一種拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法
2023-05-07 02:23:56
專利名稱：一種拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法
技術領域：
本發明主要涉及氧化鋁生產技術領域，尤其涉及一種拜耳法赤泥固化築壩 和堆存方法。
背景技術：
採用拜耳法生產氧化鋁過程排放的固體廢渣稱為拜耳法赤泥，其主要化學
成分為A1203、 Si02、 Fe203、 CaO、 Na20、 K20、 Ti20, 其主要礦物組成為水 化石榴石、赤鐵礦、鈣鈥礦、 一水硬鋁石、水合鋁矽酸鈉、石友酸鈣。與燒結 法赤泥相比，幾乎不含可水化的凝膠礦物，不會隨堆存時間的延長而固化，因 含水率高，幹化困難，容易液化和流淌，因此，出於才支術、經濟、安全、環保
化鋁企業可持續發展的重大問題。
目前，應用最為廣泛的是用石頭砌築主壩，壩內堆存赤泥；還有是用土經 過碾壓成為壩體，內沿用土工袋裝土逐次沿壩體堆高，壩內堆存赤泥。為解決 拜耳法赤泥堆存和築壩的技術難題，幹法堆存、燒結法赤泥築壩、赤泥壓濾、 分區堆存、子壩內安裝排水系統、用鋼網加固壩體等技術已經產生，如專利申 請200710077627.7、 200520084837.5、 200810226872.4、 200710010404.9、 200610048091.1 、 200510200170.5 、 200510200169.2 、 200310117213.4 、 200610200463.8。這些技術主要涉及壩體結構、赤泥含水率、堆存方式、加強 結構、排水方式。其核心是採用物理方法進行赤泥壩的加固，未改變拜耳法赤 泥自身的化學和礦物特性。由於拜耳法赤泥自身的特性未改變，因此赤泥壩的運行、管理成本較高，依然存在安全風險。
專利號200510045082.2公開了一種赤泥快速固化築壩方法，其特徵是在 赤泥子壩堆築過程中，向赤泥中添加赤泥重量3 ~ 5 %的固化劑(石灰或石膏)； 在壩體堆築過程中添加赤泥重量0.01%。 ~ 1 °/。的滲透促凝劑(氯化4丐)；壩體內 有架設在兩子壩體上的加固鋼網。通過採取塑料膜包裹子壩、添加固化劑、促 凝劑、架設加固鋼網、壓實等一系列的快速增強措施，提高了築壩速度和壩體 穩定性。這是一種綜合採用物理和化學方法固化赤泥的技術措施，但因石灰作 為固化劑只能改變赤泥漿的形態，降低流動度，難以形成水化膠凝結構，因此， 堆存的赤泥依然是不穩定的。
專門針對固體廢渣固化的膠凝材料技術已有所涉及，如中國專利文獻^^開 的 200610010688.7 , 200510010946.7 , 200710137584.7 , 03135919.1 ， 200810058211.5等。上述低溫陶瓷複合材料的特徵在於膠凝材料是由低溫煅 燒和物理粉磨的工業廢渣、活化劑、表面活性劑、聚合物乳液組成的複合物， 固化對象是植物剩餘物、廢塑料、原狀大顆粒狀工業廢渣、高分子材料和氣孔。 不涉及未經處理的赤泥，也不涉及用這類膠凝材料固化赤泥堆存和築壩技術。
綜合已有的文獻，不難看出，採用低溫陶瓷固化劑固化拜耳法赤泥進行安 全堆存和築壩的技術未見文獻報導。
發明內容
本發明的目的在於提供一種拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，以解決拜耳 法赤泥安全堆存的問題和築壩的問題。
本發明所述的 一種拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，包括以下步驟 2)原料配製包括
