专利名称：一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法
技术领域：
本发明主要涉及氧化铝生产技术领域，尤其涉及一种拜耳法赤泥固化筑坝 和堆存方法。
背景技术：
采用拜耳法生产氧化铝过程排放的固体废渣称为拜耳法赤泥，其主要化学
成分为A1203、 Si02、 Fe203、 CaO、 Na20、 K20、 Ti20, 其主要矿物组成为水 化石榴石、赤铁矿、钙钬矿、 一水硬铝石、水合铝硅酸钠、石友酸钙。与烧结 法赤泥相比，几乎不含可水化的凝胶矿物，不会随堆存时间的延长而固化，因 含水率高，干化困难，容易液化和流淌，因此，出于才支术、经济、安全、环保
化铝企业可持续发展的重大问题。
目前，应用最为广泛的是用石头砌筑主坝，坝内堆存赤泥；还有是用土经 过碾压成为坝体，内沿用土工袋装土逐次沿坝体堆高，坝内堆存赤泥。为解决 拜耳法赤泥堆存和筑坝的技术难题，干法堆存、烧结法赤泥筑坝、赤泥压滤、 分区堆存、子坝内安装排水系统、用钢网加固坝体等技术已经产生，如专利申 请200710077627.7、 200520084837.5、 200810226872.4、 200710010404.9、 200610048091.1 、 200510200170.5 、 200510200169.2 、 200310117213.4 、 200610200463.8。这些技术主要涉及坝体结构、赤泥含水率、堆存方式、加强 结构、排水方式。其核心是采用物理方法进行赤泥坝的加固，未改变拜耳法赤 泥自身的化学和矿物特性。由于拜耳法赤泥自身的特性未改变，因此赤泥坝的运行、管理成本较高，依然存在安全风险。
专利号200510045082.2公开了一种赤泥快速固化筑坝方法，其特征是在 赤泥子坝堆筑过程中，向赤泥中添加赤泥重量3 ~ 5 %的固化剂(石灰或石膏)； 在坝体堆筑过程中添加赤泥重量0.01%。 ~ 1 °/。的渗透促凝剂(氯化4丐)；坝体内 有架设在两子坝体上的加固钢网。通过采取塑料膜包裹子坝、添加固化剂、促 凝剂、架设加固钢网、压实等一系列的快速增强措施，提高了筑坝速度和坝体 稳定性。这是一种综合采用物理和化学方法固化赤泥的技术措施，但因石灰作 为固化剂只能改变赤泥浆的形态，降低流动度，难以形成水化胶凝结构，因此， 堆存的赤泥依然是不稳定的。
专门针对固体废渣固化的胶凝材料技术已有所涉及，如中国专利文献^^开 的 200610010688.7 , 200510010946.7 , 200710137584.7 , 03135919.1 ， 200810058211.5等。上述低温陶瓷复合材料的特征在于胶凝材料是由低温煅 烧和物理粉磨的工业废渣、活化剂、表面活性剂、聚合物乳液组成的复合物， 固化对象是植物剩余物、废塑料、原状大颗粒状工业废渣、高分子材料和气孔。 不涉及未经处理的赤泥，也不涉及用这类胶凝材料固化赤泥堆存和筑坝技术。
综合已有的文献，不难看出，采用低温陶瓷固化剂固化拜耳法赤泥进行安 全堆存和筑坝的技术未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，以解决拜耳 法赤泥安全堆存的问题和筑坝的问题。
本发明所述的 一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，包括以下步骤 2)原料配制包括
用于拜耳法赤泥固化筑坝的原料配制，包括以下重量百分比的原料，低温
6陶瓷固化剂4一15%，拜耳法赤泥55—86%，骨料10—30%;以及
