拜耳法赤泥制备多孔陶瓷滤球的试验
用Bayer法赤泥制备的多孔陶瓷滤料的结构与性能_吴建锋
用Bayer法赤泥制备的多孔陶瓷滤料的结构与性能吴建锋，冷光辉，张明雷，徐晓虹，刘家元(武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉 430070)摘要：实验以Bayer法赤泥为主要原料制备多孔陶瓷滤料，研究了赤泥添加量、烧成温度等对样品的烧成温度范围、显气孔率、压碎强度、耐酸耐碱性和显微结构等的影响。
理化性能和显微结构测试表明：赤泥添加量和烧成温度是影响样品结构和性能的主要因素。
赤泥添加质量达60%时，样品烧成温度为1100℃，样品的显气孔率为31.78%，吸水率为15.34%，体积密度为2.07kg/m3，压碎强度为26.74MPa，耐酸性为93.54%，耐碱性为99.27%。
样品的晶相组成为γ-Fe2O3、α-鳞石英、钠长石及斜辉石等，是一种气孔率高且强度高的优质滤料。
关键词：Bayer法赤泥；多孔陶瓷滤料；赤泥添加量；显微结构；性能中图分类号：TQ170.9 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2008)12–1775–06MICROSTRUCTURE AND PERFORMANCE OF POROUS CERAMIC FILTRATIONMATERIALS FROM BAYER RED MUDWU Jianfeng，LENG Guanghui，ZHANG Minglei，XU Xiaohong，LIU Jiayuan(School of Material Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)Abstract: Porous ceramic filtration materials were prepared by using the Bayer red mud as the main raw material. The firing tem-perature range, apparent porosity, crushing strength, acid resistance, alkali resistance, and microstructure were characterized as the function of the quantity of red mud added and the firing temperature. The analysis of the properties and microstructure show that the content of red mud and firing temperature are the main factors that influence the microstructure and performances of the materials. When the sample with 60% (in mass, the same below) red mud was fired at 1100℃, it had an apparent porosity of 31.78%, water absorption of 15.34%, bulk density of 2.07kg/m3, crushing strength of 26.74MPa, acid resistance of 93.54% , and alkali resistance of 99.27%. The major crystalline phases are γ-Fe2O3, α-tridymite, albite, and augite. It is an excellent filtration material with high porosity and good strength.Key words: Bayer red mud; porous ceramic filtration materials; content of red mud; microstructure; performance氧化铝的生产方法有Bayer法、烧结法和Bayer－烧结联合法。
拜耳法赤泥基轻质保温陶瓷的中试生产
拜耳法赤泥基轻质保温陶瓷的中试生产张伟国1马小娥S魏红姗2薛江伟1李尚升1（1.河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454403；2.中电建（洛阳）装配式建筑科技有限公司，河南洛阳47100）摘要：以拜耳法赤泥、玻璃粉和钾长石为原料，添加适当的发泡剂，通过重复试验对轻质保温陶瓷进行了中试生产。
从年产量为1万立方米的产品中以500m3为一批次进行抽样测试，通过利用DRH-III导热系数测试仪、WDW-2C万能试验机用于测试煅烧后试块抗压强度、静水力学天平的测试，抽取的轻质保温陶瓷的抗压强度最高达到MPa,热导率为9.991W/(m-C)、吸水率为21.2%，并利用X射线衍射分析仪、景深显微镜探讨其机理，结果表明其产品的孔径均匀性良好，性能稳定。
其中经过施彩釉可以提高轻质保温陶瓷的防水性能，并且使产品具有装饰功能一体化的优势，为赤泥的综合利用提供了一条新的途径。
关键词：拜耳法赤泥；轻质陶瓷;保温;物理性能；中试生产中图分类号：TQ174.9文献标识码：A文章编号：1692-3732(2920)13-0913-93DOI：1.1662/j.ctn ZO?。
