烧结法赤泥物理化学特性的研究
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乏 总第 １８ ２ 期
２ １ 第 ６期 ００年 文章编号：６２ １５ （０ ０ ０ －０ １ ０ １７ — １２ ２ １ ）６ ０ ０ — ３ －
山 西冶 盆
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＭＥ ＡＬ ＲＧＹ Ｔ ＬＵ
Ｔｏａ １ ｔｌ ２８ Ｎｏ６， ． ２０１ ０
烧 结 法赤 泥物 理化 学特 性 的研 究
此 ， 以作为烧结砖 、 可 免烧砖 的主要原料及道路基层材料 ； 其颗粒 比较 细， 具有比较发达的比表面积 ， 可以用作
吸 附剂 应 用 于环 境 保 护 中。
关键词 ： 结法赤泥 烧 中图 分 类 号 ： ０ Ｘ７ ５
矿 物 组成
特 性 文 献 标 识码 ： Ａ 收 稿 日期 ：０ ０ ｔ— ７ ２ １ 一 ０ ０
成。 但是 ， 由于物料组 成 的波 动 和浸 出过 程 中动 力学
流、 地下水等造成严重污染 ； 同时大量赤泥的堆积不 但 占用大量土地 ，还严重地威胁着人们 的生活及 国 家财产 的安全 ， 制约着 氧化 铝工业 的发 展 ， 土地 资 在
源 日趋 紧张 、 环境保 护 日趋 重视 、 对 尤其 在循 环经 济 可 持续发展 的今 天 ，赤 泥污染 与综 合治 理 已成为 人
１ 赤 泥 的矿 物组成 ． ２ 烧 结法 提铝首 先要求 按 物料 的化学 组成特 征进
行配料 ，主要目的是使物料中的铝能在高温烧结过
程 中尽 可能 转 化 为 可 被 水 或 稀 碱 溶 液溶 出 的 铝 酸 钠、 铝酸 钙 ， 物料 中的杂质 组分 ｓ、 ｅＴ 等则 主要 而 ｉＦ 、ｉ 转 化为该 条件 下不溶 的硅 酸二 钙 、 酸钠 和钛 酸钙 ， 铁 从 原理上 说作 为浸 出渣 的赤 泥 中应该 具有 这些 相组
们所关注的焦点之一 ，对赤泥进行综合利用的研究
也成 了迫在 眉睫 的问题［ 。 １ ］
１ 实验
因素 的影 响 ，实 际上赤 泥 中各有 关相 的化 学组 成要 复杂得 多 ］ 。 为了解 实验所 用赤 泥 的矿物 组成 ，对其 进行 了
１１ 赤 泥的化学 组成 ． 赤 泥 的化学成分 取决 于铝 土矿 的成 分 、生 产 氧 化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分 ，以及
厂烧结法赤泥的化 学成分 、 矿物组成 、 粒度及 熔融温度等性能进行 了系统的研究 ， 以期揭 示其本身特性 与用途 之间的相 关关 系， 结法赤泥综合 利用提供 必要 的基 础数据和科学依据。结果表 明： 为烧 该烧结法赤泥 中 Ｃ Ｏ、 ａ ＳＯ ｉ 和碱含量较高 ， 熔融温度低 于 １ ０ 其主要矿物组成 为方解石 、 ０ｏ ２ Ｃ， 硅酸铝钾 、ｔ Ｏ一硅酸二钙及铝酸三钙 ． 因
ｘ射线衍射分析 ， 其结果如下页图 １ 所示。
从 图 １ 以看 出 ，本研 究所 用 的焦作 中州铝 厂 可 烧 结法赤 泥 的主要 矿物组 成为方 解 石 （ ａ Ｏ ） 硅 ＣＣ 、
新生成的化合物成分等…。烧结法赤泥的成分主要Байду номын сангаас 有氧化铝 、 氧化硅 、 氧化钙等 ， 为了了解本实验所用
赤 泥 的化学 成分 ，采 用 Ｄ Ｆ ２多元素 快速 分析 仪 ， Ｈ８ 得 到 的化 学成分 如表 １ 所示 。 表 １ 以看 出 ， 从 可 该烧 结 法赤泥 中 ＣＯ、ｉ ａ ＳＯ 和碱含量 较高 。
表 １ 原 料 各 成 分 的含 量 ％ ｗＳ （１ ３ｔＦ ３ ｗＣＯ （ｓ） ｗＫＯ （ａ ） （Ｏ （∞ ｗＡ２ ）ｔ ） （ａ）ｗＵ Ｏ （￣）埘Ｎ２ Ｔ ￣ ｉ ０ Ｊ （ ０ ｗ ｉ）
