一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法与流程

1.本发明涉及一种赤泥的处理方法，特别涉及一种利用赤泥合成碳钠铝石协同 固化碳和钠的方法，属于冶金固体废弃物的综合利用技术领域。


背景技术：

2.赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的颗粒极细、强碱性的固体废 物。赤泥具有强碱性，尤其是高温强碱下溶出产生的拜耳法赤泥，在拜耳法流程 洗涤后依然以游离碱和结构碱的形式携带了6～12％的na2o，难以直接利用。目 前赤泥通常排放至赤泥坝堆存，大量赤泥长期堆存，不但占用大量土地，还存在 赤泥库溃坝、土壤及水污染等风险。“低成本”、“大规模”是彻底解决赤泥堆存问 题的关键。
3.赤泥的碱主要以两种形式存在：一种为以naoh、naal(oh)4、na2co3等形 式存在的可溶性碱(附着碱)，ph＝10～14；另一种为以含水铝硅酸钠形式存在的 非可溶性碱(化合碱)。赤泥免烧砖等产品经常出现“返碱”“泛霜”现象，这主要 是因为材料中的na

被ca
2
或其他阳离子取代激活后形成可溶性碱并随着无机 材料中的水分向外迁移。在干燥环境中，大量na

从内部结构向表面游离，导致 水化联结体的牢固性和密实度下降，碱-激发水泥和混凝土的干缩较大，甚至导 致开裂。究其根本，主要是大量的na

在胶凝材料水化和碳化过程中的不稳定性 导致。


技术实现要素：

4.针对现有技术中碱激发胶凝材料存在后期容易返碱、干缩等技术问题，本发 明的目的是在于提供一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，该方法以赤 泥作为主要原料通过激发水化反应结合高压二氧化碳养护合成稳定的碳-钠非可 溶性矿物以替代可溶性钠盐作为碱激发地聚物的新型水化碳化产物，在发挥赤泥 基地聚物“低成本、大规模”利用优势的同时，一并实现“降碳环保”，实现赤 泥无害化、减量化的同时完成co2的矿化封存。
5.为了实现上述技术目的，本发明提供了一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和 钠的方法，该方法是将包含赤泥和辅助胶凝材料在内的原料经过混合和压制成型 后，置于co2分压为0.5～2mpa、温度为100℃～160℃的封闭环境下进行养护， 得到固化体。
6.本发明技术方案的关键是在于将赤泥的水化反应和地聚合反应产物在高压 co2及高温养护条件下，强化碳钠铝石的交联结晶，填充水和溶液占据的空间， 在提高胶凝材料硬化体强度的同时，使na

、co2等亚稳成分得到有效矿化，形 成大量碳-钠非可溶性矿物，从而达到协同固化碳和钠的目的。
7.作为一个优选的方案，所述赤泥的粒度在400目以下；所述辅助胶凝材料的 粒度在600目以下。赤泥和辅助凝胶材料细磨至较小的粒径有利于提高激发活 性。
8.作为一个优选的方案，所述赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合法赤泥 中至少一种。这些赤泥都是现有技术中常见的赤泥，其可以采用其他硅酸盐碱性 浸出渣替代。
含量20.97％，na2o含量7.35％，fe2o3含量15.26％，cao含量13.25％。 称取600g赤泥研磨至400目以下与200g硅灰均匀混合，将200g氢氧化钠溶于 280g水，将混合粉料与氢氧化钠溶液搅拌均匀，搅拌好的物料用15mpa的压力 加压成型，在2mpaco2分压、120℃环境中养护24h。经测试，材料7天抗压强 度为4.1mpa，co2固化率83％。
28.实施例3
29.原料采用河南某氧化铝厂拜耳法赤泥，各成分主要含量sio2含量20.95％， al2o3含量20.97％，na2o含量7.35％，fe2o3含量15.26％，cao含量13.25％。 称取700g赤泥研磨至400目以下与200g硅灰均匀混合，将100g氢氧化钠溶于 280g水，将混合粉料与氢氧化钠溶液搅拌均匀，搅拌好的物料用15mpa的压力 加压成型，在1mpaco2分压、120℃环境中养护24h。经测试，材料7天抗压强 度为2.9mpa，co2固化率62％。
30.实施例4
31.原料采用河南某氧化铝厂拜耳法赤泥，各成分主要含量sio2含量20.95％， al2o3含量20.97％，na2o含量7.35％，fe2o3含量15.26％，cao含量13.25％。 称取600g赤泥研磨至400目以下与200g硅灰均匀混合，将200g氢氧化钠溶于 280g水，将混合粉料与氢氧化钠溶液搅拌均匀，搅拌好的物料用15mpa的压力 加压成型，在1mpaco2分压、160℃环境中养护24h。经测试，材料7天抗压强 度为3.7mpa，co2固化率75％。
32.实施例5
33.其他条件与实施例1相同，仅在碳酸化养护时增大co2分压至2mpa，材料 7天抗压强度为4.1mpa，co2固化率83％。
34.实施例6
35.其他条件与实施例1相同，仅当改变原料配比为赤泥70％、硅灰20％、氢 氧化钠10％，材料7天抗压强度为2.9mpa，co2固化率62％。
36.实施例7
37.其他条件与实施例1相同，仅在碳酸化养护温度为160℃，材料7天抗压强 度为3.7mpa，co2固化率75％。
38.对比例1
39.其他条件与实施例2相同，仅在碳酸化养护时采用常压co2(0.1mpa)， 材料7天抗压强度为1.6mpa，co2固化率23％。
40.对比例2
41.其他条件与实施例2相同，仅在碳酸化养护温度为80℃，材料7天抗压强 度为1.1mpa，co2固化率17％。


技术特征：
1.一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：将包含赤泥和辅助胶凝材料在内的原料经过混合和压制成型后，置于co2分压为0.5～2mpa、温度为100℃～160℃的封闭环境下进行养护，得到固化体。2.根据权利要求1所述的一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：所述赤泥的粒度在400目以下；所述辅助胶凝材料的粒度在600目以下。3.根据权利要求1所述的一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：所述赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合法赤泥中至少一种；所述辅助胶凝材料为硅灰、粉煤灰、高炉渣、其他火法硅质微粉中至少一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：所述赤泥与辅助胶凝材料的质量比为60～80:20～30。5.根据权利要求1所述的一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：所述原料还包含氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠中至少一种激发剂。6.根据权利要求1或5所述的一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：所述原料中激发剂的质量百分比含量不高于20％。7.根据权利要求1所述的一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：所述原料还包含水。8.根据权利要求1或7所述的一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：所述原料的水胶比为0.25～0.3:1。9.根据权利要求1所述的一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，其特征在于：所述养护的时间12～36h。

技术总结
本发明公开了一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法，该方法是将包含赤泥和辅助胶凝材料在内的原料经过混合和压制成型后，置于CO2分压为0.5～2MPa、温度为100℃～160℃的封闭环境下进行养护，得到固化体，该固化体中钠和碳主要以非水溶性碳-钠非可溶性矿物存在，且生成的纤维状碳钠铝石晶体交叉攀附，联结矿物颗粒和水化产物构成三维空间牢固结合、密实的整体，稳定性好，从而使赤泥中的钠和环境中的CO2得到协同固化，在实现赤泥无害化、减量化的同时，完成了CO2的矿化封存。的矿化封存。的矿化封存。


技术研发人员：王艳秀 孙伟 王成文 黄丹丹 王莉莎 解立群
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2022/3/25