一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，过程如下：将钙质原料20‑55重量份、铝质原料3‑15重量份、赤泥100重量份、助熔剂2‑3重量份进行混合后配制成生料，研磨使其平均粒径≤8μm；将研磨后的生料进行干燥处理，以去除生料中的自由水；将生料用铂金坩埚盛放，置于高温炉内加热直至熔融；将熟料取出，并对熟料进行淬火；将淬火后的熟料进行干燥，并粉磨至平均粒径为30‑50μm，即得到微晶铁铝酸钙粉体。本发明专利技术结合了高温熔融与淬火工艺，不仅能够大量利用赤泥，解决赤泥堆放所引起的环境污染问题，同时该方法生产周期短，所制备的微晶铁铝酸钙均匀度高、化学稳定性好、水化能力强，适用于大规模工业化生产，具有广阔的市场前景。

Method for preparing microcrystalline iron calcium aluminate by using red mud

The invention discloses a method for preparing calcium, iron and aluminum ceramics using red mud system process is as follows: 20 to 55 parts by weight of calcareous materials, aluminum raw material 3 15 weight portions of red mud, 100 weight portions, flux 2 3 weight portions were mixed to prepare raw materials, grinding so that the average particle diameter is less than or equal to 8 m; the raw material after grinding is dried to remove free water in raw material; raw materials with a platinum crucible, a high temperature furnace to melt; clinker removal, and quenching of clinker; clinker after quenching drying and grinding to the average particle size of 30 50 m, to obtain microcrystalline iron calcium aluminate powder. The invention is combined with high temperature melting and quenching process, not only can use a lot of red mud, solve the problem of environmental pollution caused by piling up the red mud, and the method of short production cycle, microcrystalline iron calcium aluminate prepared by high uniformity and good chemical stability, hydration ability, suitable for large-scale industrialized production and has wide market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法
本专利技术涉及一种利用工业废物(赤泥)制备微晶铁铝酸钙的方法，属于高性能无机材料。
技术介绍
赤泥是制铝工业提取氧化铝过程中排出的高碱度污染性废渣，一般情况下，平均每生产1吨氧化铝，附带产生赤泥约1-2吨。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥量超过3000万吨，累积堆存量已超过2.5亿吨。随着铝土矿原料品位的逐渐降低和氧化铝产量的逐年增加，我国赤泥的年产生量还将不断增加。目前我国赤泥综合利用率仅为4％，大量赤泥不能充分有效利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地资源，也对环境造成了严重的污染。所以最大限度地减少赤泥的产量和危害，实现赤泥的综合利用已经迫在眉睫。我国在对赤泥进行综合利用方面进行了大量的研究。如：中国专利“一种赤泥制品”(201610378806.3)通过塑料材料的选材、混料、加温、降温注塑、降温脱模等工艺流程后成功制备了机械强度高的赤泥制品；中国专利“一种赤泥选铁工艺”(201510730312.2)在原有的选铁基础上设计了精选尾矿扫选流程，增加了赤泥中金属铁的回收率；中国专利“赤泥复合型发泡剂”(201310230499.0)提供了一种赤泥复合型发泡剂。以上技术虽然在一定程度上回收利用了赤泥，但对赤泥的利用多局限于提取其中的有用物质，工业生产过程较为复杂，对赤泥的消耗量较小且利用率较低，未能解决赤泥大面积堆放所引起的环境污染问题。水泥作为全世界使用最多的人工建筑材料，已发展到每年约1.5亿吨的产量。铁铝酸盐作为水泥中重要的组成相，具有后期强度大、抗冲击性能和抗硫酸盐性能好等特点，其合成方法一直备受人们关注。中国专利“一种铁铝酸钙的制备方法”(201010109398.4)采用溶胶-凝胶法成功制备了铁铝酸钙，但该技术合成工艺复杂，生产周期较长，产率低且产物活性较低，工业利用价值较小。若将赤泥的回收利用与铁铝酸钙的生产相结合，则能够在解决赤泥堆放所带来的环境污染问题的同时，也为铁铝酸钙的生产提供一种新的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以赤泥为原料制备微晶铁铝酸钙的方法。该方法结合了高温熔融与淬火工艺，不仅能够大量利用赤泥，解决赤泥堆放所引起的环境污染问题，同时该方法生产周期短，所制备的微晶铁铝酸钙活性高，克服了现有技术存在的缺陷和不足，具有广阔的市场前景。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，过程如下：将钙质原料20-55重量份、铝质原料3-15重量份、赤泥100重量份、助熔剂2-3重量份进行混合后配制成生料，研磨使其平均粒径≤8μm；将研磨后的生料进行干燥处理，以去除生料中的自由水；将生料用铂金坩埚盛放，置于高温炉内加热直至熔融；加热完成后将熟料立即取出，并对熟料进行淬火；将淬火后的熟料进行干燥，并粉磨至平均粒径为30-50μm，即得到微晶铁铝酸钙粉体。