一种二次铝灰渣制备成免烧砖的方法

本发明属于二次铝灰渣危废无害化处理，具体涉及一种二次铝灰渣制备成免烧砖的方法。

背景技术：

1、随着全球工业化进程的加速，铝冶炼产业迅速发展，伴随而来的是大量二次铝灰渣的产生。这些二次铝灰渣不仅会占用大量土地，还会对环境造成污染，如果渗透到土壤和水源中，会引发严重的环境问题。同时，随着人们环保意识的增强和可持续发展策略的推进，如何高效、环保地处理和利用这些工业副产物，转化为有价值的资源，已经成为社会发展的迫切需求。在这种背景下，开发新的铝渣资源化利用技术，不仅有助于解决环境问题，还能促进循环经济的发展。

2、尽管目前已有一些铝渣处理和利用的方法，如将铝渣用作建筑材料的添加剂或填料，但这些方法往往存在效率低下、成本高昂或最终产品性能不佳等问题。特别是在制备建筑材料方面，如何在不烧结的条件下，即通过免烧工艺，将二次铝灰渣转化为具有良好物理和机械性能的免烧砖，仍是一个技术挑战。此外，现有技术往往未能充分激发铝渣中潜在的活性成分，如三氧化二铝，以提高免烧砖的质量和环保性能，这限制了其广泛应用的可能性。

技术实现思路

1、解决的技术问题：

2、本申请针对现有技术的不足，本申请解决现有二次铝灰渣不仅会占用大量土地，还会对环境造成污染，如果渗透到土壤和水源中，会引发严重的环境问题，效率低下、成本高昂或最终产品性能不佳等技术缺陷，提供一种二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，该方法不仅有效处置了工业副产物中的有害成分，也生产出了高性能的免烧砖，从而降低了处理工艺的成本，并显著减轻了对环境的负担；同时，它还确保了铝灰渣的安全无害化处理。采用此方法能够提高铝制造业的环保性和持续发展能力。

3、技术方案：

4、为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：

5、一种二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，具体包括如下步骤：

6、s1：按质量份数配比二次铝灰渣∶磷灰石∶助磨剂＝50∶20-25∶0.1-1，将二次铝灰渣和磷灰石混合，混合物中加入助磨剂再投入球磨机中研磨得混合物粉末；

7、s2：按质量份数配比混合物粉末∶自来水∶激发剂∶胶凝剂∶早强剂＝40～60∶10～20∶8～9∶10～25∶0.05～1；将混合物粉末加入到自来水中，并加入激发剂、胶凝剂、早强剂，以200-400转每分钟的搅拌速度搅拌反应4-5h；

8、s3：将反应容器中反应得到的反应物倒入到预备好的模具中，压实后维持2-3min后脱模获得初步制得的免烧砖；

9、s4：将初步制得的免烧砖放在80-100℃的环境温度下进行蒸养养护4-5h制备成免烧砖。

10、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤s1中助磨剂使用三乙醇胺。

11、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤s1中混合物粉末粒径为过200-500目筛。

12、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤s2中激发剂为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的质量分数为5％～10％。

13、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤s2中胶凝剂为硅酸镁水泥。

14、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤s2中早强剂为石膏。

15、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤s2中搅拌反应的温度为120～130℃。

16、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤s3模具中的压制成型的压力为15～25mpa，压实后维持2分钟时间。

17、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤s4中蒸养养护的温度为80～100℃。

18、原理解释：在步骤s2中，由于二次铝灰渣中的主要的成分为al2o3，磷灰石的主要成分为cao和p2o3，磷灰石的两个主要成分通过水解会形成ca(oh)2和h3po4。ca(oh)2为氢氧化钙，h3po4为磷酸。而氢氧化钙与磷酸反应的反应机制是一系列复杂的化学反应步骤，会生成ca3(po4)２(磷酸钙)，磷酸钙的添加可以优化胶凝材料的微观结构。它可以减少孔隙率并改善晶体的分布和形态，从而提高材料的密实度，进而增强材料的硬度和其他力学性能。不仅如此，磷酸钙作为一种重要的掺合料，能够提高材料的压缩强度。胶凝剂选为硅酸镁水泥，硅酸镁水泥与水反应时，主要通过其成分中的镁氧化物与水反应生成氢氧化镁，同时，水化过程中生成的硅酸盐可以进一步与氢氧化镁反应，形成具有胶凝性质的硅酸镁水化物(m-s-h凝胶)。激活剂选为氢氧化钠溶液，它能够促进硅酸盐和铝酸盐的溶解，这些材料在碱性条件下会释放出硅酸根(sio44-)和铝酸根(alo2-)，为后续反应提供反应物。除了提供碱性环境外，氢氧化钠还可以直接参与反应过程，与溶解出的硅酸根和铝酸根发生化学反应，形成具有胶凝性的水化铝硅酸盐(如钠铝硅酸盐水化物，n-a-s-h凝胶)m-s-h凝胶和n-a-s-h凝胶的形成为材料提供了良好的胶凝性能，使得硅酸镁水泥混合物具有较高的机械强度和良好的耐久性。