.11.004Piloi praduction of Bayra reS mud based lightweighi tUermaf insulation ceramics Zhank WO vxv1,Ma乂：^1,WO HokgsUau2,X xo Jiaugwei1anO Li ShaugsUeog1 (1School of Materiali Sciegce and Enzineerinh,Henag PoOehrge Univershy,Jiaozuo454003,Ching；2.Poocs Chinn(LuoyciTig)Prs—f abiahg Construction Technology Co；Sth.,Looyang471220,China) Abstract:The pilot prokuction of lightweight thermat insulation ceramics was preparen via repeaten tesh us O v Bayer c O mut,glass powOer ank potassium felOspar os materiais ank anOing anpronriate foaniink asekh From the pronucts with n annual outpuh of1,000m3,a batch of590m3is taken for samplin/tesh.The compressive sWepgth oi calcinen test blocc.ank hyiro一static balakce are W s WO by DRH-III thermaO conkuctivky tester ank WDW一2C univect WsPng machike,ank the highest compressive sWen/h0.43MPa,We Wemml conkucnvith is0.091W/(m•C),ank the watec absoy)Ponis 21.2%for the sampOn lightweight insulating ceramics.The meceanism was exploren by X-eay diffraction analyzer ank fielO microscope.The oesults uhnwehaeehnpnenuOanlkOunemOeynuehnpenOlceOuhnnOakOehnpneunemakcnOuueabon0ThncnonehoaancakOmpenenehnwaenepennupneunemakcnnuoOhhe thermai insulation,ank make the prokucts have the anvanWees of inteeratWa of Oecorative fuketioks,whicC proviges a kew way Up the compre-hnkuOenleOoOaaeOnknuenOmlO0Key words：Bayer c P muk；light-weight ceramict;thermai insulation；physical pyperPes；pilot prokuction拜耳法赤泥是在氧化铝工业生产过程中，铝土矿经过一系列的物理化学反应变化后产生的高碱性固体废弃物U「6o由于在生产过程赤泥的产生量大，并且不能大量有效利用，使赤泥只能以大面积露天堆场的方式储存[8]o随着每年赤泥量的迅速增长，赤泥堆放占用的土地量也在急剧增长，另外，赤泥具有较高的碱性，其pH值大约在10-13之间凹"2。
利用赤泥制备高强陶粒的试验研究
大 学 ，ｏ ４ ２ｏ．
而 吸水 率也 降低 ， 隙率 降低 ， 孔 间接证 明 了硅质 材料 在 陶粒 中的重 要 作用 ， 考虑 到成 本 的问题 ， 有掺人 过 多 没 的硅质 材料 ， 生产 中建 议 掺入 部 分 硅 质 校 正 原 料 来 而
能够 满 足 作 为 轻集 料 的放 射 性 比活度 要 求 ， 合 符 Ｇ ／ ７ ３ —２ １高 强 陶粒 的 技 术 要 求 。 该 研 究 已 Ｂ Ｔ１４ １ ００
经进 行 了小试 、 中试 试 验 ， 技术 相 对 比较 成 熟 ， 够 迅 能 速 实现产 业化 ， 于 赤 泥 的综 合 利 用 来说 是 一 个 突破 对
ｃ ｒ ｍｉｉ ｓａ ａｙ ｅ ｙ ＸＲＤ，Ｓ Ｍ ｎ ｔ ｅ ｎ ｌｔ ａ ｔ ｏ ｓ ｅ ａ ｓ ｅ ｗａ ｎ ｌｚ ｄ ｂ ｔ Ｅ ａ ｄ ｏｈ ｒａ ａｙ ｉ ｌ ｃ ｍｅｈ ｄ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｅ ｅ ｄ；ｓ ａｅ；ｆ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｂ ｙ ｒｒｄ ｍｕ ｈ ｌ ｌ ａｈ；ｈｇ －ｔ ｎ ｈ ｓ ｔｒｄ ｃ ｒｍｉ ｔ ；ｒｄ ｍｕ ｅ ａ ｓｔ ｙ ｉｈ ｓｒ ｇ ｉ ｅｅ ｅ ａ ｓ ｅ ｅ ｄ ｃ ｒｍｉ ｅ ｅｔ ｎ ｉ ｉ
ＭＰａ，１ － ｔ ｒａ ｓ ｒ ｉ ｎ ｏ ６％ ，ａ ｐ ｒ ｎ ｎ ｉｙ ｏ ０ ｋｇ ｈ ｗａｅ ｂ ｏ ｐｔ ｆ ｏ ７． ｐ ａ ｅ ｔｄｅ ｓｔ ｆ１０ ０ ／ｍ ａ ｄ ｐ ｒ ｓｔ ｆ１ ０％ ｗｅ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｎ ｏ ｏ ｉｙ ｏ ６． ｒ ｂ ａｎ ｄ．Ｔｈ ａ ｉ — ｅｒｄｏ ａ ｔｖｔ ｆ ｔ ｅ ｅ ａ ｓｉ ｃ ｎ ｃｉ ｉ ｏ ｈ ｃ ｒｍｉｔ ｙ ｅ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｏ ｌ ｈ ｗｅ ｇ ｔ ｇ ｒ ｇ ｔ Ｔｈ ｓｎ ｅ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｅ ｔ ｅ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆ ｒ ｉ ｔ ｉｈ ａ ｇ ｅ ａｅ． ｇ ｅ ｉｔ ｒｎ ｃ ａ ｉｍ ｏ ｅ ｍｕ ｆｒｄ ｄ
利用拜耳法赤泥制备烧胀陶粒的研究
