CN118026552B - 基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料及制备方法 - Google Patents

基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料及制备方法

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Abstract

本发明属于建筑材料与固体废弃物资源化利用领域，涉及基于高效干化‑组分均化‑活性提升的赤泥基胶凝材料及制备方法。将助滤剂加入至赤泥中进行沉降，再压滤至含水率为14～16％，然后将压滤后的固态物料烘干至含水率为4％以下，最后进行粉磨，即得；助滤剂包括以下原料：聚合氯化铝10～30份、聚合硫酸铝5～15份、高炉矿渣或粉煤灰1000～1200份、钢渣700～900份、电石渣或碱渣400～600份、脱硫石膏或磷石膏或氟石膏300～400份。本发明不仅能够提高赤泥脱水效率，还可以一步制备赤泥基胶凝材料，简化赤泥基胶凝材料制备工艺，并且制备的赤泥基胶凝材料具有力学强度高、耐久性高、抗侵蚀的优点。

Description

基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料及制备 方法
技术领域
本发明属于建筑材料与固体废弃物资源化利用领域，涉及基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料及制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
目前赤泥主要用于制备建材、土壤修复、环境保护等领域，而制备水泥类胶凝材料是实现赤泥大宗量高附加值利用的最有效途径。目前已经研究表明，赤泥可以制备成混凝土掺合料、注浆材料、道路工程材料等。然而，赤泥目前难以进行大规模推广应用的症结在于赤泥含水量高，堆场赤泥含水率约在30％左右，而制备水泥类胶凝材料需要赤泥含水率在4％以下，因此，赤泥脱水难题、脱水成本高成为制约赤泥大宗量工程应用的技术难题。
在赤泥脱水方面，已见报道的技术主要为烘干和压滤，普遍存在成本高、脱水效率低等缺陷，近年来相关研究人员在赤泥高效脱水新技术方面进行了大量研究工作。其中，专利“一种拜耳赤泥烧结入窑前脱水预热装置”公开了一种赤泥脱水的方法与工艺，但脱水后赤泥含水率仍为20％，不满足制备水泥类胶凝材料的性能需求；专利“一种脱水剂及制备方法和应用、赤泥脱水的方法”公开了一种新型赤泥脱水剂的制备方法及脱水工艺，但利用该技术脱水后，赤泥含水率为6.5-18.5％，仍不满足制备水泥类胶凝材料的性能需求；专利“串联法生产氧化铝干法喂料烧结时的拜耳法赤泥脱水方法”公开的技术主要为采用机械脱水将分离洗涤后的拜耳法赤泥含水率降低到35-45％，再通过泵将其排入赤泥晾晒场或已有的赤泥堆场，进行自然晾晒和机械翻晒进一步降低赤泥含水率。当赤泥含水率降至15％以下时，将其运回氧化铝厂进行配料煅烧，该技术耗时长、成本高、且含水率不满足制备水泥类胶凝材料的性能需求。
综上所述，目前赤泥脱水工艺均不满足制备水泥类胶凝材料含水率的要求。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供基于高效干化-组分均化-活性提升一体化的赤泥基胶凝材料及制备方法，本发明不仅能够提高赤泥脱水效率，还可以一步制备赤泥基胶凝材料，简化赤泥基胶凝材料制备工艺，并且制备的赤泥基胶凝材料具有力学强度高、耐久性高、抗侵蚀、绿色环保的优点，可用于桥梁工程、道路工程、隧道工程、市政工程等建设领域。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，按照赤泥与助滤剂的质量比为1～3:1，将助滤剂加入至赤泥中进行沉降，再压滤至含水率为14～16％，然后将氧化铝厂的余热通入粉磨设备，将压滤后的固态物料进行粉磨烘干，最终赤泥基胶凝材料含水率小于4％，比表面积350～450m2/kg，即得；
所述助滤剂，按照重量百分数计，包括以下原料：
聚合氯化铝10～30份，聚合硫酸铝5～15份，高炉矿渣或粉煤灰1000～1200份，钢渣700～900份，电石渣或碱渣400～600份，脱硫石膏或磷石膏或氟石膏300～400份。
另一方面，一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料，由上述制备方法获得。
第三方面，一种上述基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料在桥梁工程、道路工程、隧道工程或市政工程中的应用。