用於拜耳法赤泥固化築壩的原料配製，包括以下重量百分比的原料，低溫
6陶瓷固化劑4一15%，拜耳法赤泥55—86%，骨料10—30%;以及
用於拜耳法赤泥固化堆存的原料配製，包括以下重量百分比的原料低溫 陶瓷固化劑4—10%，拜耳法赤泥90—96%;
其中，所述低溫陶瓷固化劑由鋁矽酸鹽廢渣、工業副產石膏、激發材料和 添加劑經計量、復配、陳化、千燥、粉磨而成，所述低溫陶瓷固化劑呈粉狀， 其細度為0.08mm篩餘小於10%;所述拜耳法赤泥是含水率為30—70%的粘稠 態或漿狀工業廢渣，其pH〉9.5，所述拜耳法赤泥包括新鮮赤泥、赤泥庫堆存 陳赤泥以及固化時間大於3天的固化赤泥；所述骨料包括燃煤鍋爐爐渣、鑄造 廢砂、高爐渣、廢石、粉煤灰和煤矸石。 2)拜耳法赤泥固化築壩，包括
(1) 原料混合將低溫陶瓷固化劑、拜耳法赤泥、骨料按步驟1)中的 配製分別計量，首先在強制攪拌機中加入赤泥，在攪拌狀態下加入低溫陶瓷固 化劑，混合1—3min,再加入骨料攪拌2—3min。控制混合料的水分為18—36%;
(2) 攤鋪將攪拌均勻的物料拉運到擬砌築的赤泥壩址上(要求壩基穩 固)，用挖掘機布料平整，每次的料層高度不超過300mm。攤鋪過程中，壩內 外要安裝支承模板，壩體寬度不少於3m,以方便工程機械施工和獲得穩定的 壩體；
(3) 碾壓攤鋪完成後約0.5h,待混合料出現初步凝膠化時，進行碾壓， 要求碾壓均勻，不留接縫；
(4) 修整和養護碾壓完成後4h可以脫模，4企查壩體，對於存在缺陷的 部位進行修整，使壩體的內外表面光滑平整；壩體施工完成24h後，可以投入 使用，在使用過程中，需灑水養護到28天；
(5) 在養護過程中，可按照上述程序持續加高壩體和修築子壩；3) 所述拜耳法赤泥固化築壩還在於可用上述配方經混合後製成預製塊， 然後用相同築壩材料作為砌築砂漿固定預製塊進行築壩；
4) 拜耳法赤泥固化堆存，包括
(1) 原料混合將低溫陶瓷固化劑、拜耳法赤泥」換上述配方分別計量， 在攪拌狀態下同時加入低溫陶瓷固化劑和赤泥漿，可連續和間歇式生產，連續 生產需要最少兩級攪拌，較適合採用臥式螺旋攪拌機；間隙式生產時，適合採 用立式高速料漿攪拌機，攪拌時間0.5—2min，控制料漿含水率為>45%;
(2) 輸送攪拌均勻的物料用泵輸送到赤泥庫中，適合把出料管道安裝 在赤泥庫的中間，出料管可隨赤泥庫容增加逐次加高；
(3) 堆存混合料漿在堆存過程中逐漸硬化，為減少庫容，可適度進行 碾壓，可用固化赤泥作為築壩的原料；
(4) 在赤泥庫i殳置輸水和回水系統；以及
5) 壩體加高和赤泥充填，按照上述步驟2)和步驟4)繼續加高壩體和充 填赤泥漿。
本發明有益效果提出了一種採用拜耳法赤泥為主要原料的築壩方法，解 決了拜耳法赤泥築壩的技術難題，由於不用石頭和混凝土築壩，大大節省了築 壩成本，充分利用了赤泥。本發明是一種專門針對拜耳法赤泥安全堆存的技術 方法。應用時，只需直接將拜耳法赤泥漿與固化劑直接混合即可實現拜耳法赤 泥的堆存，在堆存過程中，固化劑各組分將和赤泥發生不可逆反應，最終形成 以水化鋁矽酸鹽為主的凝膠礦物，實現了赤泥的永久性固化。與傳統赤泥堆存 相比，穩定性好，成本低， 一勞永逸地解決了赤泥的堆存安全問題。
圖1為本發明具體實施例所述一種拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖來說明本發明的具體實施方式
。
實.施例1:參考圖1。
1) 拜耳法赤泥固化築壩