用于拜耳法赤泥固化堆存的原料配制，包括以下重量百分比的原料低温 陶瓷固化剂4—10%，拜耳法赤泥90—96%;
其中，所述低温陶瓷固化剂由铝硅酸盐废渣、工业副产石膏、激发材料和 添加剂经计量、复配、陈化、千燥、粉磨而成，所述低温陶瓷固化剂呈粉状， 其细度为0.08mm筛余小于10%;所述拜耳法赤泥是含水率为30—70%的粘稠 态或浆状工业废渣，其pH〉9.5，所述拜耳法赤泥包括新鲜赤泥、赤泥库堆存 陈赤泥以及固化时间大于3天的固化赤泥；所述骨料包括燃煤锅炉炉渣、铸造 废砂、高炉渣、废石、粉煤灰和煤矸石。 2)拜耳法赤泥固化筑坝，包括
(1) 原料混合将低温陶瓷固化剂、拜耳法赤泥、骨料按步骤1)中的 配制分别计量，首先在强制搅拌机中加入赤泥，在搅拌状态下加入低温陶瓷固 化剂，混合1—3min,再加入骨料搅拌2—3min。控制混合料的水分为18—36%;
(2) 摊铺将搅拌均匀的物料拉运到拟砌筑的赤泥坝址上(要求坝基稳 固)，用挖掘机布料平整，每次的料层高度不超过300mm。摊铺过程中，坝内 外要安装支承模板，坝体宽度不少于3m,以方便工程机械施工和获得稳定的 坝体；
(3) 碾压摊铺完成后约0.5h,待混合料出现初步凝胶化时，进行碾压， 要求碾压均匀，不留接缝；
(4) 修整和养护碾压完成后4h可以脱模，4企查坝体，对于存在缺陷的 部位进行修整，使坝体的内外表面光滑平整；坝体施工完成24h后，可以投入 使用，在使用过程中，需洒水养护到28天；
(5) 在养护过程中，可按照上述程序持续加高坝体和修筑子坝；3) 所述拜耳法赤泥固化筑坝还在于可用上述配方经混合后制成预制块， 然后用相同筑坝材料作为砌筑砂浆固定预制块进行筑坝；
4) 拜耳法赤泥固化堆存，包括
(1) 原料混合将低温陶瓷固化剂、拜耳法赤泥」換上述配方分别计量， 在搅拌状态下同时加入低温陶瓷固化剂和赤泥浆，可连续和间歇式生产，连续 生产需要最少两级搅拌，较适合采用卧式螺旋搅拌机；间隙式生产时，适合采 用立式高速料浆搅拌机，搅拌时间0.5—2min，控制料浆含水率为>45%;
(2) 输送搅拌均匀的物料用泵输送到赤泥库中，适合把出料管道安装 在赤泥库的中间，出料管可随赤泥库容增加逐次加高；
(3) 堆存混合料浆在堆存过程中逐渐硬化，为减少库容，可适度进行 碾压，可用固化赤泥作为筑坝的原料；
(4) 在赤泥库i殳置输水和回水系统；以及
5) 坝体加高和赤泥充填，按照上述步骤2)和步骤4)继续加高坝体和充 填赤泥浆。
本发明有益效果提出了一种采用拜耳法赤泥为主要原料的筑坝方法，解 决了拜耳法赤泥筑坝的技术难题，由于不用石头和混凝土筑坝，大大节省了筑 坝成本，充分利用了赤泥。本发明是一种专门针对拜耳法赤泥安全堆存的技术 方法。应用时，只需直接将拜耳法赤泥浆与固化剂直接混合即可实现拜耳法赤 泥的堆存，在堆存过程中，固化剂各组分将和赤泥发生不可逆反应，最终形成 以水化铝硅酸盐为主的凝胶矿物，实现了赤泥的永久性固化。与传统赤泥堆存 相比，稳定性好，成本低， 一劳永逸地解决了赤泥的堆存安全问题。
图1为本发明具体实施例所述一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图来说明本发明的具体实施方式
。
实.施例1:参考图1。
1) 拜耳法赤泥固化筑坝
(1) 拜耳法固化筑坝原料配制，包括以下重量份数的原材料低温陶瓷固化剂15份，折干拜耳法赤泥55份(实际选用含水率为45%的陈赤泥100份)，以及粉煤灰10份和煤石f石20份的骨料。
(2) 拜耳法赤泥固化筑坝方法
