文章摘要

Recycling Bayer and sintering red muds in brick production: A review

第一作者:肖玉佳
通讯作者:林忠财
其他作者:
通讯单位:湖南大学土木工程学院
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文章摘要
  本文首先分析了赤泥的物理化学特性,将其按照生产方式分为拜法耳赤泥(BRM)和烧结法赤泥(SRM),将砖块按照生产方法分为firing, cementinggeopolymerization砖。然后,分别讨论了两种赤泥应用于三种砖块的生产研究现状。讨论发现,高碱性的拜法耳赤泥(BRM)特别适合用来生产firing砖和geopolymerization;而烧结法赤泥(SRM)含有一些胶凝物相和较多的硅酸二钙(C2S),具有一定的活性,适合用来生产cementing砖。RM-geopolymerization砖因其具有较高的强度(可达51MPa)、较好的耐久性(无风化)、能耗低、二氧化碳排放少等优点,成为未来回收利用赤泥的一大潜力研究方向。最后,提出了几种解决赤泥砖辐射问题的方法。
  从图1中可以看出,烧结法赤泥(SRM)为暗灰色,而拜耳法赤泥(BRM)为深红色。BRM的主要化学成分Fe2O3和Al2O3BRM的主要矿物相:gibbsite (Al(OH)3), boehmite (γ-AlOOH), hematite (Fe2O3), goethite (FeO(OH)), quartz (SiO2), anatase (TiO2), rutile (TiO2), calcite (CaCO3), dolomite (CaMg(CO3)2), hydrogarnet (Ca3Al2(SiO4)2(OH)4), sodalite (Na8(Al6Si6O24)Cl2), anhydrite (CaSO4), cancrinite (Na6Ca2(CO3)2Al6Si6O24)·2H2O)BRM的粒径:3-10μmSRM的主要化学成分:SiO2CaOBRM的主要矿物相:β-2CaO.SiO2, calcite (CaCO3), aragonite (CaCO3), hematite (Fe2O3), gibbsite (Al(OH)3) perovskite (CaTiO3). 由于烧结过程中会有碳酸钙和二氧化硅结晶沉淀,SRM的粒径通常为1-20μm

Fig. 1 Morphology of red muds produced from Sintering and Bayer processes (Zhang et al., 2018)

  表1回顾并总结了不同类型的赤泥砖的优缺点。基本上,无论砖的类型如何,20-80%的赤泥都可以被回收利用于砖的生产。为了提高赤泥砖的活性,在其中添加各种活性提高材料,例如,在赤泥firing砖中添加了粘土或粉煤灰;在赤泥cementing砖中添加水泥、石灰、粉煤灰或石膏;在赤泥geopolymer砖中添加煤矸石、粉煤灰、偏高岭土、矿渣或稻壳灰。Firing砖强度高(高达54MPa),且是目前市面上最常用的产品;但是Firing砖的高温烧制过程会导致高能源消耗和大量二氧化碳排放,不环保。相反,赤泥cementing砖更环保,但是,也存在缺点:较低的抗压强度和耐久性。相比之下,赤泥geopolymer砖是一种很有前景的方法,克服了上述的缺点,具有高强度(高达51MPa),良好的耐久性(无风化),较低的能耗和二氧化碳排放。

Table 1 Comparison of brick with different RMs