(1) 拜耳法固化築壩原料配製，包括以下重量份數的原材料低溫陶瓷固化劑15份，折幹拜耳法赤泥55份(實際選用含水率為45%的陳赤泥100份)，以及粉煤灰10份和煤石f石20份的骨料。
(2) 拜耳法赤泥固化築壩方法
按配方把赤泥加入攪拌機中攪拌分散，在攪拌狀態下加入低溫陶瓷固化劑，攪拌3min，然後再加入骨料繼續攪拌3min成為混合料；把混合料倒入模框中，攤平，振搗密實，0.5h後繼續擊實，4h撤模，用上述混合料對缺陷處進行修整抹平，自然養護24小時後往壩體內充裝赤泥漿。
2) 拜耳法赤泥固化堆存
(1) 拜耳法赤泥固化堆存原料配製，包括以下重量份數的原材料低溫陶瓷固化劑IO份，折幹拜耳法赤泥90份(實際選用含水率為60%的新鮮赤泥225份)。
(2) 拜耳法赤泥固化堆存方法
按配方把赤泥漿和低溫陶覺固化劑加入攪拌機中強制攪拌2min，混合料漿倒入固化的赤泥壩中，料漿高度離壩頂高度為200mm。自然固化。
3) 壩體加高和赤泥充填
按照上述程序繼續加高壩體和充填赤泥漿。
4) 測試對赤泥固化築壩和赤泥固化堆存進行性能檢測，築壩材料3天抗壓強度
3.2MPa, 28天抗壓強度8.6MPa;固化體3天抗壓強度0.3MPa，用水浸泡24
小時，不泥化潰散。
實施例2:參考圖1。
1) 拜耳法赤泥固化築壩
(1) 拜耳法固化築壩原料配製，由以下重量份數的原材料製成低溫陶瓷固化劑4份，固化拜耳法赤泥，86份(實際選用含水率為40%的固化赤泥143份)以及燃煤鍋爐爐渣4份、鑄造廢砂3份、高爐渣2份和廢石l份的骨科。
(2) 拜耳法赤泥固化築壩方法同實施例1.
2) 拜耳法赤泥固化堆存
U)拜耳法赤泥固化堆存原料配製，包括以下重量份數的原材料低溫陶瓷固化劑4份，折幹拜耳法赤泥96份(實際選用含水率為50%的陳赤泥192份)；
(2)拜耳法赤泥固化堆存方法同實施例1。
3) 壩體加高和赤泥充填
按照上述程序繼續加高壩體和充填赤泥漿。
4) 測試
對赤泥築壩和赤泥固化體進行性能檢測，築壩材料3天抗壓強度2.2MPa,28天抗壓強度6.2MPa;固化體3天抗壓強度0.5MPa,用水浸泡24小時，不
泥化潰散。
10實施例3:
1)預製塊的製作
(1) 預製塊原料配製的重量份數同實施例1中的用於拜耳法赤泥固化築
壩的原津+配製配比。
(2) 預製塊的製作方法同實施例1中拜耳法赤泥固化築壩的步驟；把混合料倒入模框中，振搗密實，表面抹平，自然養護24h後脫模成為預
制塊；
在壩體上攤鋪與預製塊相同的築壩材料，把預製塊平穩地固定在其上，塊體之間採用相同的築壩材料勾縫，24h後可投入使用。
權利要求
1、一種拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，包括以下步驟1)原料配製，包括用於拜耳法赤泥固化築壩的原料配製，包括以下重量百分比的原料低溫陶瓷固化劑4-15％，拜耳法赤泥55-86％，骨料10-30％；以及用於拜耳法赤泥固化堆存的原料配製，包括以下重量百分比的原料低溫陶瓷固化劑4-10％，拜耳法赤泥90-96％；2)拜耳法赤泥固化築壩，包括(1)原料混合將低溫陶瓷固化劑、拜耳法赤泥、骨料按步驟1)中的配製分別計量，首先在強制攪拌機中加入赤泥，在攪拌狀態下加入低溫陶瓷固化劑，混合1-3min，再加入骨料攪拌2-3min；控制混合料的水分為18-36％；(2)攤鋪將攪拌均勻的物料拉運到擬砌築的赤泥壩址上，用挖掘機布料平整，每次的料層高度不超過300mm；(3)碾壓攤鋪完成後約0.5h，待混合料出現初步凝膠化時，進行碾壓，要求碾壓均勻，不留接縫；(4)修整和養護碾壓完成後4h可以脫模，檢查壩體，對於存在缺陷的部位進行修整，使壩體的內外表面光滑平整；壩體