按配方把赤泥加入搅拌机中搅拌分散，在搅拌状态下加入低温陶瓷固化剂，搅拌3min，然后再加入骨料继续搅拌3min成为混合料；把混合料倒入模框中，摊平，振捣密实，0.5h后继续击实，4h撤模，用上述混合料对缺陷处进行修整抹平，自然养护24小时后往坝体内充装赤泥浆。
2) 拜耳法赤泥固化堆存
(1) 拜耳法赤泥固化堆存原料配制，包括以下重量份数的原材料低温陶瓷固化剂IO份，折干拜耳法赤泥90份(实际选用含水率为60%的新鲜赤泥225份)。
(2) 拜耳法赤泥固化堆存方法
按配方把赤泥浆和低温陶覺固化剂加入搅拌机中强制搅拌2min，混合料浆倒入固化的赤泥坝中，料浆高度离坝顶高度为200mm。自然固化。
3) 坝体加高和赤泥充填
按照上述程序继续加高坝体和充填赤泥浆。
4) 测试对赤泥固化筑坝和赤泥固化堆存进行性能检测，筑坝材料3天抗压强度
3.2MPa, 28天抗压强度8.6MPa;固化体3天抗压强度0.3MPa，用水浸泡24
小时，不泥化溃散。
实施例2:参考图1。
1) 拜耳法赤泥固化筑坝
(1) 拜耳法固化筑坝原料配制，由以下重量份数的原材料制成低温陶瓷固化剂4份，固化拜耳法赤泥，86份(实际选用含水率为40%的固化赤泥143份)以及燃煤锅炉炉渣4份、铸造废砂3份、高炉渣2份和废石l份的骨科。
(2) 拜耳法赤泥固化筑坝方法同实施例1.
2) 拜耳法赤泥固化堆存
U)拜耳法赤泥固化堆存原料配制，包括以下重量份数的原材料低温陶瓷固化剂4份，折干拜耳法赤泥96份(实际选用含水率为50%的陈赤泥192份)；
(2)拜耳法赤泥固化堆存方法同实施例1。
3) 坝体加高和赤泥充填
按照上述程序继续加高坝体和充填赤泥浆。
4) 测试
对赤泥筑坝和赤泥固化体进行性能检测，筑坝材料3天抗压强度2.2MPa,28天抗压强度6.2MPa;固化体3天抗压强度0.5MPa,用水浸泡24小时，不
泥化溃散。
10实施例3:
1)预制块的制作
(1) 预制块原料配制的重量份数同实施例1中的用于拜耳法赤泥固化筑
坝的原津+配制配比。
(2) 预制块的制作方法同实施例1中拜耳法赤泥固化筑坝的步骤；把混合料倒入模框中，振捣密实，表面抹平，自然养护24h后脱模成为预
制块；
在坝体上摊铺与预制块相同的筑坝材料，把预制块平稳地固定在其上，块体之间采用相同的筑坝材料勾缝，24h后可投入使用。
权利要求
1、一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，包括以下步骤1)原料配制，包括用于拜耳法赤泥固化筑坝的原料配制，包括以下重量百分比的原料低温陶瓷固化剂4-15％，拜耳法赤泥55-86％，骨料10-30％；以及用于拜耳法赤泥固化堆存的原料配制，包括以下重量百分比的原料低温陶瓷固化剂4-10％，拜耳法赤泥90-96％；2)拜耳法赤泥固化筑坝，包括(1)原料混合将低温陶瓷固化剂、拜耳法赤泥、骨料按步骤1)中的配制分别计量，首先在强制搅拌机中加入赤泥，在搅拌状态下加入低温陶瓷固化剂，混合1-3min，再加入骨料搅拌2-3min；控制混合料的水分为18-36％；(2)摊铺将搅拌均匀的物料拉运到拟砌筑的赤泥坝址上，用挖掘机布料平整，每次的料层高度不超过300mm；(3)碾压摊铺完成后约0.5h，待混合料出现初步凝胶化时，进行碾压，要求碾压均匀，不留接缝；(4)修整和养护碾压完成后4h可以脱模，检查坝体，对于存在缺陷的部位进行修整，使坝体的内外表面光滑平整；坝体施工完成24h后，可以投入使用，在使用过程中，需洒水养护到28天；4)拜耳法赤泥固化堆存，包括(1)原料混合将低温陶瓷固化剂、拜耳法赤泥按上