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7000萬噸以上，我國是鋁工業(yè)大國，每年產(chǎn)生的赤泥在3000萬噸以上。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，只能依靠堆場堆放，占用大量的土地，對環(huán)境造成污染，近年來，赤泥的有效利用率僅為15%左右，急需對赤泥進行多渠道、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。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100萬噸以上，占建材工業(yè)二氧化硫排放量的62%左右，占全國工業(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500萬噸以上，占建材工業(yè)煙、粉塵排放量的82%左右，占全國工業(yè)煙、粉塵排放總量的30%左右。原煤和電力消耗折合標準煤占水泥制造業(yè)能源消耗總量的97%左右，其中原煤消耗折合標準煤占水泥制造業(yè)能源消耗總量的87%左右，水泥制造業(yè)萬元增加值綜合能耗15噸標準煤。基于此，混凝土的制造也必將伴隨著高能耗、重污染。因此，急需提供一種低能耗、污染小、加工過程簡單、造價低、性能優(yōu)良且使用效果好，能對氧化鋁工業(yè)廢棄物赤泥進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)混凝土塌落度過大時，粉煤灰顆粒易上浮發(fā)生泌漿。2、混凝土早期強度較低，低溫時，大摻量可能導(dǎo)致凝結(jié)緩慢。3、混凝土早期孔隙率大，碳化問題較為突出。4、對水敏感，在無保濕條件下，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)實現(xiàn)要素：針對現(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、保護環(huán)境、降低混凝土拌制過程中水泥用量，最終實現(xiàn)提高經(jīng)濟效益和環(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中粉磨至200目~300目，用0.045mm篩子過篩，得到處理好的赤泥混合粉；（2）煅燒：將赤泥混合粉進行低溫煅燒，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：首先按不同級別的混凝土基準配合比確定水泥、細骨料、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，進行機械攪拌5~10min。優(yōu)選的，普通混凝土基準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度均高于或相當(dāng)于按基準配合比配制的混凝土強度，對水泥的質(zhì)量替換率越小，混凝土強度越高，混凝土強度最高提高30%左右。（2）配制方法簡單：制備活化的赤泥混合粉過程簡單，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，對于氧化鋁廠來說是企業(yè)負擔(dān)，急需處理，因此，材料獲得容易且費用極低。（4）無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)境輻射滿足國家標準，對土壤及地下水不會造成污染，且抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕效果好，耐久性強，對混凝土性能無堿集料反應(yīng)的不良影響。（5）廣泛的適用性：可適應(yīng)各種水泥，并可與符合國家及行業(yè)標準的各種外加劑配合使用。（6）顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益：采用氧化鋁工業(yè)廢棄物赤泥替代部分水泥，可以減緩對不可再生資源的過快消耗，并逐步消耗堆存的赤泥帶來的環(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2000萬~3000萬噸，那么所帶來的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益將是非常顯著的。附圖說明圖1為本發(fā)明制備混凝土的3d齡期抗壓強度與摻量關(guān)系圖；圖2為本發(fā)明制備混凝土的28d齡期抗壓強度與摻量關(guān)系圖。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明以赤泥為主要原料，輔以菱鎂礦粉通過對混合料進行熱力活化得到高活性赤泥混合料，在拌制混凝土過程中按質(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中粉磨至200目~300目，用0.045mm篩子過篩，得到處理好的赤泥混合粉；（2）煅燒：將赤泥混合粉進行低溫煅燒，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行混凝土配制，進行機械攪拌5~10min。對比例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。制備方法具體過程如下：將干料裝入攪拌機中機械攪拌5min，加入水8.91，加入外加劑0.198后，機械攪拌7min，形成基準配合比下的混凝土。將實施例和對比例所得的混凝土試塊進行測試并進行性能對比，其性能均滿足相應(yīng)標準要求，性能對比見表2及圖1-2。表2實施例和對比例測試數(shù)據(jù)對比(mpa)抗壓強度（28d）劈裂抗拉強度（28d）實施例35.43.75對比例29.83.17由表2可見，本發(fā)明專利提高了混凝土的強度。由圖1-2可見，本專利提高了混凝土的短齡期強度。本發(fā)明的工作原理是：1.機械活化赤泥在粉磨過程中在機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；同時顆粒細度降低，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)。赤泥的水化過程是一個復(fù)雜和緩慢的過程，它涉及到赤泥的結(jié)構(gòu)離解、離子溶出、參與反應(yīng)等過程，而這種反應(yīng)又必須從表面開始進行，因此赤泥顆粒細小，比表面積大，則反應(yīng)活性增加。其次，磨細的赤泥還可以作為填料填充混凝土的空隙，增大混凝土的密實度，相應(yīng)地由于密度增大，其強度、耐久性、抗侵蝕能力等都會有所改善。2.化學(xué)活化堿性物質(zhì)或鹽類對激發(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。一般來說，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入赤泥的內(nèi)部，與活性陽離子作用促進赤泥的分解和溶解。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，形成無定形態(tài)的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)，從而使赤泥活性增加。通過以上三種活化反應(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猎缙趶姸鹊?，碳化嚴重，泌漿問題。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動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和變型在內(nèi)。當(dāng)前第1頁12