本發(fā)明涉及工業(yè)廢料后處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是指一種氧化鋁工業(yè)廢料制備混凝土的方法。
背景技術(shù)：
：眾所周知，制鋁工業(yè)提取氧化鋁后排出的污染性固體廢物是赤泥，每生產(chǎn)一噸氧化鋁，將產(chǎn)生1~2噸赤泥。隨著鋁工業(yè)的發(fā)展，全世界每年產(chǎn)生的赤泥約7000萬(wàn)噸以上，我國(guó)是鋁工業(yè)大國(guó)，每年產(chǎn)生的赤泥在3000萬(wàn)噸以上。赤泥按氧化鋁的生產(chǎn)工藝不同分為拜耳法赤泥、燒結(jié)法赤泥、聯(lián)合法赤泥，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。表1不同工藝赤泥的化學(xué)成分（%）赤泥名稱sio2al2o3fe2o3caomgok2ona2otio2拜耳法赤泥12.41312.5223.730.690.544.275.7燒結(jié)法赤泥20.978.16.2445.06—0.062.765.19聯(lián)合法赤泥20.47.68.244.7——2.233.4由于赤泥排放量大，大量的赤泥不能得到充分的利用，只能依靠堆場(chǎng)堆放，占用大量的土地，對(duì)環(huán)境造成污染，近年來(lái)，赤泥的有效利用率僅為15%左右，急需對(duì)赤泥進(jìn)行多渠道、大數(shù)量的資源化利用。由于赤泥的化學(xué)成分與水泥相近見(jiàn)表1，使得將赤泥應(yīng)用在水泥生產(chǎn)和混凝土生產(chǎn)方面有著天然的優(yōu)勢(shì)。水泥制造業(yè)屬于高能耗、重污染的行業(yè)。水泥制造業(yè)二氧化硫排放量100萬(wàn)噸以上，占建材工業(yè)二氧化硫排放量的62%左右，占全國(guó)工業(yè)二氧化硫排放總量的5%左右。水泥制造業(yè)煙、粉塵排放量500萬(wàn)噸以上，占建材工業(yè)煙、粉塵排放量的82%左右，占全國(guó)工業(yè)煙、粉塵排放總量的30%左右。原煤和電力消耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤占水泥制造業(yè)能源消耗總量的97%左右，其中原煤消耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤占水泥制造業(yè)能源消耗總量的87%左右，水泥制造業(yè)萬(wàn)元增加值綜合能耗15噸標(biāo)準(zhǔn)煤?；诖耍炷恋闹圃煲脖貙殡S著高能耗、重污染。因此，急需提供一種低能耗、污染小、加工過(guò)程簡(jiǎn)單、造價(jià)低、性能優(yōu)良且使用效果好，能對(duì)氧化鋁工業(yè)廢棄物赤泥進(jìn)行有效利用的赤泥混凝土的制備方法。現(xiàn)有技術(shù)中已有的利用赤泥加粉煤灰替換水泥配制混凝土的技術(shù)中，由于粉煤灰的加入，存在一些技術(shù)缺陷，如下：1、當(dāng)混凝土塌落度過(guò)大時(shí)，粉煤灰顆粒易上浮發(fā)生泌漿。2、混凝土早期強(qiáng)度較低，低溫時(shí)，大摻量可能導(dǎo)致凝結(jié)緩慢。3、混凝土早期孔隙率大，碳化問(wèn)題較為突出。4、對(duì)水敏感，在無(wú)保濕條件下，由于內(nèi)部粘結(jié)增加，阻礙持續(xù)泌水而加劇塑性開裂。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明專利的目的是提供一種氧化鋁工業(yè)廢料制備混凝土的方法，它能有效提高氧化鋁工業(yè)廢棄物赤泥利用率、保護(hù)環(huán)境、降低混凝土拌制過(guò)程中水泥用量，最終實(shí)現(xiàn)提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。