赤泥在微孔硅酸鈣保溫材料生產中的應用
1 前 言
山東鋁業(yè)股份有限公司（簡稱山鋁）采用高硅鋁土礦、配以石灰、純堿生產氧化鋁。赤泥是高溫燒結熟料經溶出，硅、鋁固液分離后形成的工業(yè)廢棄物。每生產1t氧化鋁，排放1.2～1.6t赤泥。經過近50年的生產，山鋁赤泥的堆存量已達到近2500萬t。
硅酸鈣絕熱制品是指經蒸壓形成的以水化硅酸鈣為主要成分，并摻以增強材料的絕熱制品。一般用于650℃或1000℃的高溫部位，而且不會燃燒，無毒。該制品具有容重輕、耐水性能好、易加工，即使在熱水中也不會分解損壞，干燥后會回復到原來的性能等優(yōu)良性能，是一種新型的節(jié)能材料。本項目充分利用了燒結法氧化鋁排放赤泥中的氧化鈣、氧化硅等有效成分，以及氧化鋁熟料在高溫燒成過程中形成的固有硅酸鹽礦物，生產普通型（耐溫650℃）硅酸鈣保溫材料。 2001年5月，以赤泥為主要原料之一、年產1.2m3硅酸鈣保溫材料的生產線投產。目前，該生產線工藝穩(wěn)定、產品質量優(yōu)良，經濟效益良好。
2 原料
2.1 赤泥
山鋁氧化鋁廠外排赤泥的主要化學成分見表1，其中含水分45%。
表1 赤泥的化學成分 %
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赤泥中含有的礦物主要來自于熟料高溫反應形成的不溶性礦物和溶出過程水化、水解產生的衍生物。X射線衍射分析表明，其礦物組成主要有：β-2CaO.SiO2；3CaO.Al2O3.XSiO2.YH2O；CaCO3；Na2O.Al2O3.2SiO2等。赤泥的物理性質主要表現在：高溫熟料在磨細、氧化鋁溶出過程中，形成大量十分發(fā)達的內部毛細網狀結構，勃式比表面積一般達4000cm2/g，而其內比表面積則達10000cm2/g，而且赤泥具有很強的富水性能，具有可塑性，有類亞粘土之稱。
2.2 其它原料
石灰：原灰經消解制得石灰乳，細度：0.17mm（方孔篩），篩余：5%，fCaO87.5%。
膨潤土：細度0125mm（方孔篩），篩余5%。
另外，生產中摻加一定量的纖維、外加劑和水等。
3 生產工藝和條件
微孔硅酸鈣保溫材料的生產，主要是利用富含活性二氧化硅材料及石灰、纖維增強材料以及水等，經攪拌、凝膠化、成型、蒸壓和干燥等過程，制成保溫材料。生產采用動態(tài)法工業(yè)流程，赤泥摻加量（干基）35%。
生產工藝流程見圖1。
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圖1 生產工藝流程
在對赤泥及其它原料的化學成分分析之后，根據設計的赤泥配比，嚴格按照CaO/SiO2配料。配料均勻后的原料漿泵送至凝膠罐，用蒸汽直接加熱至一定溫度，進行凝膠化反應。充分反應的凝膠注入根據用戶要求設計的模具中加壓成型。成型后的坯體進蒸壓釜在一定溫度下進行6～8h的養(yǎng)護，以保證凝膠產物徹底轉化，飽和蒸汽壓力為785～981kPa。蒸壓養(yǎng)護后的坯體水分一般在80%左右，烘干、脫水后即形成產品毛坯。最后對毛坯進行整形、檢驗，包裝后出廠。
4 結果和分析
（1）根據配料方案(控制配合生料的CaO/SiO2)及嚴格生產工藝，生產的微孔硅酸鈣保溫材料的理化性能指標見表2，并與GB/T10699-1998及英、美有關標準進行了對比。通過對摻加赤泥（配比35%）制品進行礦物巖相分析，生成的主要巖相礦物為：2CaO.SiO2，CaO.SiO2，CaCO3，以及一定量水合物和膠態(tài)物質。與不摻加赤泥的硅酸鈣制品生成物相基本一致，無不良反應。
表2 赤泥微孔硅酸鈣保溫材料性能指標
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（2）赤泥的有效化學成分及礦物組成得到有效利用，毛細孔網狀結構非常發(fā)達的物理特性得到充分發(fā)揮，對產品增加孔隙率、降低體積密度發(fā)揮了積極作用。
（3）由于摻加赤泥，在壓制成型后脫模效果非常好，制品的邊、角、棱完整、無破損，大大改善了制品的外觀質量?！?/p>
5 經濟效益分析
赤泥微孔硅酸鈣保溫材料的成本計算見表3。
由表3可以看出，由于生產中摻加35%赤泥，每立方米產品單位成本在原材料成本上可以降低42.92元，按年產12000m3計算，可帶來經濟效益51.50萬元。另外，本項目享受國家優(yōu)惠政策，可使單位成本降低56元/m3。因此，微孔硅酸鈣制品在配入赤泥后與沒有配入赤泥的產品相比，同等生產規(guī)模，企業(yè)每年多增加經濟效益118.64萬元。
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表3 每立方米產品單位成本構成
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