本发明的有益效果为：
1)本发明的制备方法中，添加了助滤剂，助滤剂中含有聚合氯化铝、聚合硫酸铝，其在赤泥脱水过程中不但具有絮凝作用，提高脱水效率，而且铝元素可以参与赤泥基胶凝材料的地聚反应过程，进而提升赤泥基胶凝材料的工作性能；其次，其中的氯离子、硫酸根离子对赤泥、高炉矿渣、钢渣等固废具有盐激发作用，进而促进赤泥基胶凝材料体系的水化进程；再者，聚合氯化铝和聚合硫酸铝可以对赤泥中存在的铅、砷、铬等重金属进行固化处置，进而确保赤泥基胶凝材料的绿色环保特性。
2)本发明采用助滤剂中的高炉矿渣、粉煤灰、钢渣、电石渣、碱渣、脱硫石膏等组分在赤泥浆体中一定程度上起到骨架构建体的作用，通过形成坚硬网格骨架保持赤泥滤饼多孔结构，因此有效地解决了赤泥的可压缩性问题，提高了赤泥的脱水效率。此外，助滤剂中的炉矿渣、粉煤灰、钢渣、电石渣、碱渣、脱硫石膏等组分同样是制备赤泥基胶凝材料的主要组分，它们与赤泥协同，可通过地聚物反应制备凝结时间短、力学强度高、耐久性强、绿色环保、价格低廉的赤泥基胶凝材料，可完全代替硅酸盐水泥应用于桥梁工程、道路工程、隧道工程、市政工程等建设领域。
3)原烘干过程，赤泥含水率较高，随着烘干的进行，使得赤泥团聚，阻碍水分的继续蒸发，需要消耗更多的能量才能将赤泥含水率降低至4％以下，而本发明添加助滤剂一方面能够形成网格骨架保持赤泥滤饼多孔结构，不仅有利于提高压滤过程的脱水效率，而且其形成的多孔结构更有利于烘干过程水分的挥发，从而提高烘干过程的脱水效率，进而降低能耗。另一方面，助滤剂和赤泥在赤泥碱性作用下可发生轻微的地质聚合反应，进行形成具有三维骨架结构的水化产物，进一步提升赤泥的脱水效率。本发明在烘干过程中可以利用工业余热进行压滤后的赤泥-助滤剂复合体系进行进一步烘干粉磨处理，进而得到赤泥基胶凝材料。既可以使用氧化铝企业的工业余热对赤泥-助滤剂复合体系进行烘干处理，又可以利用工业余热提高赤泥等固废的胶凝活性，并降低能耗和生产成本，还可以促进氧化铝企业和建材生产企业的协同发展，减少赤泥等原料在生产过程中的运输环节，节约成本，减少环境污染。
4)本发明的制备方法中，赤泥利用率高，且协同利用了其他固废，能够大宗利用固废，实现赤泥等固废资源化利用。
5)以往技术中，使用的助滤剂残留于赤泥滤饼中，会导致赤泥增容增重，提高后续的处理处置成本。本发明筛选了可以与赤泥协同制备胶凝材料的工业固废作为助滤剂，发挥了赤泥脱水和胶凝材料制备的双重作用，工艺简单。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于赤泥制备水泥类胶凝材料的瓶颈之一在于赤泥含水率高、脱水成本高，本发明提出了基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料及制备方法。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，按照赤泥与助滤剂的质量比为1～3:1，将助滤剂加入至赤泥中进行沉降，再压滤至含水率为14～16％，然后将氧化铝厂的余热通入粉磨设备，将压滤后的固态物料进行粉磨烘干，最终赤泥基胶凝材料含水率小于4％，比表面积350～450m2/kg，即得；
所述助滤剂，按照重量百分数计，包括以下原料：
聚合氯化铝10～30份，聚合硫酸铝5～15份，高炉矿渣或粉煤灰1000～1200份，钢渣700～900份，电石渣或碱渣400～600份，脱硫石膏或磷石膏或氟石膏300～400份。
在一些实施例中，所述助滤剂，按照重量百分数计，包括以下原料：
聚合氯化铝10～30份，聚合硫酸铝5～15份，高炉矿渣1000～1200份，钢渣700～900份，电石渣或碱渣400～600份，脱硫石膏或磷石膏或氟石膏300～400份。研究表明，在本发明的助滤剂体系中，在高炉矿渣和粉煤灰的选择中，选择高炉矿渣更有利于提高赤泥基胶凝材料凝结速率和力学性能。
在一些实施例中，所述助滤剂，按照重量百分数计，包括以下原料：
聚合氯化铝10～30份，聚合硫酸铝5～15份，高炉矿渣1000～1200份，钢渣700～900份，电石渣或碱渣400～600份，氟石膏300～400份。研究表明，在本发明的助滤剂体系中，与其石膏相比，采用氟石膏制备的赤泥基胶凝材料具有更低的初凝时间，更高的力学性能。
在一些实施例中，赤泥与助滤剂的质量比为1～1.5:1。研究表明，该条件下，获得的赤泥基胶凝材料的力学性能更好。
在一些实施例中，所述聚合氯化铝为液体状态，中性程度n为1～3，盐基度＞70％。
