专利名称：以拜尔赤泥和高岭土为主原料制备无机聚合物材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种以工业固体废弃物和粘土矿物为主原料制备无机聚合物材料的方法，特别是以拜尔赤泥和高岭土为主原料制备无机聚合物材料的方法。
背景技术：
氧化铝是重要的基础工业原料。但是氧化铝生产过程中也产生大量的工业固体废弃物一赤泥。根据铝土矿质量和生产工艺的不同，生产I吨氧化铝一般要产生1-1. 5吨固体废弃物。2008年，中国的氧化铝工业排放固体废弃物约300万吨，其中拜尔工艺产生的赤泥约100万吨。而同期世界每年的赤泥排放量约为3500万吨。赤泥的处理和开发利用已经成为影响氧化 铝工业发展的关键问题。目前，赤泥的处理方式仍主要是直接堆放， 包括近海堆放和陆地堆放，基于海洋环境保护的需要，近海堆放受到严格限制，陆地堆放成为主要方式。但是，陆地堆放也存在高成本、环境污染、占用土地、资源浪费等问题。近 20年来人们针对赤泥的开发利用开展了大量研究，但获得实际工业应用的技术仍非常少。 人们相继提出了用赤泥为原料制备特种水泥、砖瓦、陶瓷玻璃等技术，李国忠等的发明专利(201110003636. I)公开了一种赤泥发泡轻质保温板的制备方法；夏举佩等的发明专利 (201110209460. I)公开了一种以赤泥和镁渣为主要材料制备免烧砖的方法。目前有关赤泥研究的成果和专利主要针对烧结法和联合法生产的赤泥，对于拜尔法赤泥，其高碱含量特征不仅对材料制备过程中的设备有腐蚀作用，也影响材料的性能。拜尔法赤泥的高碱、高铁、低硅含量特征决定了其开发利用技术的特殊性，而高附加值和大规模利用赤泥是这类技术的重要特征。以固体废弃物为主要原料制备无机聚合物材料是大宗固体废弃物开发利用的重要方向。无机聚合物具有优良的物理化学性能和机械性能。具有高的机械强度，低的表观孔隙度和纳观孔隙度、高的莫式硬度、低的高温热膨胀性能、良好的抗结冰-融化性能、在酸碱中优良的稳定性，因此无机聚合物材料用途十分广泛。粉煤灰、冶金矿渣、矿山废弃物等被用作无机聚合物合成原料，张耀君等的发明专利(201110276233. O)公开了一种化学激发镁渣-矿渣基无机聚合物胶凝材料的制备方法。目前以高碱、高铁、低硅的拜尔赤泥为原料制备无机聚合物的研究未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对拜尔法赤泥高碱、高铁和低硅含量的特点以及开发利用中的问题，提供一种以拜尔赤泥和高岭土为主原料制备无机聚合物材料的方法。具体步骤为
(I)原料分为固相和液相两部分，由以下步骤制得；
(a)取拜尔赤泥和高岭土组成固相，质量百分比组成为拜尔赤泥70、0%，高岭土 10 30%，拜尔赤泥和高岭土质量百分比之和为100% ；
(b)将氢氧化钠溶于去离子水中，加入硅酸钠，制得液相，使液相中氢氧化钠的浓度为4 10mol/L，二氧化硅的浓度为Γ6 mol/L ；
(2)将步骤(I)第(a)步制得的固相放入球磨装置中球磨混料12 48小时，制得固相中间产物；
(3)将步骤(2)所制得的固相中间产物与步骤(I)第(b)步所制得的液相按照每I毫升液相混合I. 5^3. 5克固相的比例配料，配制完毕后放入塑料容器中混合5 15分钟，形成均匀混合物；
(4)将步骤(3)形成的均匀混合物在塑料模具中浇注成模，并加盖密封，在35飞(TC固化4 8小时，去模，所得材料在35 60°C、相对湿度65 80%条件下继续固化48 72小时，然后在室温下保存5天，即制得以拜尔赤泥和高岭土为主原料制备的无机聚合物材料。
本发明的优点
(1)本发明所用原料为粘土和氧化铝工业固体废弃物，来源广泛，成本低，且实现废物再利用，易于工业化生产；
(2)以赤泥为原料制备的无机聚合物材料，属于高附加值产品，性能良好，应用广泛，有利于解决赤泥的排放问题。
具体实施例方式以下实施例所用拜尔赤泥取自广西平果铝业公司氧化铝生产固体废弃物，高岭土取自广西北海高岭土公司，其化学成分组成如下表(质量百分比)。
权利要求
1.一种制备无机聚合物材料的方法，其特征在于具体步骤为(1)原料分为固相和液相两部分，由以下步骤制得；(a)取拜尔赤泥和高岭土组成固相，质量百分比组成为拜尔赤泥70、0%，高岭土 10 30%，拜尔赤泥和高岭土质量百分比之和为100% ；(b)将氢氧化钠溶于去离子水中，加入硅酸钠，制得液相，使液相中氢氧化钠的浓度为 4 10mol/L，二氧化硅的浓度为3 6 mol/L ；(2)将步骤(I)第(a)步制得的固相放入球磨装置中球磨混料12 48小时，制得固相中间产物；(3)将步骤(2)所制得的固相中间产物与步骤(I)第(b)步所制得的液相按照每I毫升液相混合I. 5^3. 5克固相的比例配料，配制完毕后放入塑料容器中混合5 15分钟，形成均匀混合物；(4)将步骤(3)形成的均匀混合物在塑料模具中浇注成模，并加盖密封，在35飞(TC固化4 8小时，去模，所得材料在35 60°C、相对湿度65 80%条件下继续固化48 72小时，然后在室温下保存5天。
全文摘要
本发明公开了一种以拜尔赤泥和高岭土为主原料制备无机聚合物材料的方法。取拜尔赤泥和高岭土组成固相；将氢氧化钠溶于去离子水中，加入硅酸钠，制得液相；将制得的固相放入球磨装置中球磨混料，制得固相中间产物；然后固相中间产物与上述制得的液相按照一定比例配料，配制完毕后放入塑料容器中混合，形成均匀混合物；将形成的均匀混合物在塑料模具中浇注成模，并加盖密封，按照特定的固化工艺固化，即制得以拜尔赤泥和高岭土为主原料制备的无机聚合物材料。本发明所用原料为粘土和氧化铝工业固体废弃物，来源广泛，成本低，且实现废物再利用，易于工业化生产。所制备的无机聚合物材料，属于高附加值产品，性能良好，有利于解决赤泥的排放问题。
文档编号C04B28/26GK102690100SQ201210207508
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月22日 优先权日2012年6月22日
发明者王林江, 谢襄漓 申请人:桂林理工大学