1 前  言

山東鋁業(yè)股份有限公司（簡(jiǎn)稱山鋁）采用高硅鋁土礦、配以石灰、純堿生產(chǎn)氧化鋁。赤泥是高溫?zé)Y(jié)熟料經(jīng)溶出，硅、鋁固液分離后形成的工業(yè)廢棄物。每生產(chǎn)1t氧化鋁，排放1.2～1.6t赤泥。經(jīng)過(guò)近50年的生產(chǎn)，山鋁赤泥的堆存量已達(dá)到近2500萬(wàn)t。

硅酸鈣絕熱制品是指經(jīng)蒸壓形成的以水化硅酸鈣為主要成分，并摻以增強(qiáng)材料的絕熱制品。一般用于650℃或1000℃的高溫部位，而且不會(huì)燃燒，無(wú)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(huì)分解損壞，干燥后會(huì)回復(fù)到原來(lái)的性能等優(yōu)良性能，是一種新型的節(jié)能材料。本項(xiàng)目充分利用了燒結(jié)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?zé)蛇^(guò)程中形成的固有硅酸鹽礦物，生產(chǎn)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(chǎn)1.2m3硅酸鈣保溫材料的生產(chǎn)線投產(chǎn)。目前，該生產(chǎn)線工藝穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，經(jīng)濟(jì)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(xué)成分見(jiàn)表1，其中含水分45%。

表1 赤泥的化學(xué)成分 %

赤泥中含有的礦物主要來(lái)自于熟料高溫反應(yīng)形成的不溶性礦物和溶出過(guò)程水化、水解產(chǎn)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；Na2O.Al2O3.2SiO2等。赤泥的物理性質(zhì)主要表現(xiàn)在：高溫熟料在磨細(xì)、氧化鋁溶出過(guò)程中，形成大量十分發(fā)達(dá)的內(nèi)部毛細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，勃式比表面積一般達(dá)4000cm2/g，而其內(nèi)比表面積則達(dá)10000cm2/g，而且赤泥具有很強(qiáng)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(jīng)消解制得石灰乳，細(xì)度：0.17mm（方孔篩），篩余：5%，fCaO87.5%。

膨潤(rùn)土：細(xì)度0125mm（方孔篩），篩余5%。

另外，生產(chǎn)中摻加一定量的纖維、外加劑和水等。

3　生產(chǎn)工藝和條件

微孔硅酸鈣保溫材料的生產(chǎn)，主要是利用富含活性二氧化硅材料及石灰、纖維增強(qiáng)材料以及水等，經(jīng)攪拌、凝膠化、成型、蒸壓和干燥等過(guò)程，制成保溫材料。生產(chǎn)采用動(dòng)態(tài)法工業(yè)流程，赤泥摻加量（干基）35%。

生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 生產(chǎn)工藝流程

在對(duì)赤泥及其它原料的化學(xué)成分分析之后，根據(jù)設(shè)計(jì)的赤泥配比，嚴(yán)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(jìn)行凝膠化反應(yīng)。充分反應(yīng)的凝膠注入根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)的模具中加壓成型。成型后的坯體進(jìn)蒸壓釜在一定溫度下進(jìn)行6～8h的養(yǎng)護(hù)，以保證凝膠產(chǎn)物徹底轉(zhuǎn)化，飽和蒸汽壓力為785～981kPa。蒸壓養(yǎng)護(hù)后的坯體水分一般在80%左右，烘干、脫水后即形成產(chǎn)品毛坯。最后對(duì)毛坯進(jìn)行整形、檢驗(yàn)，包裝后出廠。

4　結(jié)果和分析

（1）根據(jù)配料方案(控制配合生料的CaO/SiO2)及嚴(yán)格生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)的微孔硅酸鈣保溫材料的理化性能指標(biāo)見(jiàn)表2，并與GB/T10699-1998及英、美有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)對(duì)摻加赤泥（配比35%）制品進(jìn)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(zhì)。與不摻加赤泥的硅酸鈣制品生成物相基本一致，無(wú)不良反應(yīng)。

表2  赤泥微孔硅酸鈣保溫材料性能指標(biāo)

（2）赤泥的有效化學(xué)成分及礦物組成得到有效利用，毛細(xì)孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)非常發(fā)達(dá)的物理特性得到充分發(fā)揮，對(duì)產(chǎn)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(wú)破損，大大改善了制品的外觀質(zhì)量�！�

5　經(jīng)濟(jì)效益分析

赤泥微孔硅酸鈣保溫材料的成本計(jì)算見(jiàn)表3。

由表3可以看出，由于生產(chǎn)中摻加35%赤泥，每立方米產(chǎn)品單位成本在原材料成本上可以降低42.92元，按年產(chǎn)12000m3計(jì)算，可帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益51.50萬(wàn)元。另外，本項(xiàng)目享受國(guó)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(méi)有配入赤泥的產(chǎn)品相比，同等生產(chǎn)規(guī)模，企業(yè)每年多增加經(jīng)濟(jì)效益118.64萬(wàn)元。

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