一种蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法与流程

本发明属于工业废弃资源综合利用领域，具体涉及一种蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法。

背景技术：

赤泥是碱法生产氧化铝工艺中主要固体废渣。我国是氧化铝生产大国，累积堆存的赤泥已达几亿吨，且大多采用露天筑坝的方式。这种赤泥处置方式既占用土地资源，又会造成土壤污染，影响人类及动植物健康。其它将赤泥应用于制备陶瓷材料、制备微晶玻璃、制备路基材料、制备免烧砖、制备水泥和混凝土等方面虽有研究论文，但实际大规模应用工程鲜有报道。因此，可产业化的大规模利用赤泥方案是目前世界亟待解决的重要课题之一。

微孔铝硅钙隔热材料（俗称加气混凝土）是一种新型建筑材料，具有质量轻、保温好、隔声好、二次利用固体废弃物等优点。拜尔法赤泥的碱性高（ph值>12）、颗粒细、有一定的自胶结能力，具有与加气混凝土制浆和养护工艺相适应的属性。

目前已有少量利用赤泥制备蒸压加气混凝土专利。申请号201911337304.6，的专利中原料成分较多，工艺复杂，难以大规模产业化。申请号201811491260.8的专利中利用铝灰和赤泥复配，但铝灰成分变化较大，易引起产品性能变化；申请号201410303476.2的专利中成分组合不合理，水泥含量较低，易造成胚体强度发展不足。申请号202010072910.6的专利中掺入赤泥，但其仅作为反应增强剂，使用量较低。现有技术中尚无利用大规模利用赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的成熟制备方法。

所以，针对拜耳法赤泥物理化学特征，开发成熟可靠的微孔铝硅钙隔热材料配方及方法显得十分重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法，本发明的方法操作简单，重复性好，能够将本发明配方原料加工制成优质的微孔铝硅钙隔热材料。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

所述的蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法，包括以下步骤：

将粉体材料加入水中搅拌，同时加入相当于粉体材料的重量0-0.5%的减水剂，搅拌均匀成浆体后在常压下恒温发泡，然后在高压下蒸养而成；

所述的粉体材料包括以下重量份的原料：赤泥8-20，粉煤灰45-70，水泥10-25，石灰8-12，石膏2-5。

所述的粉体材料还包括以下重量份的原料：铝粉0.07-0.1，稳泡剂0.015-0.02。

所述的铝粉为加气混凝土用铝粉膏。

所述的稳泡剂为天然皂荚素。

所述的粉体材料与水的重量比为：100:45-70。

所述的常压下发泡的条件为：常压下在温度40-60℃下发泡8-16h。

所述的高压下蒸养的反应条件为：在0.8-1.4mpa压力下蒸养6-12h，水蒸气温度为170-195℃。

所述的赤泥为拜耳法赤泥经烘干后分散而成的粉末；所述的粉煤灰中cao含量超过10%，细度≤二级灰；所述的水泥为硅酸盐水泥基、硫铝酸盐水泥等中的一种，强度等级42.5及以上；所述的石灰中有效cao含量＞70%；所述的石膏为天然二水石膏。

所述的赤泥中fe2o3含量≤35%。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂。

本发明通过利用石灰、水泥等胶凝材料发生水化反应迅速发展强度、成型；利用铝粉反应生产氢气，在体系内部造孔；利用粉煤灰、石膏、减水剂等降低赤泥加入对胶凝材料结构的不利影响，改善浆体流动性能；利用天然皂荚素增加气泡表面膜强度，阻碍气泡进一步的聚并、破裂；各组分之间的特定比例的组合方式，兼顾浆体早期强度和制品后期强度，制备合格的微孔铝硅钙隔热材料，从而满足建筑工程应用。