利用拜耳法赤泥制备烧胀陶粒的研究赵建新;王林江;谢襄漓【期刊名称】《矿产综合利用》【年(卷),期】2009(0)4【摘要】Sintering-expanded haydite has been prepared by using red mud with glasses,fly ash and a little of other additive. The results show that the content of red mud and firing temperature ore main factors influencingthe performances of haydite. The single grain compressive strength of haydite is 0.6kN,water absorption is 0.4% and apparent density is1.31g/cm3 when the firing temperature is 1140℃ and the content of red mud is 50wt%. The haydite has very good glazy surface structure with closed pore structure. The main components of haydite arehematite,hibschite,anorthite,perofskite,nephline and vitreous.%以拜耳法赤泥为主要原料,通过掺加废玻璃、粉煤灰等固体废弃物,再加入少量的添加剂制备烧胀陶粒.结果表明,赤泥的掺加量和焙烧温度是影响陶粒的物理性能和显微结构的主要影响因素.当赤泥的掺加量为50%、焙烧温度为1140℃时,可得到外表面玻璃化程度良好、内部孔隙比较均匀、以封闭孔为主的陶粒.该陶粒的主要成分为赤铁矿、水钙铝榴石、钙长石、钙钛矿、霞石和玻璃体.陶粒的颗粒抗压强度为0.6kN,吸水率为0.4%,表观密度为1.31g/cm3.【总页数】5页(P41-45)【作者】赵建新;王林江;谢襄漓【作者单位】桂林工学院材料与化学工程系新材料及其制备新技术广西重点实验室,广西,桂林,541004;桂林工学院材料与化学工程系新材料及其制备新技术广西重点实验室,广西,桂林,541004;桂林工学院材料与化学工程系新材料及其制备新技术广西重点实验室,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】X758【相关文献】1.城市自来水厂污泥制备烧胀陶粒的实验研究 [J], 吴雨欣2.利用工业固体废弃物制备烧胀陶粒的研究进展 [J], 桑迪;王爱国;孙道胜;刘开伟;管艳梅;王海3.城市污泥-盐渍土高强陶粒制备及烧胀机理研究 [J], 曲烈;王渊;杨久俊;张磊;王光月;王丽娜4.利用底泥制备烧胀陶粒技术的研究进展 [J], 梁标;蔡德所;莫崇勋5.利用洗砂污泥制备烧胀陶粒的研究 [J], 张宪芝;胡月平;何汇洲;刘松;韦丹丰;杨立因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
拜耳法氧化铝赤泥无害化处理探讨
2019年08月拜耳法氧化铝赤泥无害化处理探讨杨凌云（河南有色汇源铝业有限公司，河南平顶山467300）摘要：随着社会的不断发展和进步，社会对工业产品的需求也在日益增长，同时氧化铝的产量也在逐步的增加，为我国社会的经济发展提供了充足的保障，促进了我国经济社会的繁荣与稳定。
但是拜耳法氧化铝的生产也过程中也产生了一定量的赤泥，给环境保护工作带来了较大的影响，不利于社会经济的可持续发展。
文章通过对拜耳法氧化铝赤泥的特点进行分析，并提出具体的拜耳法氧化铝赤泥无害化处理措施，希望对促进我国拜耳法氧化铝的生产，实现环境保护做出积极贡献。
关键词：拜耳法氧化铝赤泥；无害化处理；措施拜耳法氧化铝赤泥有其特定的性能和形成机制，对于拜耳法氧化铝赤泥的无害化处理受到人们的广泛关注，因此加强拜耳法氧化铝赤泥的处理的研究成为当前亟待解决的重要问题。
1拜耳法氧化铝赤泥的特点拜耳法氧化铝赤泥的成分和性质比较复杂，并且随着铝土矿成分、生产工艺（烧结工艺、组合工艺或拜耳法）以及脱水程度的变化而变化，并且具有其特有的物理性质。
赤泥是一种高碱性的有害残留物，含水量高，堆积密度为700～1000kg/m 3，比表面积为0.5～0.8m 2/g ，具有多孔顶部结构、强孔隙率、低密度、胶结化合物和晶体化合物的特点，并且其孔隙大、重量轻、结构稳定、可压缩性低、渗透性低，使赤泥具有良好的应用性能。
此外，赤泥还含有少量的微量成分，例如ZrO 2、Sc 2O 3、Nb 2O 5、ThO 2和Re 2O 3。
赤泥主要由细粒泥和粗粒砂组成。
其化学成分取决于铝土矿的来源和氧化铝生产工艺。
与其他国家相比，我国的铝土矿床总储量特别高，但主要为一水硬铝石，但其溶解性能相对较差。
拜尔法赤泥的主要矿物成分是含水铝硅酸钠等，除了一些粗颗粒外，拜耳法的处理工艺基本上小于50微米，其中约80%小于20微米。
使用SSA-3500智能分析仪测量的比表面积为10.811m 2/g 。
拜耳法赤泥中铁的提取及残渣制备建材实验研究
提取及残渣制备建材实验： 实验过程如下： 1、预处理：将拜耳法赤泥破碎至小于100目，用水浸泡后，用磁力搅拌机搅 拌均匀。
参考内容三
引言
拜耳法是一种广泛应用于氧化铝工业的湿法处理工艺。在拜耳法生产过程中， 会产生大量的赤泥，即氧化铝生产过程中的废弃物。这些废弃物含有较高的铝、 硅、铁等有价元素，如何实现其综合利用，降低环境污染的同时，提高资源利用 率，已成为氧化铝工业面临的重大问题。本次演示旨在探讨拜耳法赤泥综合利用 的新工艺，以期为解决上述问题提供有效途径。
本研究采用如下的实验方案：首先对拜耳法赤泥进行预处理，去除其中较大 的颗粒和杂质；然后采用酸浸和碱浸相结合的方法，将赤泥中的铁提取出来；接 着通过分离和纯化，得到纯净的铁；最后，将残渣用于制备建材。该方案综合考 虑了铁的提取和残渣制备建材两个过程，旨在实现拜耳法赤泥的综合利用。
提取及残渣制备建材实验： 实验过程如下： 1、预处理：将拜耳法赤泥破碎至小于100目，用水浸泡后，用磁力搅拌机搅 拌均匀。
已有研究表明，拜耳法赤泥主要成分包括氧化铝、二氧化硅、氧化铁等。在 提取铁的过程中，一般需要经过预处理、化学浸提、分离和纯化等步骤。然而， 这些研究大多仅针对铁的提取工艺，对于如何进一步制备出建材产品尚需进一步 探讨。此外，这些研究还存在实验条件不稳定、提取率不高、制备出的建材性能 不佳等问题。
