗折能力和抗裂性能，同時由于晶須纖維的尺寸較小(晶須纖維長度一般為30-200um)，也解決了摻用其他長尺寸纖維(如短切聚丙烯)不容易攪拌均勻的問題。另外，本發(fā)明的赤泥固化劑為粉狀固體，工程使用方便，只需要根據(jù)不同工程性能的要求，按比例添加攪拌即可。本發(fā)明的赤泥固化劑經(jīng)過合理配比后可使赤泥為主要成分的固化體有較高的強(qiáng)度性能，完全可滿足建筑免燒磚、道路基層、面層等工程指標(biāo)的要求，實現(xiàn)大量消耗赤泥的目標(biāo)。

【具體實施方式】
[0017]實施例1
本實施例的赤泥固化劑包括55kg礦渣粉、25kg粉煤灰、1kg黃河泥沙、12kg催化激發(fā)劑、Ikg碳酸鈣的晶須纖維。其中，礦渣粉的比表面積不小于400 m2 /kg ;粉煤灰使用二級粉煤灰(本發(fā)明中，粉煤灰指標(biāo)為大于等于三級粉煤灰);黃河泥沙的粒徑不大于10um且黃河泥沙的SOum篩余不大于30% ;催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為55%、10%、25%、10%，催化激發(fā)劑的表面積不小于400 m2 /kg。
[0018]按照赤泥固化劑與赤泥重量比為1:5稱取赤泥固化劑和赤泥，均勻混合并加水后用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min至半干狀態(tài)，然后送人制磚機(jī)制成標(biāo)磚，成型后直接碼垛，覆膜養(yǎng)護(hù)28天，即得實心磚成品。
[0019]按GB/T21144-2007《混凝土實心磚》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，采用本實施例制得的赤泥固化劑而制備的實心磚密度1786kg/m3 ;抗壓強(qiáng)度平均值為32.8MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)中密度等級B級和強(qiáng)度等級MU30標(biāo)準(zhǔn)。
[0020]實施例2
本實施例的赤泥固化劑包括55kg礦渣粉、25kg粉煤灰、1kg黃河泥沙、12kg催化激發(fā)劑、Ikg碳酸鈣的晶須纖維。其中，礦渣粉的比表面積不小于300 m2 /kg ;粉煤灰使用二級粉煤灰(本發(fā)明中，粉煤灰指標(biāo)為大于等于三級粉煤灰);黃河泥沙的粒徑不大于10um且黃河泥沙的SOum篩余不大于30% ;催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為55%、10%、25%、10%，催化激發(fā)劑的表面積不小于200 m2/kgο
[0021]按照赤泥固化劑與赤泥重量比為1:5稱取赤泥固化劑和赤泥，均勻混合并加水后用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min至半干狀態(tài)，然后送人制磚機(jī)制成標(biāo)磚，成型后直接碼垛，覆膜養(yǎng)護(hù)28天，即得實心磚成品。
[0022]按GB/T21144-2007《混凝土實心磚》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，采用本實施例制得的赤泥固化劑而制備的實心磚密度1783kg/m3 ;抗壓強(qiáng)度平均值為26.4MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)中密度等級B級和強(qiáng)度等級MU25標(biāo)準(zhǔn)。
[0023]實施例3
本實施例的赤泥固化劑包括35kg礦渣粉、45kg粉煤灰、1kg黃河泥沙、12kg催化激發(fā)劑、Ikg硫酸鈣的晶須纖維。其中，礦渣粉的比表面積不小于400 m2 /kg ;粉煤灰使用三級粉煤灰(本發(fā)明中，粉煤灰指標(biāo)為大于等于三級粉煤灰);黃河泥沙的粒徑不大于10um且黃河泥沙的SOum篩余不大于30% ;催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為45%、15%、25%、15%，催化激發(fā)劑的表面積不小于400 m2 /kg。
[0024]按照赤泥固化劑與赤泥重量比為1:6稱取赤泥固化劑和赤泥，均勻混合并加水后用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min至半干狀態(tài)，然后送人制磚機(jī)制成標(biāo)磚，成型后直接碼垛，覆膜養(yǎng)護(hù)28天，即得實心磚成品。
[0025]按GB/T21144-2007《混凝土實心磚》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，采用本實施例制得的赤泥固化劑而制備的實心磚密度1672kg/m3 ;抗壓強(qiáng)度平均值為27.8MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)中密度等級C級和強(qiáng)度等級MU25標(biāo)準(zhǔn)。