聚合氯化铝在赤泥脱水过程中不但具有絮凝作用，其中的铝元素可以参与赤泥基胶凝材料的地聚反应过程，进而提升赤泥基胶凝材料的工作性能；其次，氯离子对赤泥、高炉矿渣、钢渣等固废具有盐激发作用，进而促进水泥基胶凝材料体系的水化进程；再者，聚合氯化铝可以对赤泥中存在的铅、砷、铬等重金属进行处置，进而确保赤泥基胶凝材料的绿色环保特性。
在一些实施例中，所述聚合硫酸铝为液体，含铝量为7～17％。
聚合硫酸铝在赤泥脱水过程中不但具有絮凝作用，其中的铝元素可以参与赤泥基胶凝材料的地聚反应过程，进而提升赤泥基胶凝材料的工作性能；其次，硫酸根离子对赤泥、高炉矿渣、钢渣等固废具有盐激发作用，进而促进水泥基胶凝材料体系的水化进程。
本发明所述的赤泥为拜耳法制铝法排出的残渣，主要成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、Na2O等，且比表面积大，具有微集料充填作用以及潜在的胶凝活性，经活化处理后具有制备砂浆/混凝土/道路结构掺合料的潜在能力。
本发明所述的高炉矿渣主要化学组成为Al2O3、SiO2、CaO，矿相组成为玻璃态的硅铝质组分，具有较高的胶凝活性，并且可以补充赤泥基胶凝材料中的钙源，并可以为赤泥滤饼提供骨架支撑，提高赤泥滤饼的不可压缩性。高炉矿渣需粉磨至比表面积350-450m2/kg。
本发明所述的钢渣为钢铁行业炼钢过程中产生的固体废弃物，包括转炉钢渣、平炉钢渣和电炉钢渣。钢渣主要成分为Al2O3、SiO2、CaO，且其矿相组成含有硅酸二钙和硅酸三钙，具有较高的胶凝活性，可以提高赤泥基胶凝材料的胶凝活性，并可以为赤泥滤饼提供骨架支撑，提高赤泥滤饼的不可压缩性。钢渣需粉磨至比表面积350-450m2/kg。
本发明所述的粉煤灰为燃煤电厂燃烧煤过程中产生的固体废弃物。粉煤灰主要化学组成为Al2O3、SiO2，具有微集料充填作用、形态效应和火山灰效应，可协同赤泥制备水泥类地聚物胶凝材料。粉煤灰需粉磨至比表面积350-450m2/kg。
本发明所述的碱渣为化工产业生产碳酸钠和碳酸氢钠时排除的废渣，主要组成为钙镁质组分。本发明主要利用碱渣中的Ca(OH)2、Mg(OH)2提供活性激发作用和火山灰效应，且碱渣吸附性强，对重金属具有较好的吸附固化效果。碱渣需粉磨至比表面积350-450m2/kg。
本发明所述的脱硫石膏、磷石膏或氟石膏主要组成均为CaSO4·2H2O。各类固废石膏主要化学组成为CaSO4·2H2O，在赤泥基胶凝材料体系中可以提供钙源，还可以提供硫酸根离子的盐激发作用。此外，可以为赤泥滤饼提供骨架支撑，提高赤泥滤饼的不可压缩性。脱硫石膏、磷石膏或氟石膏需粉磨至比表面积350-450m2/kg。
本发明中多种助滤剂在赤泥浆体碱性作用下可以发生轻微的地质聚合反应，生成具有三维网状结构的Na2O-CaO-SiO2-Al2O3-H2O凝胶，在单一组分骨架支撑的基础上，进一步增加了赤泥滤饼中的过水通道，进一步提高赤泥的脱水效率。
在一些实施例中，首先按照助滤剂中的原料配比，将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、粉煤灰、碱渣或电石渣、脱硫石膏或磷石膏或氟石膏混合后作为组分1加入至赤泥中搅拌均匀，0.5～1小时后再将钢渣作为组分2加入至赤泥浆体中，再搅拌0.2～0.5小时，沉降0.4～0.6小时后立即进行压滤。
或者，首先按照助滤剂中的原料配比，将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、碱渣或电石渣、脱硫石膏或磷石膏或氟石膏混合后作为组分1加入至赤泥中搅拌均匀，0.5～1小时后再将高炉矿渣、钢渣混合后作为组分2加入至赤泥浆体中，再搅拌0.2～0.5小时，沉降0.4～0.6小时后立即进行压滤。
首先，聚合氯化铝、聚合硫酸铝对赤泥浆体具有沉降作用，可以提前加入；其次，粉煤灰、碱渣、电石渣、脱硫石膏、磷石膏、氟石膏等助滤剂胶凝活性低，可以提前加入赤泥浆，使其与赤泥中的碱性组分充分接触，进而提高胶凝活性，并且在碱性组分作用下可以生成三维骨架的地聚物凝胶，提升助滤效果；最后，因为高炉矿渣、钢渣等其余助滤剂胶凝活性高，在赤泥浆的碱性环境下会快速发生反应，控制在0.2～0.5小时的范围，既可以产生水化产物提高助脱水效率，又可以避免反应时间过长，防止赤泥基胶凝材料性能变差。另外，搅拌均匀有利于助滤剂与赤泥更好接触，从而降低沉降时间。
在一些实施例中，采用工业余热作为热源进行烘干。工业余热可以烘干赤泥-助滤剂复合体系的残余水分，并可以对赤泥、钢渣、粉煤灰等原料进行热处理，提高原料的胶凝活性。此外，还可以节约烘干成本，提高余热利用效率。
在一种或多种实施例中，工业余热的温度为80～300摄氏度。