本发明采用在常压下在温度40-60℃下发泡8-16h的发泡技术，配合发泡剂天然皂荚素，能够充分发挥发泡效果，使得微孔分布更为均匀，获得更大的微孔面积，提升了微孔隔热材料的隔热性能，同时不会影响材料的强度等物理性能，具有较好的早期硬度，在工序转移和搬运过程中，不易损坏，降低了产品损坏，也便于人工操作搬运。然后，利用高压下水蒸气的蒸养工序，提示了产品最终的强度，降低赤泥掺入对多孔结构的不利影响，保障微孔铝硅钙隔热材料的性能稳定。

本发明利用赤泥中的赤铁矿及水石榴子石相，其加入会造成粉体中新增赤铁矿（fe2o3）及水石榴子石（katoite）相，经过蒸压活化后会诱发托勃莫来石（tobermorite）的生成，从而改善生产工艺，提升微孔铝硅钙隔热材料性能，获得了微孔分布更为均匀，隔热效果更好的微孔铝硅钙隔热材料。

本发明大量利用拜耳法赤泥，成本较低，工艺简便，适合大规模工程应用。

附图说明

图1为本发明的实施例7制备的微孔铝硅钙隔热材料的微宏观照片。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

粉体材料原料组成：赤泥8kg，粉煤灰45kg，水泥10kg，石灰8kg，石膏2kg；加入水量为粉体材料总重量的45%。

蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法包括以下步骤：

将粉体材料加入水中搅拌，搅拌均匀成浆体后，在常压下温度40℃发泡8h，然后在0.8mpa压力下蒸养6h，水蒸气温度为170℃。

以实施例1配方和制备方法制备微孔铝硅钙隔热材料，制备出的微孔铝硅钙隔热材料经检测，密度为555kg/m³，强度为4.2mpa，导热系数为0.1080w/mk的。

实施例2

粉体材料原料组成：赤泥20kg，粉煤灰70kg，水泥25kg，石灰12kg，石膏5kg；加入水量为粉体材料总重量的70%。

蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法包括以下步骤：

将粉体材料加入水中搅拌，同时加入相当于粉体材料的重量0.5%的减水剂，搅拌均匀成浆体后，在常压下温度60℃发泡16h，然后在1.4mpa压力下蒸养12h，水蒸气温度为195℃。

以实施例2配方和制备方法制备微孔铝硅钙隔热材料，制备出的微孔铝硅钙隔热材料经检测，密度为620kg/m³，强度为3.5mpa，导热系数为0.1672w/mk的。

实施例3

粉体材料原料组成：赤泥12kg，粉煤灰60kg，水泥16kg，石灰10kg，石膏3kg；加入水量为粉体材料总重量的60%。

蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法包括以下步骤：

将粉体材料加入水中搅拌，同时加入相当于粉体材料的重量0.3%的减水剂，搅拌均匀成浆体后，在常压下温度50℃发泡12h，然后在1.1mpa压力下蒸养8h，水蒸气温度为184℃。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂。

以实施例3配方和制备方法制备微孔铝硅钙隔热材料，制备出的微孔铝硅钙隔热材料经检测，密度为571kg/m³，强度为4.0mpa，导热系数为0.1191w/mk的。

实施例4

粉体材料原料组成：赤泥10kg，粉煤灰50kg，水泥19kg，石灰9kg，石膏4kg，铝粉0.07kg，稳泡剂0.02kg；加入水量为粉体材料总重量的55%。

蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法包括以下步骤：

将粉体材料加入水中搅拌，同时加入相当于粉体材料的重量0.2%的减水剂，搅拌均匀成浆体后，在常压下温度45℃发泡10h，然后在1.3mpa压力下蒸养7h，水蒸气温度为177℃。

所述的铝粉为加气混凝土用铝粉膏；稳泡剂为天然皂荚素。

所述的赤泥为拜耳法赤泥经烘干后分散而成的粉末；所述的粉煤灰中cao含量超过10%，细度≤二级灰；所述的水泥为硅酸盐水泥基、硫铝酸盐水泥等中的一种，强度等级42.5及以上；所述的石灰中有效cao含量＞70%；所述的石膏为天然二水石膏。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂。