述配方分别计量，在搅拌状态下同时加入低温陶瓷固化剂和赤泥浆，可连续和间歇式生产，连续生产需要最少两级搅拌，较适合采用卧式螺旋搅拌机；间隙式生产时，适合采用立式高速料浆搅拌机，搅拌时间0.5-2min，控制料浆含水率为＞45％；(2)输送搅拌均匀的物料用泵输送到赤泥库中，适合把出料管道安装在赤泥库的中间，出料管可随赤泥库容增加逐次加高；(3)堆存混合料浆在堆存过程中逐渐硬化，为减少库容，可适度进行碾压，可用固化赤泥作为筑坝的原料；(4)在赤泥库设置输水和回水系统；以及5)坝体加高和赤泥充填，按照上述步骤2)和步骤4)继续加高坝体和充填赤泥浆。
2、 如权利要求1所述的拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，其特征在于 所述低温陶瓷固化剂由铝硅酸盐废渣、工业副产石膏、激发材料和添加剂经计 量、复配、陈化、干燥、粉磨而成，所述低温陶瓷固化剂呈粉状，其细度为 0.08mm筛余小于10%;。
3、 如权利要求1所述的拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，其特征在于 所述拜耳法赤泥是含水率为30—70%的粘稠态或浆状工业废渣，其pH〉9.5， 所述拜耳法赤泥包括新鲜赤泥、赤泥库堆存陈赤泥以及固化时间大于3天的固 化赤泥。
4、 如权利要求1所述的拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，其特征在于 所述骨料包括燃煤锅炉炉渣、铸造废砂、高炉渣、废石、粉煤灰和煤野石。
5、 如权利要求1所述的拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，其特征在于 所述摊铺过程中，坝内外要安装支承模板，坝体宽度不少于3m。
6、 如权利要求1所述的拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，其特征在于 在养护过程中，可按照所述拜耳法赤泥固化筑坝的步骤持续加高坝体和修筑子 坝。
7、如权利要求1-6任一项所述的一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法， 其特征在于所述拜耳法赤泥固化筑坝可用上述用于拜耳法赤泥固化筑坝的原 料配制的配方经混合后制成预制块，然后用相同筑坝材料作为砌筑砂浆固定预制块i44于筑坝。
全文摘要
本发明公开了一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，包括原料配制、拜耳法赤泥固化筑坝、拜耳法赤泥固化堆存、在赤泥库设置输水和回水系统以及坝体加高和赤泥充填，其中原料配制包括用于拜耳法赤泥固化筑坝的原料配制，由以下重量百分比的原料制成，低温陶瓷固化剂4-15％，拜耳法赤泥55-86％，骨料10-30％；以及用于拜耳法赤泥固化堆存的原料配制，由以下重量百分比的原料制成，低温陶瓷固化剂4-10％，拜耳法赤泥90-96％。本发明的有益效果解决了拜耳法赤泥筑坝的技术难题，大大节省了筑坝成本，充分利用了赤泥，实现了赤泥的永久性固化。
文档编号E02D17/18GK101672037SQ20091016287
公开日2010年3月17日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者夏举佩, 张召述, 苏俊哲, 陈惠康, 马海平, 马秀麟 申请人:山西鑫秀工矿废渣利用有限公司;昆明理工大学