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拜耳法赤泥是氧化铝冶炼工业采用拜耳法工艺在生产过程中排出的紫红色粉泥状固体废弃物,属强碱性有害工业废渣。据统计贵州铝厂每年排放赤泥大约100万吨,其中拜耳法赤泥累积堆存量高达1100万吨,长期堆放既占用土地资源,又造成环境污染,而且也是对资源的一种浪费。拜耳法赤泥的研究因其制品性能、工艺条件和经济效益等方面的原因仍停留在实验室研究阶段,利用率还不到5%,远未达到工业生产的要求。本文通过利用拜耳法赤泥作为掺合料替代石灰膏制备拜耳法赤泥干混砂浆—一种利废建筑材料,拓宽了废渣拜耳法赤泥的利用途径。
论文分析了拜耳法赤泥的物理化学性能,参照水泥胶砂试验方法对活性进行检测并研究了细度对活性发挥的影响,分析了作为掺合料取代石灰膏的拜耳法赤泥掺量、超量取代、与粉煤灰和磷渣粉双掺技术对干混砂浆性能的影响,研究了减水剂、早强剂和保水增稠材料的种类和掺量对拜耳法赤泥干混砂浆性能的影响。试验结果表明:①在拜耳法赤泥细度(0.08mm筛筛余)大于2%时,细度指标是影响活性发挥的主要因素;②随着拜耳法赤泥掺量的增加,砂浆拌和物的分层度和泌水率随之降低,保水性能得到提高,改善了砂浆拌和物的和易性,但有缓凝作用;③当拜耳法赤泥超量取代或取代部分细集料,可改善机制砂高稠度水泥砂浆易离析、泌水率大的缺点;拜耳法赤泥与粉煤灰和磷渣粉双掺技术改善了干混砂浆的力学性能;④拜耳法赤泥干混砂浆中木质磺酸钙减水剂最佳掺量为0.30%,早强剂元明粉和氯化钙掺量为3.0%时早强效果最佳;⑤保水增稠材料NSB、PVA、甲基纤维素醚和可再分散胶粉可有效改善拜耳法赤泥干混砂浆的保水性能。
参照《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001的技术要求对拜耳法赤泥干混砂浆的放射性安全指标进行检测,其内照射指数IRa=0.26≤1.0、外照射指数Ir=0.55≤1.0,满足建筑主体材料的使用要求。物相SEM显微结构表明,拜耳法赤泥砂浆胶凝材料的水化产物呈疏松多孔结构,并存在大量宽度不等的微裂纹;XRD、IR、DSC/TG定性分析表明拜耳法赤泥的矿物组成主要有钙霞石、方钠石、赤铁矿Fe2O3和少量的钙钛矿C-T、方解石CaCO3、Na2CO3、钠硅渣N-S等。
经过耐硫酸盐侵蚀和冻融循环后,拜耳法赤泥干混砂浆试件的强度损失率较大,说明拜耳法赤泥干混砂浆的耐久性有待改善。