实验设计：
3、成本效益：酸浸-碱浸联合处理工艺具有较低的生产成本。同时，由于该 工艺能提取出传统工艺难以处理的有价元素，因此具有较高的经济效益。
拜耳法赤泥筑坝理论分析及实例
骨架， 又有一定的胶结作用， 三水铝石、 针铁矿、 水玻璃起胶结作用和填充作用。 拜耳法赤泥主要由含水化合物以 及针铁ＷＦ ｅ Ｏ （ Ｏ Ｈ ） 、 赤铁￣ ＇ Ｆ ｅ ２ ０ 、 水硬铝 石 Ａ１ ２ Ｏ ３ ・ Ｈ２ ０ 和方 解 石 Ｃ ａ Ｃ ０３ 组成， 多 孔结 构 ，比表面 积 大 。 拜 耳法 赤 泥的 Ｃ ａ （ ３和Ｓ ｉ ０ ２ 含量低， 不 具备 烧 结法 和联 合法 赤 泥所 特有 的水硬 胶凝 性 ， 力 学
待的 。
灰白色， 从生产工艺上来讲， 赤泥分为拜耳法赤泥、 烧结法赤泥以及联合法赤
泥。
对 于赤泥 的处置 类似尾矿 、 废 渣等—般 工业废 弃物 ， 有排海 、 千堆 、 湿 堆、 综
合利用等。 但 目前大多数情况下， 赤泥仍然采用陆地堆存的方式， 排放的方法也 分为水力冲填、 干堆、 膏体排放等多种。 从经济、 环保的角度出发， 为减少土地侵 占， 节省 材料 消耗 ， 广 大科研 院校 和设 计单 位都对 赤泥 的筑 坝工艺 进行 了深人 的研究 ， 并应 用于 生产实 际。 总 体上讲 ， 对 于烧结法 赤泥筑 坝工 艺相对成 熟而且 应用 普遍 ， 对 于拜 耳法 赤 泥筑 坝仍 然处于 探 索试 验阶 段 。 传统意义上认为烧结法赤泥 Ｃ ａ Ｏ 含量高 ， 在水中会 向水泥一样凝结 ， 具 有所谓 的 “ 水硬 性 ” ， 水 下可 以形 成堆 积能 力 ， 并用 于堆 坝 。 而拜 耳法赤 泥 的力 学 性质接 近淤 泥 ， 不具备 堆积 能力 。 对 于烧结 法赤泥 的处理 ， 国内大部分 生产单 位采 用类 似传统 尾矿 坝 的做法 ， 采 用 山谷 型 或者平 地型 湿式堆 场堆 存 。 初期 坝 采用 土 、 石 等传 统筑 坝材 料 ， 后 期 采用 烧结 法赤 泥堆 坝 。 对 于拜 耳法 赤泥 的处 理， 通 常采 用一次性 建坝 ， 类似 水库 坝 ， 堆 存赤泥 。 随着 高效率 、 规 模化脱 水设备 的 出现 以及筑 坝技 术的不断 更新 ， 越来 越多的新 的堆存 工艺被 运用到 生产实 践
【CN109665815A】一种水体除磷多孔陶瓷滤球的制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910124854.3(22)申请日 2019.02.19(71)申请人 中国科学院武汉岩土力学研究所地址 430071 湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号(72)发明人 薛强 陈新 马梓涵 陈亿军 陈朱琦 (74)专利代理机构 北京众达德权知识产权代理有限公司 11570代理人 刘杰(51)Int.Cl.C04B 33/135(2006.01)C04B 33/132(2006.01)C04B 33/13(2006.01)C04B 33/32(2006.01)C04B 38/10(2006.01)C04B 38/02(2006.01)B01J 20/02(2006.01)B01J 20/28(2006.01)C02F 1/28(2006.01)(54)发明名称一种水体除磷多孔陶瓷滤球的制备方法(57)摘要本发明属于环保技术领域，公开了一种水体除磷多孔陶瓷滤球的制备方法，以典型固体废弃物为原料进行协同处置；包括：原料预处理，控制原料粒径和级配；原料均匀混合成泥膏；造粒及陈化；梯度控温焙烧；其中，按照质量百分比，原料的组分为：21％～65％拜耳法赤泥、9～38％城市生活垃圾焚烧炉渣、4％～23％激发剂、3％～15％成孔剂、5％～10％黏结剂。
本发明提供的制成的一种水体除磷多孔陶瓷滤球的制备方法，制备的多孔陶瓷滤球具有孔隙率高、孔隙分布均匀、比表面积大、吸水率高、除磷能力强速度快和抗水力冲击强度高等优点，滤球的各种理化性质优良，可应用于水体除磷，又能实现固体废弃物协同处置资源化利用，减少固体废弃物堆积。
权利要求书1页 说明书4页CN 109665815 A 2019.04.23C N 109665815A权 利 要 求 书1/1页CN 109665815 A1.一种水体除磷多孔陶瓷滤球的制备方法，以典型固体废弃物为原料进行协同处置；其特征在于，包括：原料预处理，控制原料粒径和级配；原料均匀混合成泥膏；造粒及陈化；梯度控温焙烧；其中，按照质量百分比，原料的组分为：21％～65％拜耳法赤泥、9～38％城市生活垃圾焚烧炉渣、4％～23％激发剂、3％～15％成孔剂、5％～10％黏结剂。
拜耳法赤泥质陶粒滤料处理含铜废水
拜耳法赤泥质陶粒滤料处理含铜废水潘嘉芬;李梦红;刘爱菊【摘要】以自制拜耳法赤泥质陶粒滤料为吸附剂,进行了模拟废水中铜离子吸附效果和吸附饱和陶粒再生的研究.结果表明,拜耳法赤泥质陶粒滤料对废水中铜离子具有较好的吸附效果和耐久性；吸附饱和后的陶粒在pH=3的硝酸溶液中静态洗脱3次即可恢复至新鲜陶粒的吸附水平；拜耳法赤泥质陶粒用于废水中铜离子的吸附无论从技术上、经济上还是从二次资源的再利用上均具有显著优势,适合大规模推广应用.