赤 泥是氧 化铝生 产过 程 中排 出的 固体 粉状 废弃 物， 具有 强碱性 ， 因其 外观颜 色 与赤色 泥土 相似 而得 名 。根据 氧化铝 生产工 艺 的不 同 ，赤 泥有烧 结法 赤 泥、 拜耳法 赤泥 和联合 法赤泥 三种 。 由于拜 耳法 只适 宜 处理 优 质铝 土 矿 ，而 我 国铝土 矿 主要 为 高铝 、 高
１ －９ ５３ １ ．０ ７７ ９５ ．５ ３ ．５ ２５ ２５ ．７ １１ ．８ １２ ．０ ４４ ．７
硅、 低铁的一水硬铝石型铝土矿， 为了降低碱耗和提
高 铝养 回收率 ， 一般 采用烧 结法 生产 氧化铝 。 用烧 结 法 每生产 １ｔ 氧化 铝大 约产 生约 １ １ 的赤 泥 ， ． ．ｔ ０ ３ 目前 ，国内外 对赤泥 主要 采用 海洋排 放 与陆地 筑 坝 堆存 的方法进 行处置 ， 泥的流 失和 渗透对 农 田、 赤 河
第 一作者简介 ： 郭晖 （ ９ １ ） 女 ， １８ 一 ， 河南 理工 大学万方 科 技学院能源与材料工程系助教 ， 主要从事 固体废弃物及无 机
材 料 方面 的研 究 。Ｔ ｈ ３ ８９ ７ ｕ ， — ｉｇ ｏｕ８ １ ｐ ． ｅ １７ ３ １ ，８Ｅ ｍａ： ｈ ｉ２ ＠ｈｕ ｌｕ
ｅ ．ａ ｄｕｃ
酸铝钾、 ｔ 硅酸二钙及铝酸三钙 。 Ｏ 一 方解石 Ｃ Ｃ ａ Ｏ 含
量 较 高 ， 可 能是 由 于赤 泥 料 桨 中 的 Ｃ （ Ｈ） 这 ａ Ｏ 与
溶液 中的 Ｎ ２０ 反应以及吸收空气 中的 Ｃ ａ 。 Ｃ Ｏ 后形
成的。 ａ Ｏ 构成了赤泥的骨架 ， ＣＣ 且在高温煅烧结晶 过 程 中可 以产 生胶 结 作用 。 一硅 酸二 钙 和铝 酸三 钙溶 于水 后可 以产生 胶凝 作用 ，这是 烧结 法赤 泥能
郭 晖 ’ 管学茂 马小娥 ｚ
（． １ 河南理工大学万 方科技学院 ， 河南 摘 焦作 ４ ４０ ；． ５ ０ ０ ２河南理工大学材料学院 ， 河南 焦作 ４４０ ） ５０３
要： 利用 多元素快速分析 、 ｘ一衍射 （ ＲＤ） 激光粒度分析及热分析 （ Ｃ— Ｇ 等方法 ， Ｘ 、 ＤＳ Ｔ Ａ） 对焦作 中州铝
２ １ 第 ６期 ００年 文章编号：６２ １５ （０ ０ ０ －０ １ ０ １７ — １２ ２ １ ）６ ０ ０ — ３ －
山 西冶 盆
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Ｔｏａ １ ｔｌ ２８ Ｎｏ６， ． ２０１ ０
烧 结 法赤 泥物 理化 学特 性 的研 究
此 ， 以作为烧结砖 、 可 免烧砖 的主要原料及道路基层材料 ； 其颗粒 比较 细， 具有比较发达的比表面积 ， 可以用作
吸 附剂 应 用 于环 境 保 护 中。
关键词 ： 结法赤泥 烧 中图 分 类 号 ： ０ Ｘ７ ５
矿 物 组成
特 性 文 献 标 识码 ： Ａ 收 稿 日期 ：０ ０ ｔ— ７ ２ １ 一 ０ ０
成。 但是 ， 由于物料组 成 的波 动 和浸 出过 程 中动 力学
流、 地下水等造成严重污染 ； 同时大量赤泥的堆积不 但 占用大量土地 ，还严重地威胁着人们 的生活及 国 家财产 的安全 ， 制约着 氧化 铝工业 的发 展 ， 土地 资 在
源 日趋 紧张 、 环境保 护 日趋 重视 、 对 尤其 在循 环经 济 可 持续发展 的今 天 ，赤 泥污染 与综 合治 理 已成为 人
１ 赤 泥 的矿 物组成 ． ２ 烧 结法 提铝首 先要求 按 物料 的化学 组成特 征进
行配料 ，主要目的是使物料中的铝能在高温烧结过
程 中尽 可能 转 化 为 可 被 水 或 稀 碱 溶 液溶 出 的 铝 酸 钠、 铝酸 钙 ， 物料 中的杂质 组分 ｓ、 ｅＴ 等则 主要 而 ｉＦ 、ｉ 转 化为该 条件 下不溶 的硅 酸二 钙 、 酸钠 和钛 酸钙 ， 铁 从 原理上 说作 为浸 出渣 的赤 泥 中应该 具有 这些 相组
