本發明涉及工業廢料后處理
技術領域：
，特別是指一種氧化鋁工業廢料制備混凝土的方法。
背景技術：
：眾所周知，制鋁工業提取氧化鋁后排出的污染性固體廢物是赤泥，每生產一噸氧化鋁，將產生1~2噸赤泥。隨著鋁工業的發展，全世界每年產生的赤泥約7000萬噸以上，我國是鋁工業大國，每年產生的赤泥在3000萬噸以上。赤泥按氧化鋁的生產工藝不同分為拜耳法赤泥、燒結法赤泥、聯合法赤泥，其化學成分見表1。表1不同工藝赤泥的化學成分（%）赤泥名稱sio2al2o3fe2o3caomgok2ona2otio2拜耳法赤泥12.41312.5223.730.690.544.275.7燒結法赤泥20.978.16.2445.06—0.062.765.19聯合法赤泥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、大數量的資源化利用。由于赤泥的化學成分與水泥相近見表1，使得將赤泥應用在水泥生產和混凝土生產方面有著天然的優勢。水泥制造業屬于高能耗、重污染的行業。水泥制造業二氧化硫排放量100萬噸以上，占建材工業二氧化硫排放量的62%左右，占全國工業二氧化硫排放總量的5%左右。水泥制造業煙、粉塵排放量500萬噸以上，占建材工業煙、粉塵排放量的82%左右，占全國工業煙、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能源消耗總量的87%左右，水泥制造業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、性能優良且使用效果好，能對氧化鋁工業廢棄物赤泥進行有效利用的赤泥混凝土的制備方法。現有技術中已有的利用赤泥加粉煤灰替換水泥配制混凝土的技術中，由于粉煤灰的加入，存在一些技術缺陷，如下：1、當混凝土塌落度過大時，粉煤灰顆粒易上浮發生泌漿。2、混凝土早期強度較低，低溫時，大摻量可能導致凝結緩慢。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，由于內部粘結增加，阻礙持續泌水而加劇塑性開裂。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明專利的目的是提供一種氧化鋁工業廢料制備混凝土的方法，它能有效提高氧化鋁工業廢棄物赤泥利用率、保護環境、降低混凝土拌制過程中水泥用量，最終實現提高經濟效益和環境效益。本發明提供一種氧化鋁工業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上，用經活化后的赤泥混合料以質量比等量替換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合物。優選的，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合物。優選的，所用赤泥包括拜耳法赤泥、燒結法赤泥、聯合法赤泥。優選的，所述活化后的赤泥與菱鎂礦粉混合料替換水泥的優選比例為15%~20%。本發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于按基準配合比配制的混凝土強度，對水泥的質量替換率越小，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，有利于工業化生產和推廣。（3）原材料成本低廉，赤泥作為氧化鋁工業的生產廢棄物，對于氧化鋁廠來說是企業負擔，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：本發明專利配制的混凝土環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、抗滲、抗腐蝕效果好，耐久性強，對混凝土性能無堿集料反應的不良影響。（5）廣泛的適用性：可適應各種水泥，并可與符合國家及行業標準的各種外加劑配合使用。（6）顯著的經濟效益、環境效益和社會效益：采用氧化鋁工業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境污染。本發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約成本5%~10%，若每年處理赤泥2000萬~3000萬噸，那么所帶來的經濟效益、環境效益和社會效益將是非常顯著的。附圖說明圖1為本發明制備混凝土的3d齡期抗壓強度與摻量關系圖；圖2為本發明制備混凝土的28d齡期抗壓強度與摻量關系圖。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發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量比替換30%的水泥。該方法原料質量比如下：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據對比(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，使顆粒表面產生缺陷及網絡中鍵的斷裂，有利于網絡結構解體；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加速，反應程度提高，這些因素均使赤泥活性被激發。赤泥的水化過程是一個復雜和緩慢的過程，它涉及到赤泥的結構離解、離子溶出、參與反應等過程，而這種反應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.化學活化堿性物質或鹽類對激發赤泥的活性具有顯著作用。利用化學物質活化赤泥，采用mgo作為激發劑，mgo吸收周圍水分并與其反應生成mg(oh)2。一般來說，堿性水溶液是激發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，原有結構發生破壞，形成無定形態的亞穩結構，從而使赤泥活性增加。通過以上三種活化反應，赤泥混凝土經水化反應，最終主要水化產物有水化硅酸鈣凝膠(c-s-h)、鈣礬石、ca(oh)2和c4ach11，從而產生了膠凝性。克服了參加粉煤灰的赤泥混凝土早期強度低，碳化嚴重，泌漿問題。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求以及等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。當前第1頁12