施工完成24h後，可以投入使用，在使用過程中，需灑水養護到28天；4)拜耳法赤泥固化堆存，包括(1)原料混合將低溫陶瓷固化劑、拜耳法赤泥按上述配方分別計量，在攪拌狀態下同時加入低溫陶瓷固化劑和赤泥漿，可連續和間歇式生產，連續生產需要最少兩級攪拌，較適合採用臥式螺旋攪拌機；間隙式生產時，適合採用立式高速料漿攪拌機，攪拌時間0.5-2min，控制料漿含水率為＞45％；(2)輸送攪拌均勻的物料用泵輸送到赤泥庫中，適合把出料管道安裝在赤泥庫的中間，出料管可隨赤泥庫容增加逐次加高；(3)堆存混合料漿在堆存過程中逐漸硬化，為減少庫容，可適度進行碾壓，可用固化赤泥作為築壩的原料；(4)在赤泥庫設置輸水和回水系統；以及5)壩體加高和赤泥充填，按照上述步驟2)和步驟4)繼續加高壩體和充填赤泥漿。
2、 如權利要求1所述的拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，其特徵在於 所述低溫陶瓷固化劑由鋁矽酸鹽廢渣、工業副產石膏、激發材料和添加劑經計 量、復配、陳化、乾燥、粉磨而成，所述低溫陶瓷固化劑呈粉狀，其細度為 0.08mm篩餘小於10%;。
3、 如權利要求1所述的拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，其特徵在於 所述拜耳法赤泥是含水率為30—70%的粘稠態或漿狀工業廢渣，其pH〉9.5， 所述拜耳法赤泥包括新鮮赤泥、赤泥庫堆存陳赤泥以及固化時間大於3天的固 化赤泥。
4、 如權利要求1所述的拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，其特徵在於 所述骨料包括燃煤鍋爐爐渣、鑄造廢砂、高爐渣、廢石、粉煤灰和煤野石。
5、 如權利要求1所述的拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，其特徵在於 所述攤鋪過程中，壩內外要安裝支承模板，壩體寬度不少於3m。
6、 如權利要求1所述的拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，其特徵在於 在養護過程中，可按照所述拜耳法赤泥固化築壩的步驟持續加高壩體和修築子 壩。
7、如權利要求1-6任一項所述的一種拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法， 其特徵在於所述拜耳法赤泥固化築壩可用上述用於拜耳法赤泥固化築壩的原 料配製的配方經混合後製成預製塊，然後用相同築壩材料作為砌築砂漿固定預製塊i44於築壩。
全文摘要
本發明公開了一種拜耳法赤泥固化築壩和堆存方法，包括原料配製、拜耳法赤泥固化築壩、拜耳法赤泥固化堆存、在赤泥庫設置輸水和回水系統以及壩體加高和赤泥充填，其中原料配製包括用於拜耳法赤泥固化築壩的原料配製，由以下重量百分比的原料製成，低溫陶瓷固化劑4-15％，拜耳法赤泥55-86％，骨料10-30％；以及用於拜耳法赤泥固化堆存的原料配製，由以下重量百分比的原料製成，低溫陶瓷固化劑4-10％，拜耳法赤泥90-96％。本發明的有益效果解決了拜耳法赤泥築壩的技術難題，大大節省了築壩成本，充分利用了赤泥，實現了赤泥的永久性固化。
文檔編號E02D17/18GK101672037SQ20091016287
公開日2010年3月17日 申請日期2009年8月11日 優先權日2009年8月11日
發明者夏舉佩, 張召述, 蘇俊哲, 陳惠康, 馬海平, 馬秀麟 申請人:山西鑫秀工礦廢渣利用有限公司;昆明理工大學