[0026]實施例4
本實施例的赤泥固化劑包括55kg礦渣粉、25kg粉煤灰、1kg黃河泥沙、12kg催化激發(fā)劑、Ikg碳酸鈣的晶須纖維。其中，礦渣粉的比表面積不小于400 Hf /kg ;粉煤灰使用二級粉煤灰(本發(fā)明中，粉煤灰指標(biāo)為大于等于三級粉煤灰);黃河泥沙的粒徑不大于10um且黃河泥沙的SOum篩余不大于30% ;催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為35%、20%、25%、20%，催化激發(fā)劑的表面積不小于400 m2 /kg。
[0027]按照赤泥固化劑與赤泥重量比為1: 10稱取赤泥固化劑和赤泥，均勻混合并加水后用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min至半干狀態(tài)，即可作為浙青路面基層材料使用。施工方法:用布料機(jī)均勻布料，每層200mm，共兩層，用ZY18壓路機(jī)分層壓實，養(yǎng)護(hù)7天即可。按JTGE51-2009《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》進(jìn)行檢測，指標(biāo)為:壓實度> 98%，7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值4.2MPa，能滿足JTG D50-2006《公路浙青路面設(shè)計規(guī)范》特重交通荷載等級道路基層設(shè)計性能要求。
[0028]實施例5
本實施例中赤泥固化劑與實施例4中赤泥固化劑完全相同。
[0029]按照赤泥固化劑與赤泥重量比為1:15稱取赤泥固化劑和赤泥，均勻混合并加水后用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min至半干狀態(tài)，即可作為浙青路面基層材料使用。施工方法:用布料機(jī)均勻布料，每層200mm，共兩層，用ZY18壓路機(jī)分層壓實，養(yǎng)護(hù)7天即可。按JTGE51-2009《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》進(jìn)行檢測，指標(biāo)為:壓實度> 97%，7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值3.1MPajHiMJTG D50-2006《公路浙青路面設(shè)計規(guī)范》特重交通荷載等級道路底基層設(shè)計性能要求。
[0030]實施例6
本實施例的赤泥固化劑包括55kg礦渣粉、25kg粉煤灰、1kg黃河泥沙、12kg催化激發(fā)劑、Ikg碳酸鈣的晶須纖維。其中，礦渣粉的比表面積不小于400 m2 /kg ;粉煤灰使用二級粉煤灰(本發(fā)明中，粉煤灰指標(biāo)為大于等于三級粉煤灰);黃河泥沙的粒徑不大于10um且黃河泥沙的SOum篩余不大于30% ;催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為55%、10%、25%、10%，催化激發(fā)劑的表面積不小于400 m2 /kg。
[0031]按照赤泥固化劑:赤泥:石子重量比為1:1.5:3稱取赤泥固化劑、赤泥和石子，均勻混合并加水后用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min至干硬性混凝土狀態(tài)，應(yīng)用于硬化地面層。施工方法:硬化地面層施工厚度250_，拌制混合物的維勃稠度19s，用平板振動器振壓成型，表面抹光，覆膜養(yǎng)護(hù)28天即可。按GB/T50107-2001《混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢測，指標(biāo)為:抗壓強(qiáng)度代表值36.8MPa，抗折強(qiáng)度代表值5.1 MPa，符合C30混凝土強(qiáng)度性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0032]實施例7
本實施例的赤泥固化劑包括64kg礦渣粉、15kg粉煤灰、1kg黃河泥沙、14kg催化激發(fā)劑、3kg碳酸鈣的晶須纖維。其中，礦渣粉的比表面積不小于400 Hf /kg ;粉煤灰使用二級粉煤灰(本發(fā)明中，粉煤灰指標(biāo)為大于等于三級粉煤灰);黃河泥沙的粒徑不大于10um且黃河泥沙的SOum篩余不大于30% ;催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為55%、20%、15%、10%，催化激發(fā)劑的表面積不小于400 m2 /kg。