%The porous ceramics filtering materials with red mud derived from Bayer process is used as adsorbent to investigate the removal rate of copper in waste water and the regeneration of saturated porous ceramics. The research indicated that the porous ceramics filtering materials with red mud derived from Bayer process has a significant adsorbing performance and lasting quality. The adsorption-saturated ceramics can be restored to be fresh ceramics with fresh adsorption performance after regenerating 3 times in static status in a nitric acid solution of pH = 3. The copper removal from the waste water with the porous ceramics of red mud derived from Bayer Process has a significant advantage in techniques, economics andre-utilization of resources, and it is suitable for large-scale application.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】3页(P138-140)【关键词】拜耳法赤泥质陶粒;含铜模拟废水;吸附陶粒再生【作者】潘嘉芬;李梦红;刘爱菊【作者单位】山东理工大学资源与环境工程学院;山东理工大学资源与环境工程学院;山东理工大学资源与环境工程学院【正文语种】中文重金属污染是一种难以自动消解的、对人体健康和生态环境造成严重破坏的污染，其源头主要是金属矿采选企业和有色、稀贵金属冶金企业。
多孔陶瓷滤球的制备与性能研究
太原理工大学硕士学位论文多孔陶瓷滤球的制备与性能研究姓名：王立福申请学位级别：硕士专业：@指导教师：贾虎生20090501太原理工大学硕士研究生学位论文多孔陶瓷滤球的制备与性能研究摘要污水净化是解决水资源短缺的有效途径之一，目前欧美国家和日本等已广泛采用瀑气生物滤池技术处理污水，我国也已开始研究和小规模应用瀑气生物滤池技术。
而生物滤料集过滤和生物载体于一体，是影响水处理质量的关键之一。
我国的滤料大多采用碎石、炉渣、普通陶粒、玻璃钢或塑料等。
这些滤料存在不宜于生物挂膜、水流阻力大、孔隙率小等缺点，限制了生物滤池在我国水处理中的应用。
本课题分别以沙子和粘土为骨料，选用煤粉、活性炭、石墨为造孔剂，添加少量碳酸钙和碳酸镁为助熔剂，制备了轻质、圆形、廉价的多孔陶瓷滤球。
采用阿基米德静力称重法测试了滤球的显气孔率和体积密度。
得到如下结论：（1）以沙子和普通粘土为骨料，成功制备出性能合格、价格低廉的多孔陶瓷滤球。
（2）以粘土为骨料，选用高低温复合造孔剂，制备的多孔陶瓷的性能最佳。
在最佳工艺条件下，制备的多孔陶瓷滤球其显气孔率为62.41%、体积密度为1.12g·cm-3、抗压强度大于20MPa；且表面粗糙有利于生物挂膜。
（3）选用活性炭单一造孔剂时，发现当以粘土为骨料时，在烧结温度为1125℃，保温时间为60min，造孔剂的含量为25wt%的最佳工艺下，能够制备出显气孔率为50.17%，体积密度为 1.27g·cm-3，抗压强度大于太原理工大学硕士研究生学位论文16MPa的多孔陶瓷滤球；而以建筑用沙为骨料时，在烧结温度为1125℃，保温时间为60min，造孔剂的含量为20wt%的最佳工艺条件下，制备的滤球显气孔率为30.78%，体积密度为1.81g·cm-3，抗压强度大于24.74MPa。
可见以粘土为骨料制备的多孔陶瓷滤球性能优于以建筑用沙为骨料制备的多孔陶瓷滤球。
（4）以建筑用沙为骨料时，选用颗粒堆积和添加造孔剂复合造孔法，制备的多孔陶瓷滤球，其显气孔率的范围为：8.36%-31.23%，抗压强度的范围为：10.18- 29.34MPa，体积密度的范围为:1.69-2.31 g·cm-3。
2种赤泥制备多孔陶瓷滤球的研究
第31卷 第4期2009年2月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG YVol.31 No.4 Feb.2009DOI :10.3963/j.issn.167124431.2009.04.0132种赤泥制备多孔陶瓷滤球的研究吴建锋1,2,徐晓虹1,2,张明雷1,费斌杰1,魏义福1(1.武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070;2.武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,武汉430070)摘 要: 以烧结法赤泥与拜耳法赤泥2种赤泥为原料制备了多孔陶瓷滤球,研究了2种赤泥在化学组成、烧失量上的互补性,以及赤泥总添加量、2种赤泥的配比、烧成温度等对样品的烧成温度范围、显气孔率、压碎强度、耐酸耐碱性、显微结构等的影响。
理化性能和显微结构测试表明,2种赤泥联合使用比用单一赤泥制备的多孔陶瓷滤球的性能更优。
赤泥总添加量达质量分数50%、烧结法赤泥(S )∶拜耳法赤泥(B )(S ∶B )=1∶1.2时,样品烧成温度为1100℃,显气孔率为37.58%,吸水率为20.44%,体积密度为1.84kg/m 3,压碎强度为26.6MPa ,耐酸性为89.17%,耐碱性为99.76%。
2种赤泥添加比例不同则样品的主晶相不同,气孔呈三维连通状均布于样品中,具有优良的过滤性能。