们所关注的焦点之一 ，对赤泥进行综合利用的研究
也成 了迫在 眉睫 的问题［ 。 １ ］
１ 实验
因素 的影 响 ，实 际上赤 泥 中各有 关相 的化 学组 成要 复杂得 多 ］ 。 为了解 实验所 用赤 泥 的矿物 组成 ，对其 进行 了
１１ 赤 泥的化学 组成 ． 赤 泥 的化学成分 取决 于铝 土矿 的成 分 、生 产 氧 化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分 ，以及
厂烧结法赤泥的化 学成分 、 矿物组成 、 粒度及 熔融温度等性能进行 了系统的研究 ， 以期揭 示其本身特性 与用途 之间的相 关关 系， 结法赤泥综合 利用提供 必要 的基 础数据和科学依据。结果表 明： 为烧 该烧结法赤泥 中 Ｃ Ｏ、 ａ ＳＯ ｉ 和碱含量较高 ， 熔融温度低 于 １ ０ 其主要矿物组成 为方解石 、 ０ｏ ２ Ｃ， 硅酸铝钾 、ｔ Ｏ一硅酸二钙及铝酸三钙 ． 因
ｘ射线衍射分析 ， 其结果如下页图 １ 所示。
从 图 １ 以看 出 ，本研 究所 用 的焦作 中州铝 厂 可 烧 结法赤 泥 的主要 矿物组 成为方 解 石 （ ａ Ｏ ） 硅 ＣＣ 、
新生成的化合物成分等…。烧结法赤泥的成分主要Байду номын сангаас 有氧化铝 、 氧化硅 、 氧化钙等 ， 为了了解本实验所用
赤 泥 的化学 成分 ，采 用 Ｄ Ｆ ２多元素 快速 分析 仪 ， Ｈ８ 得 到 的化 学成分 如表 １ 所示 。 表 １ 以看 出 ， 从 可 该烧 结 法赤泥 中 ＣＯ、ｉ ａ ＳＯ 和碱含量 较高 。
表 １ 原 料 各 成 分 的含 量 ％ ｗＳ （１ ３ｔＦ ３ ｗＣＯ （ｓ） ｗＫＯ （ａ ） （Ｏ （∞ ｗＡ２ ）ｔ ） （ａ）ｗＵ Ｏ （￣）埘Ｎ２ Ｔ ￣ ｉ ０ Ｊ （ ０ ｗ ｉ）
赤 泥是氧 化铝生 产过 程 中排 出的 固体 粉状 废弃 物， 具有 强碱性 ， 因其 外观颜 色 与赤色 泥土 相似 而得 名 。根据 氧化铝 生产工 艺 的不 同 ，赤 泥有烧 结法 赤 泥、 拜耳法 赤泥 和联合 法赤泥 三种 。 由于拜 耳法 只适 宜 处理 优 质铝 土 矿 ，而 我 国铝土 矿 主要 为 高铝 、 高
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硅、 低铁的一水硬铝石型铝土矿， 为了降低碱耗和提
高 铝养 回收率 ， 一般 采用烧 结法 生产 氧化铝 。 用烧 结 法 每生产 １ｔ 氧化 铝大 约产 生约 １ １ 的赤 泥 ， ． ．ｔ ０ ３ 目前 ，国内外 对赤泥 主要 采用 海洋排 放 与陆地 筑 坝 堆存 的方法进 行处置 ， 泥的流 失和 渗透对 农 田、 赤 河
第 一作者简介 ： 郭晖 （ ９ １ ） 女 ， １８ 一 ， 河南 理工 大学万方 科 技学院能源与材料工程系助教 ， 主要从事 固体废弃物及无 机
材 料 方面 的研 究 。Ｔ ｈ ３ ８９ ７ ｕ ， — ｉｇ ｏｕ８ １ ｐ ． ｅ １７ ３ １ ，８Ｅ ｍａ： ｈ ｉ２ ＠ｈｕ ｌｕ
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溶液 中的 Ｎ ２０ 反应以及吸收空气 中的 Ｃ ａ 。 Ｃ Ｏ 后形
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郭 晖 ’ 管学茂 马小娥 ｚ
（． １ 河南理工大学万 方科技学院 ， 河南 摘 焦作 ４ ４０ ；． ５ ０ ０ ２河南理工大学材料学院 ， 河南 焦作 ４４０ ） ５０３
要： 利用 多元素快速分析 、 ｘ一衍射 （ ＲＤ） 激光粒度分析及热分析 （ Ｃ— Ｇ 等方法 ， Ｘ 、 ＤＳ Ｔ Ａ） 对焦作 中州铝