[0033]按照赤泥固化劑:赤泥:石子重量比為1:1.5:3稱取赤泥固化劑、赤泥和石子，均勻混合并加水后用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min至干硬性混凝土狀態(tài)，應(yīng)用于硬化地面層。施工方法:硬化地面層施工厚度250_，拌制混合物的維勃稠度18s，用平板振動器振壓成型，表面抹光，覆膜養(yǎng)護(hù)28天即可。按GB/T50107-2001《混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢測，指標(biāo)為:抗壓強(qiáng)度代表值42.8MPa，抗折強(qiáng)度代表值6.9 MPa,符合C40混凝土強(qiáng)度性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0034]實施例8
本實施例的赤泥固化劑包括75kg礦渣粉、8kg粉煤灰、6kg黃河泥沙、8kg催化激發(fā)劑、Ikg碳酸鈣的晶須纖維。其中，礦渣粉的比表面積不小于400 Hf /kg ;粉煤灰使用二級粉煤灰(本發(fā)明中，粉煤灰指標(biāo)為大于等于三級粉煤灰);黃河泥沙的粒徑不大于10um且黃河泥沙的SOum篩余不大于30% ;催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為40%、15%、30%、15%，催化激發(fā)劑的表面積不小于400 m2 /kg。
[0035] 按照赤泥固化劑:赤泥:石子重量比為1:1.5:3稱取赤泥固化劑、赤泥和石子，均勻混合并加水后用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min至干硬性混凝土狀態(tài)，應(yīng)用于硬化地面層。施工方法:硬化地面層施工厚度250_，拌制混合物的維勃稠度19s，用平板振動器振壓成型，表面抹光，覆膜養(yǎng)護(hù)28天即可。按GB/T50107-2001《混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢測，指標(biāo)為:抗壓強(qiáng)度代表值32.3MPa，抗折強(qiáng)度代表值4.5 MPa，符合C30混凝土強(qiáng)度性能標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種赤泥固化劑，其特征在于，按照重量份數(shù)計，包括:20-90份礦渣粉、1-50份粉煤灰、1-30份泥沙、5-15份含鈉、鉀、鈣、鎂元素的催化激發(fā)劑和0.1-10份晶須纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的赤泥固化劑，其特征在于:所述礦渣粉的比表面積不小于400m2/kg。
3.如權(quán)利要求1或2所述的赤泥固化劑，其特征在于:所述泥沙的粒徑不大于lOOum，所述泥沙的80um篩余不大于30%。
4.如權(quán)利要求3所述的赤泥固化劑，其特征在于:所述催化激發(fā)劑由鈉、鉀、鈣、鎂的氧化物和/或鈉、鉀、鈣、鎂的鹽類化合物經(jīng)粉碎復(fù)配而成；所述催化激發(fā)劑中含鈉元素的組分、含鉀元素的組分、含鈣元素的組分和含鎂元素的組分的重量分?jǐn)?shù)分別為2-75%、0.5-20%、1-55%、0.5-30%ο
5.如權(quán)利要求4所述的赤泥固化劑，其特征在于:所述晶須纖維為碳酸鈣或硫酸鈣晶須纖維。
6.如權(quán)利要求4所述的赤泥固化劑，其特征在于:按照重量份數(shù)計，包括:40-60份礦渣粉、20-30份粉煤灰、10-20份泥沙、8-12份含鈉、鉀、鈣、鎂元素的催化激發(fā)劑和1_5份晶須纖維。
7.如權(quán)利要求1所述的赤泥固化劑作為實心磚材料的固化劑的應(yīng)用。
8.使用如權(quán)利要求1所述的赤泥固化劑固化赤泥制備實心磚的方法，其特征在于，包括以下步驟:1)按照重量份數(shù)分別稱取礦渣粉、粉煤灰、泥沙、催化激發(fā)劑和晶須纖維并經(jīng)混合干燥得赤泥固化劑；2)分別稱取赤泥和步驟I)制得的赤泥固化劑并混合均勻，所述赤泥固化劑與赤泥重量比為1:3-1:8 ;3)向步驟2)所得混合粉末中加入水后采用強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌8?15min ；4)將步驟3)所得物送入制磚機(jī)制成標(biāo)磚。
9.如權(quán)利要求1所述的赤泥固化劑作為浙青路面基層材料的固化劑的應(yīng)用。
10.如權(quán)利要求1所述的赤泥固化劑作為地面硬化層材料的固化劑的應(yīng)用。
【文檔編號】C04B18/04GK104386990SQ201410533435
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】王建國, 任淑珍, 任樹忠 申請人:濱州鍵合膠凝新材料研究所