赤泥在微孔硅酸鈣保溫材料生產(chǎn)中的應(yīng)用
1 前 言
山東鋁業(yè)股份有限公司（簡稱山鋁）采用高硅鋁土礦、配以石灰,、純堿生產(chǎn)氧化鋁,。赤泥是高溫?zé)Y(jié)熟料經(jīng)溶出，硅,、鋁固液分離后形成的工業(yè)廢棄物,。每生產(chǎn)1t氧化鋁，排放1.2～1.6t赤泥,。經(jīng)過近50年的生產(chǎn),，山鋁赤泥的堆存量已達(dá)到近2500萬t。
硅酸鈣絕熱制品是指經(jīng)蒸壓形成的以水化硅酸鈣為主要成分,，并摻以增強(qiáng)材料的絕熱制品,。一般用于650℃或1000℃的高溫部位，而且不會(huì)燃燒,，無毒,。該制品具有容重輕、耐水性能好,、易加工,，即使在熱水中也不會(huì)分解損壞，干燥后會(huì)回復(fù)到原來的性能等優(yōu)良性能,，是一種新型的節(jié)能材料,。本項(xiàng)目充分利用了燒結(jié)法氧化鋁排放赤泥中的氧化鈣、氧化硅等有效成分,，以及氧化鋁熟料在高溫?zé)蛇^程中形成的固有硅酸鹽礦物,，生產(chǎn)普通型（耐溫650℃）硅酸鈣保溫材料。 2001年5月,，以赤泥為主要原料之一,、年產(chǎn)1.2m3硅酸鈣保溫材料的生產(chǎn)線投產(chǎn),。目前，該生產(chǎn)線工藝穩(wěn)定,、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良,，經(jīng)濟(jì)效益良好。
2 原料
2.1 赤泥
山鋁氧化鋁廠外排赤泥的主要化學(xué)成分見表1,，其中含水分45%,。
表1 赤泥的化學(xué)成分 %
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赤泥中含有的礦物主要來自于熟料高溫反應(yīng)形成的不溶性礦物和溶出過程水化、水解產(chǎn)生的衍生物,。X射線衍射分析表明,，其礦物組成主要有：β-2CaO.SiO2；3CaO.Al2O3.XSiO2.YH2O,；CaCO3,；Na2O.Al2O3.2SiO2等。赤泥的物理性質(zhì)主要表現(xiàn)在：高溫熟料在磨細(xì),、氧化鋁溶出過程中,，形成大量十分發(fā)達(dá)的內(nèi)部毛細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，勃式比表面積一般達(dá)4000cm2/g,，而其內(nèi)比表面積則達(dá)10000cm2/g,，而且赤泥具有很強(qiáng)的富水性能，具有可塑性,，有類亞粘土之稱,。
2.2 其它原料
石灰：原灰經(jīng)消解制得石灰乳，細(xì)度：0.17mm（方孔篩）,，篩余：5%,，fCaO87.5%。
膨潤土：細(xì)度0125mm（方孔篩）,，篩余5%,。
另外，生產(chǎn)中摻加一定量的纖維,、外加劑和水等,。
3 生產(chǎn)工藝和條件
微孔硅酸鈣保溫材料的生產(chǎn)，主要是利用富含活性二氧化硅材料及石灰,、纖維增強(qiáng)材料以及水等,，經(jīng)攪拌、凝膠化,、成型,、蒸壓和干燥等過程，制成保溫材料。生產(chǎn)采用動(dòng)態(tài)法工業(yè)流程,，赤泥摻加量（干基）35%,。
生產(chǎn)工藝流程見圖1。
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圖1 生產(chǎn)工藝流程
在對(duì)赤泥及其它原料的化學(xué)成分分析之后,，根據(jù)設(shè)計(jì)的赤泥配比,，嚴(yán)格按照CaO/SiO2配料。配料均勻后的原料漿泵送至凝膠罐,，用蒸汽直接加熱至一定溫度,，進(jìn)行凝膠化反應(yīng)。充分反應(yīng)的凝膠注入根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)的模具中加壓成型,。成型后的坯體進(jìn)蒸壓釜在一定溫度下進(jìn)行6～8h的養(yǎng)護(hù),，以保證凝膠產(chǎn)物徹底轉(zhuǎn)化，飽和蒸汽壓力為785～981kPa,。蒸壓養(yǎng)護(hù)后的坯體水分一般在80%左右,，烘干,、脫水后即形成產(chǎn)品毛坯,。最后對(duì)毛坯進(jìn)行整形、檢驗(yàn),，包裝后出廠,。
4 結(jié)果和分析
（1）根據(jù)配料方案(控制配合生料的CaO/SiO2)及嚴(yán)格生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)的微孔硅酸鈣保溫材料的理化性能指標(biāo)見表2,，并與GB/T10699-1998及英,、美有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比。通過對(duì)摻加赤泥（配比35%）制品進(jìn)行礦物巖相分析,，生成的主要巖相礦物為：2CaO.SiO2,，CaO.SiO2，CaCO3,，以及一定量水合物和膠態(tài)物質(zhì),。與不摻加赤泥的硅酸鈣制品生成物相基本一致，無不良反應(yīng),。
表2 赤泥微孔硅酸鈣保溫材料性能指標(biāo)
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（2）赤泥的有效化學(xué)成分及礦物組成得到有效利用,，毛細(xì)孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)非常發(fā)達(dá)的物理特性得到充分發(fā)揮，對(duì)產(chǎn)品增加孔隙率,、降低體積密度發(fā)揮了積極作用,。
（3）由于摻加赤泥，在壓制成型后脫模效果非常好,，制品的邊,、角、棱完整,、無破損,，大大改善了制品的外觀質(zhì)量,。
5 經(jīng)濟(jì)效益分析
赤泥微孔硅酸鈣保溫材料的成本計(jì)算見表3,。
由表3可以看出,，由于生產(chǎn)中摻加35%赤泥，每立方米產(chǎn)品單位成本在原材料成本上可以降低42.92元,，按年產(chǎn)12000m3計(jì)算,，可帶來經(jīng)濟(jì)效益51.50萬元。另外,，本項(xiàng)目享受國家優(yōu)惠政策,，可使單位成本降低56元/m3。因此,，微孔硅酸鈣制品在配入赤泥后與沒有配入赤泥的產(chǎn)品相比,，同等生產(chǎn)規(guī)模，企業(yè)每年多增加經(jīng)濟(jì)效益118.64萬元,。
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表3 每立方米產(chǎn)品單位成本構(gòu)成
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