在一些实施例中，粉磨至比表面积为350～450m2/kg。
本发明的另一种实施方式，提供了一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料，由上述制备方法获得。
本发明的第三种实施方式，提供了一种上述基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料在桥梁工程、道路工程、隧道工程或市政工程中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将聚合氯化铝10份、聚合硫酸铝5份、高炉矿渣1000份、钢渣700份、电石渣400份、脱硫石膏300份制备赤泥脱水用助滤剂，其中，电石渣、脱硫石膏直接混合，然后与聚合氯化铝、聚合硫酸铝混合制备成助滤剂，作为组分1。高炉矿渣、钢渣直接混合作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为3:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.2小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率为4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
实施例2
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按聚合氯化铝10份、聚合硫酸铝5份、高炉矿渣1000份、钢渣700份、电石渣400份、脱硫石膏300份制备赤泥脱水用助滤剂。其中，电石渣、脱硫石膏直接混合，然后与聚合氯化铝、聚合硫酸铝混合制备成助滤剂，作为组分1。高炉矿渣、钢渣直接混合作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为1:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.2小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率＜4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
实施例3
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按聚合氯化铝10份、聚合硫酸铝5份、粉煤灰1000份、钢渣900份、碱渣600份、磷石膏400份制备赤泥脱水用助滤剂。其中，粉煤灰、碱渣、磷石膏直接混合，然后与聚合氯化铝、聚合硫酸铝混合制备成助滤剂，作为组分1。钢渣直接作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为3:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.2小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率＜4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
实施例4
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按聚合氯化铝30份、聚合硫酸铝15份、高炉矿渣1200份、钢渣700份、碱渣600份、氟石膏300份制备赤泥脱水用助滤剂。其中，碱渣、氟石膏直接混合，然后与聚合氯化铝、聚合硫酸铝混合制备成助滤剂，作为组分1。高炉矿渣、钢渣直接混合作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为1:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.2小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率＜4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
实施例5
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按聚合氯化铝10份、聚合硫酸铝15份、粉煤灰1200份、钢渣700份、电石渣600份、磷石膏400份制备赤泥脱水用助滤剂。其中，粉煤灰、电石渣、磷石膏直接混合，然后与聚合氯化铝、聚合硫酸铝混合制备成助滤剂，作为组分1。钢渣直接作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为1:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.2小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率＜4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