本發(fā)明提供一種氧化鋁工業(yè)廢料制備混凝土的方法，所述方法是在普通混凝土各基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上，用經(jīng)活化后的赤泥混合料以質(zhì)量比等量替換0~40%水泥，所述赤泥混合料包括赤泥和菱鎂礦粉，其中添加菱鎂礦粉比例占赤泥混合料的0~10%；所述方法的工藝步驟如下：（1）材料制備：首先將氧化鋁工業(yè)廢棄物赤泥在烘干箱中以100℃-150℃烘干至恒重，將烘干破碎后的赤泥與菱鎂礦粉混合并在球磨機(jī)中粉磨至200目~300目，用0.045mm篩子過(guò)篩，得到處理好的赤泥混合粉；（2）煅燒：將赤泥混合粉進(jìn)行低溫煅燒，煅燒溫度600℃-800℃，在室溫下冷卻得到活化的赤泥混合料；（3）赤泥混凝土配制：首先按不同級(jí)別的混凝土基準(zhǔn)配合比確定水泥、細(xì)骨料、粗骨料、水、外加劑的摻合量，在將活化處理后的赤泥混合粉按質(zhì)量等量替換0~40%水泥；在上述攪拌干料中加入水及混凝土外加劑，進(jìn)行機(jī)械攪拌5~10min。優(yōu)選的，普通混凝土基準(zhǔn)配合比中的水泥為所有水泥品種的一種或幾種的復(fù)合物。優(yōu)選的，混凝土制備所用外加劑為所有外加劑品種的一種或幾種的復(fù)合物。優(yōu)選的，所用赤泥包括拜耳法赤泥、燒結(jié)法赤泥、聯(lián)合法赤泥。優(yōu)選的，所述活化后的赤泥與菱鎂礦粉混合料替換水泥的優(yōu)選比例為15%~20%。本發(fā)明具有以下有益效果：（1）高強(qiáng)度，高替換率：用赤泥混合粉按質(zhì)量比等量替換0~40%的水泥，配制的混凝土各齡期強(qiáng)度均高于或相當(dāng)于按基準(zhǔn)配合比配制的混凝土強(qiáng)度，對(duì)水泥的質(zhì)量替換率越小，混凝土強(qiáng)度越高，混凝土強(qiáng)度最高提高30%左右。（2）配制方法簡(jiǎn)單：制備活化的赤泥混合粉過(guò)程簡(jiǎn)單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)和推廣。（3）原材料成本低廉，赤泥作為氧化鋁工業(yè)的生產(chǎn)廢棄物，對(duì)于氧化鋁廠來(lái)說(shuō)是企業(yè)負(fù)擔(dān)，急需處理，因此，材料獲得容易且費(fèi)用極低。（4）無(wú)毒副作用和良好的耐久性：本發(fā)明專利配制的混凝土環(huán)境輻射滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)土壤及地下水不會(huì)造成污染，且抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕效果好，耐久性強(qiáng)，對(duì)混凝土性能無(wú)堿集料反應(yīng)的不良影響。（5）廣泛的適用性：可適應(yīng)各種水泥，并可與符合國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的各種外加劑配合使用。（6）顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益：采用氧化鋁工業(yè)廢棄物赤泥替代部分水泥，可以減緩對(duì)不可再生資源的過(guò)快消耗，并逐步消耗堆存的赤泥帶來(lái)的環(huán)境污染。本發(fā)明專利的原材料成本低廉，按拌制c30混凝土，替換20%水泥計(jì)算，每立方米混凝土可節(jié)約成本5%~10%，若每年處理赤泥2000萬(wàn)~3000萬(wàn)噸，那么所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益將是非常顯著的。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明制備混凝土的3d齡期抗壓強(qiáng)度與摻量關(guān)系圖；圖2為本發(fā)明制備混凝土的28d齡期抗壓強(qiáng)度與摻量關(guān)系圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明以赤泥為主要原料，輔以菱鎂礦粉通過(guò)對(duì)混合料進(jìn)行熱力活化得到高活性赤泥混合料，在拌制混凝土過(guò)程中按質(zhì)量比替換30%的水泥。該方法原料質(zhì)量比如下：水泥13.86，砂子42.9，碎石59.3，水8.91，外加劑0.198，赤泥混合粉5.94。