所述钙质原料可以是氧化钙、碳酸钙或氢氧化钙，均为市售。所述铝质原料可以是高铝矾土(Al2O3含量≥80％)或氧化铝粉末，均为市售。所述赤泥(其化学成分见表1)为平果铝业公司所产，配制生料前，需使用盐酸对赤泥进行酸化处理，控制赤泥的pH值小于9，将酸化后的赤泥烘干待用。表1赤泥化学成分(％)Fe2O3Al2O3SiO2CaONa2OTiO2K2OMgOLoss33.0217.168.5118.772.737.140.0450.3511.40所述助熔剂可以是CaF2、B2O3或其混合物。所述加热熔融过程如下：室温-950℃，升温时间45min；950℃，保温时间5-20min；950-1300℃，升温时间35min；1300-1420℃，升温时间20min；1420℃，保温时间10-25min。所述淬火过程使用水或液氮作为淬火介质。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)该方法将赤泥的综合利用与微晶铁铝酸钙的制备相结合，能够大量消耗赤泥，减少赤泥储存所带来的污染，且制备的产品无毒无害，有利于环境的保护。(2)该制备方法所使用的各种原料来源广、价格低，具有低成本的优势。(3)该方法将生料进行熔融处理，有利于系统内传质与传动量过程的进行，产物均匀性好，能够有效缩短生产周期。(4)该方法将水淬和液氮淬火工艺应用于微晶铁铝酸钙的制备，经淬火后的产物结晶度较低，具有较快的水化速率和较强的水化能力，水化产物力学性能优异，能够很好地满足工程实际应用。(5)该方法操作简单，产率高，对原料的品质要求较低，可大规模应用。综上所述，本专利技术技术可靠、产率高、对原料的品质要求较低，且原料廉价易得；通过该方法制备的产品均匀度高、化学稳定性好、水化能力强，且十分环保，适用于大规模工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明(以下原料均为重量份)。实施例一一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，具体包括以下步骤：将氢氧化钙35.96份、氧化铝3.71份、赤泥100份、氟化钙1.19份、氧化硼1.10份混合后加入滚筒式球磨机中研磨1小时。将研磨后的生料放入烘箱(温度为70℃)内干燥12小时，干燥后的生料用铂金坩埚盛放并置于高温炉内加热直至熔融(升温和保温过程为：室温-950℃，升温时间45min；950℃，保温时间15min；950-1300℃，升温时间35min；1300-1420℃，升温时间20min；1420℃，保温时间20min)，加热完成后立即将坩埚取出，并将熔融的熟料倒入水中进行淬火，待熟料充分冷却后放入烘箱(温度为50℃)内干燥12小时；采用滚筒磨对熟料进行粉磨，控制平均粒径为30-50μm，即得到微晶铁铝酸钙粉体。实施例二一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，具体包括以下步骤：将氧化钙20.86份、氧化铝粉末3.75份、赤泥100份、氟化钙2.22份混合后加入滚筒式球磨机中研磨1.5小时。将研磨后的生料放入烘箱(温度为70℃)内干燥12小时，干燥后的生料用铂金坩埚盛放并置于高温炉内加热直至熔融(升温和保温过程为：室温-950℃，升温时间45min；950℃，保温时间5min；950-1300℃，升温时间35min；1300-1420℃，升温时间20min；1420℃，保温时间15min)，加热完成后立即将坩埚取出，并将熔融的熟料倒入水中进行淬火，待熟料充分冷却后放入烘箱(温度为50℃)内干燥12小时；采用滚筒磨对熟料进行粉磨，控制平均粒径为30-50μm，即得到微晶铁铝酸钙粉体。实施例三一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，具体包括以下步骤：将碳酸钙52份、高铝矾土6.44份、赤泥100份、氟化钙2.78份混合后加入滚筒式球磨机中研磨1小时。将研磨后的生料放入烘箱(温度为70℃)内干燥12小时，干燥后的生料用铂金坩埚盛放并置于高温炉内加热直至熔融(升温和保温过程为：室温-950℃，升温时间45min；950℃，保温时间20min；950-1300℃，升温时间35min；1300-1420℃，升温时间20min；1420℃，保温时间10min)，加热完成后立即将坩埚取出，并将熔融的熟料倒入液氮中进行淬火，待熟料充分冷却后放入烘箱(温度为50℃)内干燥12小时；采用滚筒磨对熟料进行粉磨，控制平均粒径为30-50μm，即得到微晶铁铝酸钙粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，过程如下：将钙质原料20‑55重量份、铝质原料3‑15重量份、赤泥100重量份、助熔剂2‑3重量份进行混合后配制成生料，研磨使其平均粒径≤8μm；将研磨后的生料进行干燥处理，以去除生料中的自由水；将生料用铂金坩埚盛放，置于高温炉内加热直至熔融；加热完成后将熟料立即取出，并对熟料进行淬火；将淬火后的熟料进行干燥，并粉磨至平均粒径为30‑50μm，即得到微晶铁铝酸钙粉体。

【技术特征摘要】
1.一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，过程如下：将钙质原料20-55重量份、铝质原料3-15重量份、赤泥100重量份、助熔剂2-3重量份进行混合后配制成生料，研磨使其平均粒径≤8μm；将研磨后的生料进行干燥处理，以去除生料中的自由水；将生料用铂金坩埚盛放，置于高温炉内加热直至熔融；加热完成后将熟料立即取出，并对熟料进行淬火；将淬火后的熟料进行干燥，并粉磨至平均粒径为30-50μm，即得到微晶铁铝酸钙粉体。2.如权利要求1所述的一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，其特征在于，所述钙质原料是氧化钙、碳酸钙或氢氧化钙。3.如权利要求1所述的一种利用赤泥制备微晶铁铝酸钙的方法，其特征在于，所述铝质原料是高铝矾土或氧化铝粉末，所述高铝矾土中Al2O3含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：程小伟，杨永胜，张春梅，刘开强，郭小阳，吴青梅，李早元，刘健，张兴国，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51