关键词: 烧结法赤泥; 拜耳法赤泥; 多孔陶瓷滤球; 2种赤泥添加比; 结构与性能中图分类号: TQ 174文献标识码: A文章编号:167124431(2009)0420045204Study of Porous Ceramic Filtration Materialsfrom Two Kinds of R ed MudW U Jian 2f eng1,2,X U Xiao 2hong1,2,ZHA N G M i ng 2lei 1,FEI B i n 2jie 1,W EI Yi 2f u1(1.School of Materials Science and Engineering ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070,China ;2.K ey Laboratory of Silicate Materials Science and Engineering of Ministry of Education ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070,China )Abstract : Porous ceramic filtration materials have been made by sintered red mud and Bayer red mud as main materials.The complementarities of these two kinds of red mud in chemical compositions and ignition loss (IL )were researched.The range of firing temperatures ,porosity ,crushing strength ,acid resistance ,alkali resistance and microstructure were character 2ized as a function of total contents of red mud ,content ratios of two kinds of red mud and firing temperatures.The results show that porous ceramic filtration materials made from these two kinds of red mud are superior to those made from either of them.The porosity (P a )is 37.58%,water absorption (W a )is 20.44%,bulk density (D )is 1.84kg/m 3,crushing strength is 26.6MPa ,acid resistance is 89.17%,alkali resistance is 99.76%,when the sample is fired at 1100℃with 50%total con 2tent of red mud in which S ∶B (sintered red mud to Bayer red mud )is 1∶1.2.The pores are three 2dimensionally bonded of dis 2tributing uniformity ,which possess excellent filtrability.The crystalline phases are different with different content ratios of red mud.K ey w ords : sintered red mud ; bayer red mud ; porous ceramic filtration materials ; content ratios of red mud ; mi 2crostructure and performances收稿日期:2008211221.基金项目:973计划前期预研项目(2006CB708608).作者简介:吴建锋(19632),男,教授,博导.E 2mail :wujf @赤泥是氧化铝生产过程中排出的固体废弃物,它的大量堆存对环境造成了极大的危害。
氧化铝赤泥在陶瓷工业中的应用
ThO2尧Re2O3 等微量组分遥 赤泥主要由细颗粒的泥和粗颗粒的砂组成袁 其化学
成分因铝土矿产地和氧化铝生产方法的不同而有所差 异遥 与国外相比袁我国铝土矿资源特殊要高铝尧高硅尧低 铁尧一水硬铝石型袁溶出性能较差遥 国内赤泥主要矿物组 成是硅酸二钙尧水化石榴石尧一水硬铝石袁其次是水化铝 酸三钙尧含水硅酸钙尧钙霞石尧赤铁矿尧钠长石尧钙铁矿等遥
2012 年第 6 期渊第 190 期冤 佛 山 陶 瓷 23
成分 烧结法 混联法 拜耳法
Fe2O3 9.4~14 8.1~12 10~60
Al2O3 5.4~7.9 8~10 5~20
表 1 赤泥的典型化学组成渊wt%冤
SiO2
CaO
Na2O
TiO2
18~22
41~46
2.9~6.2
2~3.4
20
2007 年吴建锋等人以一种富含钙质的废弃物要赤泥 为主要原料袁通过加入添加剂袁采用压制成形技术制备了 富赤泥陶瓷清水砖袁达到了提高赤泥利用率的目的遥 采用 XRD尧SEM 等测试手段测定了样品的理化性能及微观结 构遥 结果表明:陶瓷清水砖的吸水率为 23.33%~42.33%尧气 孔率为 43.45%~70.86%尧体积密度为 1.66~2.07g/cm3尧抗折 强度为 11.41~23.95MPa遥 分析表明袁经合理烧成后的此类 高钙质陶瓷清水砖中最终的物相是石英尧钙黄氏石尧假硅 灰以及少量的刚玉遥 另外袁讨论了添加剂及制备工艺对样 品结构与性能的影响[12]遥
赤泥质多孔陶瓷滤料表面改性及其在水处理中的应用研究的开题报告
赤泥质多孔陶瓷滤料表面改性及其在水处理中的应用研究的开题报告一、研究背景与意义水资源是人类生产生活中必不可少的资源之一，在现代工业、农业、城市生活等各个方面都起着重要的作用。
但是，随着经济和人口的增长以及人们对生态环境的破坏，水资源已经成为全球性的问题。
如何有效地处理和净化水资源，将其利用在各个领域，已经成为当今社会所面临的重要问题之一。
陶瓷滤料是一种广泛应用于水处理领域的有效材料，在工业废水处理、制药、电力、化工等领域中得到了广泛的应用。
赤泥质多孔陶瓷滤料是一种新型材料，具有多级孔道结构和高的孔隙度，可以有效地去除水中的悬浮物、色度、异味等污染物质。
但赤泥质多孔陶瓷滤料使用过程中容易出现堵塞，影响其使用效果。
因此，对赤泥质多孔陶瓷滤料进行表面改性，以提高其抗污染能力和稳定性，已成为研究的热点和难点之一。
本文通过对赤泥质多孔陶瓷滤料表面进行改性，研究其在水处理中的应用，将其应用于工业废水处理中，达到降低水污染和节约水资源的目的。