制備方法具體過(guò)程如下：（1）材料制備：首先將氧化鋁工業(yè)廢棄物赤泥在烘干箱中以100℃-150℃烘干至恒重，將烘干破碎后的赤泥和菱鎂礦粉混合并在球磨機(jī)中粉磨至200目~300目，用0.045mm篩子過(guò)篩，得到處理好的赤泥混合粉；（2）煅燒：將赤泥混合粉進(jìn)行低溫煅燒，煅燒溫度600℃-800℃，在室溫下冷卻得到活化的赤泥基混合料；（3）赤泥混凝土配制：按上述原料配合比進(jìn)行混凝土配制，進(jìn)行機(jī)械攪拌5~10min。對(duì)比例1：原料質(zhì)量比如下：水泥19.8，砂子42.9，碎石59.3，水8.91，外加劑0.198。制備方法具體過(guò)程如下：將干料裝入攪拌機(jī)中機(jī)械攪拌5min，加入水8.91，加入外加劑0.198后，機(jī)械攪拌7min，形成基準(zhǔn)配合比下的混凝土。將實(shí)施例和對(duì)比例所得的混凝土試塊進(jìn)行測(cè)試并進(jìn)行性能對(duì)比，其性能均滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，性能對(duì)比見(jiàn)表2及圖1-2。表2實(shí)施例和對(duì)比例測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比(mpa)抗壓強(qiáng)度（28d）劈裂抗拉強(qiáng)度（28d）實(shí)施例35.43.75對(duì)比例29.83.17由表2可見(jiàn)，本發(fā)明專利提高了混凝土的強(qiáng)度。由圖1-2可見(jiàn)，本專利提高了混凝土的短齡期強(qiáng)度。本發(fā)明的工作原理是：1.機(jī)械活化赤泥在粉磨過(guò)程中在機(jī)械力作用下碎成小顆粒，使顆粒表面產(chǎn)生缺陷及網(wǎng)絡(luò)中鍵的斷裂，有利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解體；同時(shí)顆粒細(xì)度降低，比表面積增大，使赤泥與溶液之間的反應(yīng)加速，反應(yīng)程度提高，這些因素均使赤泥活性被激發(fā)。赤泥的水化過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜和緩慢的過(guò)程，它涉及到赤泥的結(jié)構(gòu)離解、離子溶出、參與反應(yīng)等過(guò)程，而這種反應(yīng)又必須從表面開始進(jìn)行，因此赤泥顆粒細(xì)小，比表面積大，則反應(yīng)活性增加。其次，磨細(xì)的赤泥還可以作為填料填充混凝土的空隙，增大混凝土的密實(shí)度，相應(yīng)地由于密度增大，其強(qiáng)度、耐久性、抗侵蝕能力等都會(huì)有所改善。2.化學(xué)活化堿性物質(zhì)或鹽類對(duì)激發(fā)赤泥的活性具有顯著作用。利用化學(xué)物質(zhì)活化赤泥，采用mgo作為激發(fā)劑，mgo吸收周圍水分并與其反應(yīng)生成mg(oh)2。一般來(lái)說(shuō)，堿性水溶液是激發(fā)赤泥活性的首要條件，另外，oh一離子比水分子更易進(jìn)入赤泥的內(nèi)部，與活性陽(yáng)離子作用促進(jìn)赤泥的分解和溶解。3.熱活化鍛燒處理后赤泥中一些含水礦物脫水，原有結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，形成無(wú)定形態(tài)的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)，從而使赤泥活性增加。通過(guò)以上三種活化反應(yīng)，赤泥混凝土經(jīng)水化反應(yīng)，最終主要水化產(chǎn)物有水化硅酸鈣凝膠(c-s-h)、鈣礬石、ca(oh)2和c4ach11，從而產(chǎn)生了膠凝性?？朔藚⒓臃勖夯业某嗄嗷炷猎缙趶?qiáng)度低，碳化嚴(yán)重，泌漿問(wèn)題。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求以及等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12