赤泥碱物质分析及大宗综合利用研究 ——以焦作中州铝厂拜耳法新赤泥为例

论文摘要

为解决赤泥用作建材时的泛霜问题,实现赤泥大宗综合利用,本文针对焦作中州铝厂生产过程产生的赤泥,研究烧结法新赤泥和拜耳法新赤泥中碱物质成分和含量,利用拜耳法新赤泥和黄河河砂尝试制烧结砖,并对其泛霜情况进行分析。通过X-衍射可知,烧结法新赤泥碱物质成分主要是碳酸钙CaCO3,其次是钠钾石盐化合物（NaCl、KCl）、钙钛矿（CaTiO3）、氮化铁（FeN）、KF等,以不可溶盐为主;拜耳法新赤泥中碱物质的主要成分为NaNO3、Mg（OH）2、Ca3Al2（SiO4）3、KAlSiO4,但以可溶性盐为主。本文以拜耳法新赤泥和黄河河砂为原料,按不同配比和不同烧结温度进行烧结。结果如下:赤泥河砂比为Ⅲ、烧结温度为D℃时烧结砖的抗压强度达到17.5Mpa,吸水率为20%,体积密度为1704 kg/m3,干燥收缩值为0.12,泛霜程度为轻微泛霜,冻融试验后抗压强度平均值为20.11Mpa,质量损失率为0.025%,各项性能指标符合GB5101-2003《烧结普通砖》标准要求,因此,以赤泥和河砂为原料生产烧结砖是可行的。由于拜耳法赤泥中碱物质以可溶性盐为主,因此,本文采取将赤泥进行两次逆向洗涤的脱碱方法,将水洗后赤泥与河砂配比制烧结砖,实验表明,相同工艺条件下,水洗后赤泥生产的烧结砖比原赤泥烧结砖泛霜程度有明显改善。用循环水或新鲜水对烧结后的砖进行淋水或浸水,对烧结砖的泛霜程度影响不大。为使赤泥得到合理的应用,建议铝厂在生产过程中增加赤泥洗涤次数。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 氧化铝生产工艺现状
• 1.2.2 赤泥利用研究现状
• 1.2.3 赤泥利用存在的问题
• 1.3 研究的内容特色及创新之处
• 1.3.1 本文研究的主要内容
• 1.3.2 特色及创新之处
• 1.4 本论文的研究路线
• 2 赤泥的综合利用途径
• 2.1 国内赤泥综合利用的开发研究
• 2.1.1 建材
• 2.1.2 塑料填料
• 2.1.3 金属的回收
• 2.1.4 赤泥微晶玻璃
• 2.1.5 硅肥
• 2.2 国外现阶段赤泥回收利用方向
• 2.2.1 工业催化剂
• 2.2.2 陶瓷工业
• 2.3 赤泥大规模资源化利用中存在的问题
• 3 赤泥碱物质分析
• 3.1 赤泥中的碱及其危害性
• 3.1.1 赤泥中的碱
• 3.1.2 赤泥中碱的危害性
• 3.2 烧结法新赤泥碱物质分析
• 3.2.1 烧结法工艺原理
• 3.2.2 中州铝厂烧结法赤泥
• 3.2.3 中州铝厂烧结法赤泥碱分析
• 3.2.4 小结
• 3.3 拜耳法赤泥碱物质分析
• 3.3.1 拜耳法工艺原理
• 3.3.2 中州铝厂拜耳法赤泥
• 3.3.3 中州铝厂拜耳法赤泥碱物质分析
• 3.3.4 小结
• 4 利用拜耳法新赤泥和河砂制烧结砖
• 4.1 赤泥的分离和洗涤
• 4.2 实验原料
• 4.2.1 拜耳法新赤泥
• 4.2.2 河砂
• 4.2.3 两次水洗的拜耳法赤泥
• 4.3 实验仪器
• 4.4 试验设计
• 4.4.1 赤泥制烧结砖试验设计
• 4.4.2 确定最佳烧结条件
• 4.4.3 性能测试
• 4.4.4 碱物质的迁移分析
• 4.4.5 两种烧结砖的泛霜情况对比
• 4.5 烧结砖的各项指标测试方法
• 4.5.1 体积密度
• 4.5.2 吸水率
• 4.5.3 泛霜试验
• 4.5.4 抗压强度
• 4.5.5 收缩值
• 4.5.6 冻融实验
• 4.5.7 变异系数
• 4.6 赤泥制烧结砖
• 4.6.1 实验步骤
• 4.6.2 赤泥烧结砖指标测试结果
• 4.7 最优化选择
• 4.7.1 抗压强度
• 4.7.2 吸水率
• 4.8 在最优条件下制得烧结砖的指标测试
• 4.8.1 收缩值
• 4.8.2 体积密度
• 4.8.3 吸水率和饱和系数
• 4.8.4 冻融试验
• 4.8.5 泛霜试验结果
• 4.8.6 抗压强度
• 4.9 烧结砖高温浸水碱物质分析
• 4.9.1 实验方案
• 4.9.2 实验仪器
• 4.9.3 试验结果
• 4.10 用水洗赤泥制烧结砖并对比两种烧结砖的性能
• 4.10.1 水洗赤泥制烧结砖的可行性
• 4.10.2 两种烧结砖泛霜程度比较
• 4.11 赤泥中钙、铁含量对烧结砖的影响
• 4.12 小结
• 5 赤泥烧结砖的经济效益分析
• 5.1 物料衡算
• 5.1.1 生产能力的估算
• 5.1.2 原料消耗的物料平衡计算
• 5.2 经济性分析
• 5.2.1 项目总投资
• 5.2.2 砖成本估算
• 5.2.3 利润分析
• 5.2.4 经济性分析结论
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集