二、研究内容（一）研究对象：赤泥质多孔陶瓷滤料。
（二）研究方法：通过改性剂对赤泥质多孔陶瓷滤料表面进行改性处理，采用SEM、XRD、FTIR等分析手段对其表面形貌、物理结构和化学成分进行分析，探究改性后滤料的性能变化；使用水处理试验台，在废水处理过程中测试改性和未改性滤料的污染物去除效果，并评估其抗污染和稳定性能；最终通过数据分析和比较，验证赤泥质多孔陶瓷滤料表面改性在水处理中的应用。
三、预期成果通过对赤泥质多孔陶瓷滤料表面进行改性处理，以提高其抗污染能力和稳定性，达到解决废水处理难题和降低水污染的目的。
并且在实际应用中，对改性后的滤料进行优化和调整，以提升其处理能力和稳定性。
四、研究难点1、改性剂的选择：选择一种改性剂能够达到理想效果，同时安全性和成本也需要考虑。
2、滤料表面特性的分析：需要使用多种分析手段对滤料表面的形貌、物理结构和化学成分进行分析和验证。
3、废水处理试验：在试验过程中需要确定合适的废水处理方案和实验参数，保证数据结果的准确性和可靠性。
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制成直径约１０ ｍｉｌｌ的球状粒料．将成型的陶瓷滤 球进行干燥，干燥后的滤球具有一定的初始强度， 焙烧阶段将烘干的陶瓷滤球放进高温电阻炉中， 关闭炉门，设定焙烧温度制度，先将炉子升到较低 温度，保温３０ ｍｉｎ以上，再将电阻炉升至８５０ ｏＣ 左右，保温３０ ｍｉｎ以上，确保试验样品可以充分 分解，高温烧结阶段需要的温度较高，且升温速度 不宜太快，这样可以使陶瓷滤球中的矿物充分氧 化，达到烧结温度后保温６０ ｍｉｎ以上，然后进入 降温阶段，室温下冷却的试验样品取出后可进行 性能测试．配料分配见表２，
３结果与讨论
３．１烧成制度对陶瓷滤球性能的影响 烧结温度的控制是滤球制备的关键，若烧结
温度较低，滤球的强度比较差，很容易破碎成粉 状．若温度过高，滤球表面会过分熔融，破坏滤球 表面的孔结构，甚至会导致滤球之间相互粘连．为 获得烧结滤球的温度制度，试验对滤球样品做了 不同烧成制度的测试，通过试验验证，烧结温度在 一个较窄的温度范围，这给滤球的制备带来了一 定的难度．
［２］ 赵介山．赤泥的基本性质及其在建材工业中的应 用［Ｊ］．山西建筑，２００１，２７（３）：８０—８１． （Ｚｈａｏ Ｊｉｅｓｈａｎ．Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｎａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｄ ｍｕｄ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］． Ｓｈａｎｘｉ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，２００１，２７（３）：８０一８１．）
１
ｌ
，
∞
●
∞ 暑 ≤ Ｌ—
ｌ ０００
ｌ ０４０ ８／℃
ｌ ０８０
图４吸附量变化曲线
ｌ １２０
１ ０００
ｌ ０４０ ０／℃
ｌ ０８０
图３密度变化曲线
ｌ １２０
ｔ／ｒａｉｎ
图５烧成制度曲线
万方数据
第２６卷
赵苏等：拜耳法赤泥制备多孔陶瓷滤球的试验
３．２成孔剂的选择
试验中选用了３种成孔剂，Ａ型：碳酸钙（分
。＝—土，
（２）
／＂／１２一，，１３
式中：Ｄ。为试样的密度，ｋｇ／ｍ３．
２．２吸附量的测定
采用光度法，吸附量计算式为
厂：坠型。
Ｊ一
·
（３） 、．，，
，咒
式中：／－，为吸附量，ｍｇ／ｇ；ｃｏ为溶液的初始质量 浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｃ为达到吸附平衡的溶液质量浓度，
ｍｇ／Ｌ；Ｖ为溶液体积，Ｌ；ｍ为试样质量，ｇ．
要确定滤球的烧制温度制度，应首先对滤球 的原材料进行差热分析，通过对赤泥和粉煤灰差 热试验的分析，可知赤泥在１０８ ｏｃ、２７７ ｏＣ和 ７６１ ｏＣ时有吸热峰，同时在１４７ ｏｃ质量有小幅增 加，除此之外，在４５８℃、５３４℃、８２１ ｏＣ和９６９ ｏＣ 时有质量减少，其中８２１＇ｔ２时质量的减少最明显， 赤泥的烧失量为２．２９％．试验用粉煤灰通过差热 分析可知在８０２ ｏｃ时质量的减少量最大．
开始研究陶粒的生产和应用，目前制备陶瓷滤球 粉煤灰，除此之外，为了降低陶瓷滤球的烧结温
的原材料由过去单一的材料延伸到了很多工业废 度，增加气孔率，在混合料中加入适量成孔剂．
料上，人们发现很多的工业废料用在陶瓷滤球中
试验用赤泥来自山东铝厂的拜耳法赤泥，主
不但没使其性能降低，反而在一定程度上有所增 要矿物组成有文石、方解石、菱铁矿，水玻璃等，主
表２陶瓷滤球各组分配比
２陶瓷滤球性能测试
２．１气孔率和密度 试验采用煮沸法测定陶瓷滤球的气孔率和密
度ｍ一２Ｉ，气孔率计算式为
鼋２—ｍ， ｍ２卫一－ｍｍ１３×１００，
式中：留为试样的气孔率，％；ｍ。为试样的干燥质
量，ｋｇ；，，ｌ：为饱和试样在空气中的质量，ｋｇ；ｍ，为
Ｄ。：土， 饱和试样在水中的质量，ｋｇ．密度计算式为
超过６００万ｔ，几乎全部露天堆存，赤泥的堆放不 较低，并且对ｃｆ：ｏ；一的吸附效果明显．
仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费 用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下
１试验
水体和土壤污染¨。５ Ｊ．因此，研究赤泥的综合利用 １．１原料及仪器
及回收有重要的意义．我国从２０世纪５０年代初
（１）原料：试验主要以赤泥为原料，加入少量
（３）在１ ０８０ ｏｃ左右时，掺８０％赤泥的陶瓷 滤球的吸附性能较佳，样品的气孔率达４３．７４％， 吸水率为３５．０２％，密度０．９４９ ｋｇ／ｍ３，吸附 Ｃｒ２０２７一量可达９．４５ ｍｇ／ｇ，气孔分布均匀，呈三 维连通状，可以满足用作污水处理过滤介质的要 求．
参考文献：