以实施例4配方和制备方法制备微孔铝硅钙隔热材料，制备出的微孔铝硅钙隔热材料经检测，密度为581kg/m³，强度为4.1mpa，导热系数为0.1194w/mk的。

实施例5

粉体材料原料组成：赤泥18kg，粉煤灰65kg，水泥12kg，石灰11kg，石膏3kg，铝粉0.1kg，稳泡剂0.02kg；加入水量为粉体材料总重量的48%。

蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法包括以下步骤：

将粉体材料加入水中搅拌，同时加入相当于粉体材料的重量0.4%的减水剂，搅拌均匀成浆体后，在常压下温度50℃发泡13h，然后在1.2mpa压力下蒸养8h，水蒸气温度为188℃。

所述的铝粉为加气混凝土用铝粉膏；稳泡剂为天然皂荚素。

所述的赤泥为拜耳法赤泥经烘干后分散而成的粉末；所述的粉煤灰中cao含量超过10%，细度≤二级灰；所述的水泥为硅酸盐水泥基、硫铝酸盐水泥等中的一种，强度等级42.5及以上；所述的石灰中有效cao含量＞70%；所述的石膏为天然二水石膏。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂。

以实施例5配方和制备方法制备微孔铝硅钙隔热材料，制备出的微孔铝硅钙隔热材料经检测，密度为612kg/m³，强度为3.7mpa，导热系数为0.1561w/mk的。

实施例6

粉体材料原料组成：赤泥17kg，粉煤灰61kg，水泥13kg，石灰11kg，石膏4kg，铝粉0.08kg，稳泡剂0.018kg；加入水量为粉体材料总重量的62%。

蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法包括以下步骤：

将粉体材料加入水中搅拌，同时加入相当于粉体材料的重量0.4%的减水剂，搅拌均匀成浆体后，在常压下温度55℃发泡14h，然后在1.0mpa压力下蒸养7h，水蒸气温度为180℃。

所述的铝粉为加气混凝土用铝粉膏；稳泡剂为天然皂荚素。

所述的赤泥为拜耳法赤泥经烘干后分散而成的粉末，其中赤泥中fe2o3含量≤35%。；所述的粉煤灰中cao含量超过10%，细度≤二级灰；所述的水泥为硅酸盐水泥基、硫铝酸盐水泥等中的一种，强度等级42.5及以上；所述的石灰中有效cao含量＞70%；所述的石膏为天然二水石膏。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂。

以实施例6配方和制备方法制备微孔铝硅钙隔热材料，制备出的微孔铝硅钙隔热材料经检测，密度为599kg/m³，强度为3.8mpa，导热系数为0.1434w/mk的。

实施例7

粉体材料原料组成：赤泥15kg，粉煤灰52kg，水泥20kg，石灰10kg，石膏3kg，铝粉0.095kg，稳泡剂0.015kg；加入水量为粉体材料总重量的62%。

蒸压活化拜耳法赤泥制备微孔铝硅钙隔热材料的方法包括以下步骤：

将粉体材料加入水中搅拌，同时加入相当于粉体材料的重量0.3%的减水剂，搅拌均匀成浆体后，在常压下温度50℃发泡10h，然后在1.3mpa压力下蒸养6h，水蒸气温度为192℃。

所述的铝粉为加气混凝土用铝粉膏；稳泡剂为天然皂荚素。

所述的赤泥为拜耳法赤泥经烘干后分散而成的粉末，其中赤泥中fe2o3含量≤35%。；所述的粉煤灰中cao含量超过10%，细度≤二级灰；所述的水泥为硅酸盐水泥基、硫铝酸盐水泥等中的一种，强度等级42.5及以上；所述的石灰中有效cao含量＞70%；所述的石膏为天然二水石膏。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂。

以实施例7配方和制备方法制备微孔铝硅钙隔热材料，制备出的微孔铝硅钙隔热材料经检测，密度为593kg/m³，强度为3.9mpa，导热系数为0.1307w/mk的。

从各实施例材料数据可以见，本发明提供的加气混凝土符合国家标准的a3.5b06级蒸压加气混凝土要求。