19、有益效果：

20、本申请提供了一种二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，与现有技术相比，具备以下有益效果：

21、1.本发明通过将铝冶炼过程而产生的二次铝灰渣，以及磷化工业中的副产品——磷灰石转化为了高附加值的免烧砖，实现了工业废弃物的高效循环利用。本发明方法显著优于传统废物的处理方案，比如直接填埋或焚烧，因为它不仅避免了对土地资源的消耗和大气污染，还通过物质的再利用减少了原材料的开采，符合生态工业的原则，最大化的提高了资源的利用率；

22、2.采用三乙醇胺和氢氧化钠溶液作为生产过程中的助磨剂和激发剂，本发明优化了物料的粒度分布和化学活性，降低了生产中的能耗和物料损耗。这种精细控制的生产过程不仅减少了能源消耗，还提高了原料的转化率，从而在保证产品性能的同时，实现了成本的显著降低和生产效率的提高；

23、3.通过精选的胶凝剂(硅酸镁水泥)和早强剂(石膏)，本发明生产的免烧砖展现出优异的机械强度、耐久性和稳定性。特别是在提高早期强度和抗压强度方面，这种新型免烧砖比现有技术的产品具有更好的性能表现，满足了现代建筑对建材高性能化的需求；

24、4.本发明通过明确反应温度、时间、压制力度等关键工艺参数，实现了生产过程精确控制。这种工艺优化不仅确保了产品质量的一致性，还为可持续生产提供了可靠保证，通过数据驱动的生产管理，进一步提高了生产的自动化和智能化水平；

25、5.本方法利用化学稳定化技术，有效将二次铝灰渣中可能存在的有害物质进行无害化处理，确保了免烧砖产品的环保安全性。这种先进的无害化处理技术，不仅提升了免烧砖的环境友好度，还为工业废弃物的资源化利用树立了新的标杆。

技术特征：

1.一种二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于：所述步骤s1中助磨剂使用三乙醇胺。

3.根据权利要求1所述二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于：所述步骤s1中混合物粉末粒径为过200-500目筛。

4.根据权利要求1所述二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于：所述步骤s2中激发剂为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的质量分数为5％～10％。

5.根据权利要求1所述二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于：所述步骤s2中胶凝剂为硅酸镁水泥。

6.根据权利要求1所述二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于：所述步骤s2中早强剂为石膏。

7.根据权利要求1所述二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于：所述步骤s2中搅拌反应的温度为120～130℃。

8.根据权利要求1所述二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于：所述步骤s3模具中的压制成型的压力为15～25mpa，压实后维持2分钟时间。

9.根据权利要求1所述二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，其特征在于：所述步骤s4中蒸养养护的温度为80～100℃。

技术总结本申请公开一种二次铝灰渣制备成免烧砖的方法，涉及二次铝灰渣危废无害化处理技术领域，该处理方法如下：将二次铝灰渣与磷灰石成一定比例通过球磨机研磨。将研磨后的混合物粉末成比例的与自来水、激发剂、早强剂、凝胶剂共同混合反应，将得到的反应物放入模具中压实，脱模后进行养护，最终得到免烧砖。本发明的处理方法能够高效实现将二次铝灰渣这种有害物质变废为宝，减轻对环境的不良影响，极大程度上提高了资源的利用率，并实现无害化处理。技术研发人员：俞阳程,朱越,朱冠任,傅怀梁,郭必裕受保护的技术使用者：南通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11