［１］王立堂．赤泥利用的有效途径［Ｊ］．世界有色金属， １９９８（８）：４６—４８． （Ｗａｎｇ Ｌｉｔａｎｇ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｒｅｄ ｍｕｄ［Ｊ］． Ｗｏｒｌｄ Ｎｏｎ—Ｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ，１９９８（８）：４６—４８．）
陶瓷滤球烧制温度的选择根据差热试验得出 的结论，最高烧成温度为１ １６０℃，最低烧成温度 为９６０ ｏＣ，具体试验结果见表３，表３中欠烧是指 陶瓷滤球强度差，球相互摩擦时掉渣；较好指滤球 强度较高，不掉渣，外观好；过烧指滤球的强度高， 不掉渣，表面孑Ｌ隙少或出现光泽表面．
表３烧结温度试验结果
将烧好的陶瓷滤球进行吸水率和气孔率的测 试，测试结果见图１、图２：
０／℃
图１吸水率变化曲线
图２气孔率变化曲线 图２气孔率的变化曲线也呈现出了一定的上 升趋势，当烧成温度接近１ １２０℃时陶瓷滤球的 气孔率也趋于不变，８０％赤泥掺量的试样出现了 下降趋势． 图３为陶瓷滤球密度的变化曲线．
ｌ ｌ ｌ Ｏ Ｏ ＾，鲁．曲＿）， 口 Ｏ Ｏ
由图３得知赤泥在低温时有微弱失重，在 ８００ ｏｃ左右时有明显失重变化，主要由碳酸钙分 解引起，试验过程中在８５０ ｏＣ时保温４０ ｍｉｎ，以保 证碳酸钙分解反应充分进行，形成气孔．从图３的 密度变化曲线可以看出，密度随着烧结温度的升 高呈下降趋势，原料中除赤泥中的碳酸盐矿物高 温分解外，还有较多的水合矿物高温时也会出现 失重现象，导致密度变小，同时使得孑Ｌ隙增加，进 行吸附测试时吸附量也随之增加．
［３］宋新书．环境工程材料及成型工艺［Ｍ］．北京：中
万方数据
３１０
沈阳建筑大学学报（自然科学版）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第２６卷
［４］ ［５］ ［６］ ［７］ ［８］
国环境科学出版社，２００５． （Ｓｏｎｇ Ｘｉｎｓｈｕ．Ｅｎｖｋｏｎｍｅｎｍｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｅｎｖｉ－ ｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓｓ，２００５．） 蒋辉．环境工程施工技术［Ｍ］．北京：化学工业出 版社，２００３． （Ｊｉａｎｇ Ｈｕｉ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ· ｔａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ．２００３．） 李家驹，缪松兰，马铁成，等．陶瓷工艺学［Ｍ］．北 京：中国轻工业出版社，２００８． （Ｌｉ Ｊｉａｊｕ，Ｍｉａｏ Ｓｏｎｇｌａｎ，Ｍａ Ｔｉｅｃｈｅｎｇ．ｅｔ ａ１．Ｃｅｒａｍｉｃ ｓｃｉｅｎｃｅ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ， ２００８．） Ｌｏｐｅｚ Ｅ，Ｓｏｔｏ Ｂ，Ａｒｉａｓ Ｍ．Ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｄ ｍｕｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｕｓｅ ｆｏｒ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］． Ｗａｔ．Ｒｅｓ，１９９８，３２（４）：１３１４—１３２２． 曹茂盛，李大勇，荆天辅，等．陶瓷材料导论［Ｍ］． 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，２００５． （Ｃａｏ Ｍａｏｓｈｅｎｇ，Ｌｉ Ｄａｙｏｎｇ，Ｊｉｎｇ Ｔｉａｎｆｕ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｔｒｏ－ ｄｕｃｔｉｏｎ ｔＯ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆ Ｍ］．Ｈａｒｂｉｎ：Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，２００５．） 罗民华．多孔陶瓷实用技术［Ｍ］．北京：中国建材
析纯），Ｂ型：煤粉（大同煤矿），Ｃ型：木屑，烧成
制度采用图５所示的烧制温度，选用８０％赤泥掺
量的配料，配料分配见表４：
表４成孔剂添加量
％
外力分散到各骨架中，起到了很好的支撑作用，在 模拟力学性能试验中，用重约２００ ｋｇ的重物向陶 瓷滤球施压，陶瓷滤球无损坏，由此可以知道 ８０％赤泥掺量的试样气孔率较高，且强度也相对 较好，符合了多孔陶瓷内部有大量贯通的、分布均 匀的、开口微细的气孔的要求．
关键词：拜耳法赤泥；多孔陶瓷滤球；吸附；成孔剂
中图分类号：ＴＵ９９１．２
文献标志码：Ａ
赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，据 基料的加入，在一定的烧结温度和制度下，可以生
统计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过６×
产出适合人们生产生活需要的吸附过滤产
１０ ７ｔ．我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量
品［６－９］．笔者利用赤泥制备陶瓷滤球，其烧结温度
收稿日期：２００９—１０—２６ 基金项目：住房和城乡建设部项目（０６一Ｋ７—３１） 作者简介：赵苏（１９６５一），女，教授，博士，主要从事材料化学和物理化学研究
万方数据
第２６卷
赵苏等：拜耳法赤泥制备多孑Ｌ陶瓷滤球的试验
厂；②ＳＸ２—８—１６型高温电阻炉，上海意丰公
司；（驴５４ＰＣ型分光光度计，上海菁华仪器公司； ④ＦＩ本产Ｓ一３４００Ｎ型扫描电子显微镜（ＳＥＭ）．
由图１吸水率变化曲线看出８５％赤泥掺量 的试样的变化幅度最大，其余４组试样基本上是 随着烧成温度的升高而增加，不过到温度升到一 定时吸水率趋于稳定，个别试样出现了下降的情 况，这是因为赤泥中的吸附水分和有机物质在
万方数据
沈阳建筑大学学报（自然科学版）