赤泥脱碱及其高效综合利用基础研究

本课题针对氧化铝工业产生的大量废渣- - 赤泥的碱、氧化铁含量过高、放射性超标，难以大规模应用的技术难点和关键科学问题，重点研究赤泥中碱的赋存状态与高效脱除提取技术及其机理；弄清赤泥放射性成因与屏蔽衰减机理及调控方法，为赤泥的资源化利用奠定理论基础。在弄清赤泥碱赋存状态及其高效脱碱与提取机制的基础上，研究利用脱碱赤泥制备道路硅酸盐水泥熟料矿物匹配、易烧性与熟料性能之间的关系，得到最佳的配料参数和煅烧工艺制度，并解决水泥使用过程放射性屏蔽问题。其目标是即通过碱溶出与提取回收解决赤泥中碱过量难以大规模应用于建材领域的问题，又合理利用其高氧化铁含量制备道路水泥，经过高温煅烧衰变、水化固结屏蔽和外掺屏蔽组分等技术手段使赤泥中的放射性得到衰减、固结和屏蔽，同时道路硅酸盐水泥应用于野外公路建设也进一步规避了放射性的潜在危害，为赤泥的大规模高效资源化利用探索一条可行的新途径。

本项目针对氧化铝工业产生的大量废渣——赤泥的碱、氧化铁含量过高、放射性超标，难以大规模应用的技术难点和关键科学问题，重点研究了赤泥中碱的赋存状态与高效脱除提取技术及其机理，赤泥放射性屏蔽衰减机理及调控方法，脱碱赤泥烧制道路硅酸盐水泥熟料的机理及其工艺，为赤泥的资源化利用奠定理论基础。结果表明：（1）拜耳法赤泥含碱量较高，其不可溶碱主要赋存在钙霞石型水合铝硅酸钠Na8(AlSiO4)6(OH)2.04(H2O)2.66和钾微斜长石KAlSi3O8中；利用常压石灰法脱碱，可以使赤泥中碱含量降低至1%以下，满足赤泥作为水泥原料的使用要求；碱脱除机理以置换能力较强的Ca2+置换Na+和K+生成较为稳定的水化石榴石Ca3Al2SiO4(OH)8。（2）以脱碱烧结法赤泥为原料可以成功制备出各项性能优异的道路硅酸盐水泥。赤泥道路硅酸盐水泥的主要矿物相为C3S、C2S和C4AF。在赤泥基道路硅酸盐水泥煅烧过程中，226Ra和232Th在熟料中出现了富集浓缩，从而导致放射性比活度增大，而40K在富集浓缩和挥发的双重作用下放射性比活度降低。 在赤泥道路硅酸盐水泥熟料中，226Ra主要分布在硅酸盐相中，232Th在中间相中分布的较多，40K则主要分布在中间相中。（3）在赤泥道路硅酸盐水泥水化固结的过程中，随着水泥水化龄期的延长，226Ra的放射性比活度不断增加；232Th的放射性比活度变化不大；40K的放射性不断降低。在赤泥道路硅酸盐水泥试块中掺加屏蔽性物质如重晶石、沸石、高铝水泥可以明显降低其放射性。为赤泥的大规模高效资源化利用探索一条可行的新途径。