[发明专利]一种高碱赤泥直接用于制备水泥熟料的方法

说明书

本发明公开了一种高碱赤泥直接用于制备水泥熟料的方法，该方法直接以高碱赤泥为原料制备水泥熟料，同时在熟料配比中设计硫酸钙（CaSO4）组分，调控赤泥中碱对熟料矿物形成的影响。此外，本发明还提供了一种利用高碱赤泥合成铁铝酸盐水泥熟料的方法。本发明可以直接利用高碱赤泥为原料用于水泥生料配料，减少了赤泥利用的工艺环节，同时也能降低水泥的生产成本；CaSO4的加入解决了赤泥中碱含量过高造成矿物不能形成或形成量低的问题，消除了碱的不利影响；本发明的水泥熟料煅烧温度低，降低了其生产能耗和CO2排放，同时本发明能有效解决赤泥因碱含量高带来的应用难题，对赤泥的大规模应用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种高碱赤泥的资源化处理方法，具体涉及一种高碱赤泥无需预处理直接用于制备水泥熟料的方法，属于固废材料资源化处理及水泥熟料制备技术领域。

背景技术

赤泥是氧化铝工业产生的强碱性工业固体废弃物，大约每生产1吨氧化铝要排放1~2吨赤泥。截至2018年，我国赤泥累积量超过7.9亿吨，但综合利用率低下，仅有4%左右。目前，人们对赤泥的处理方式大部分是填埋或者筑坝堆存，而赤泥的堆积会浪费大量的土地资源，其高碱性及含有的有害成分会渗入地下，污染环境。故此，人们努力寻求合适的处理方法，以消耗堆存的大量赤泥。

赤泥的成分主要有Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、CaO、Na₂O、TiO₂等氧化物，与硫铝酸盐水泥熟料所需原料成分相近。有研究表明，利用赤泥制备硫铝酸盐水泥是消耗赤泥的一种有效方法；赤泥中铁含量较高，制备高铁硫铝酸盐水泥（铁铝酸盐水泥）可以消耗更多的赤泥，提高赤泥的利用率。但赤泥中的碱含量过高是限制赤泥在水泥中应用的一大难题，过量碱的存在会使目标矿物不能形成或者形成量降低，无法得到预期的矿物。

目前，利用赤泥制备水泥熟料要先对赤泥进行脱碱处理，其主要处理方式为水洗、酸洗等，不仅造成了制备工艺的繁琐，还增加了企业的处理成本，而且常用的脱碱方式还会产生大量的工业废水等排出，也不利于环境保护。

发明内容

针对高碱赤泥在水泥熟料应用中存在的问题，本发明提供了一种高碱赤泥直接用于制备水泥熟料的方法，该方法直接以高碱赤泥为部分原料制备水泥熟料，无需对高碱赤泥提前进行脱碱预处理，简化了工艺流程，降低了成本，实现了赤泥的建材资源化利用，社会和经济效益显著。

本发明提供了一种高碱赤泥直接用于制备水泥熟料的方法，该方法在水泥熟料的矿物设计中加入CaSO₄组分，然后根据设计的水泥熟料矿相组成选择包括高碱水泥的原料，制成水泥熟料。本发明通过在水泥熟料矿相设计中加入CaSO₄组分，调控因高碱赤泥带来的碱含量过高的影响，从而使高碱赤泥无需进行脱碱预处理可以直接作为原料使用。在制备的过程中利用CaSO₄的调控作用，降低了碱的不良影响，能够成功得到性能好的水泥熟料矿相组分，使水泥熟料合成成功。

进一步的，通过对水泥熟料的矿物设计，得到设计的水泥熟料矿相组成，设计的水泥熟料矿相组成中的CaSO₄与高碱赤泥中碱的摩尔比应在0.8~1.5:1之间，这样的摩尔比设计可以调控碱在整个水泥熟料制备过程中不会产生或产生较小的不良影响，矿物组分能正常形成，不会形成其他杂相，且形成量与设计矿物形成量相差较小。

进一步的，所述高碱赤泥指的是碱含量大于等于5 wt%的赤泥，一般的，目前高碱赤泥中的碱含量为5~12 wt.%。该高碱赤泥是氧化铝工业产生的强碱性工业固体废弃物，主要成分为Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、CaO、Na₂O、TiO₂等。