实施例6
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按聚合氯化铝30份、聚合硫酸铝5份、高炉矿渣1200份、钢渣700份、碱渣400份、磷石膏400份制备赤泥脱水用助滤剂。其中碱渣、磷石膏直接混合，然后与聚合氯化铝、聚合硫酸铝混合制备成助滤剂，作为组分1。高炉矿渣、钢渣直接混合作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为1:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.2小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率＜4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
实施例7
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将聚合氯化铝10份、聚合硫酸铝5份、高炉矿渣1000份、钢渣700份、电石渣400份、脱硫石膏300份制备赤泥脱水用助滤剂，其中电石渣、脱硫石膏直接混合，然后与聚合氯化铝、聚合硫酸铝混合制备成助滤剂，作为组分1。高炉矿渣、钢渣直接混合作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为3:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.5小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率为4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
对比例1
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按聚合氯化铝10份、高炉矿渣1000份、钢渣700份、电石渣400份、脱硫石膏300份制备赤泥脱水用助滤剂，其中电石渣、脱硫石膏直接混合，然后与聚合氯化铝混合制备成助滤剂，作为组分1。高炉矿渣、钢渣直接混合作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为3:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.2小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率为4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
对比例2
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按聚合硫酸铝5份、高炉矿渣1000份、钢渣700份、电石渣400份、脱硫石膏300份制备赤泥脱水用助滤剂，其中电石渣、脱硫石膏直接混合，然后与聚合硫酸铝混合制备成助滤剂，作为组分1。高炉矿渣、钢渣直接混合作为组分2。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为3:1，首先将组分1投入赤泥沉降池中，搅拌0.5小时，再向其中加入组分2，搅拌0.2小时，静置0.5小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率为4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
对比例3
一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将聚合氯化铝10份、聚合硫酸铝5份、高炉矿渣1000份、钢渣700份、电石渣400份、脱硫石膏300份制备赤泥脱水用助滤剂，其中电石渣、脱硫石膏、高炉矿渣、钢渣直接混合，然后与聚合氯化铝、聚合硫酸铝混合制备成助滤剂。
(2)按赤泥与助滤剂的比例为3:1投入赤泥沉降池中，搅拌1小时，静置0.2小时。
(3)通过机械压滤方式，将赤泥-助滤剂复合体系压滤至含水率为15％左右。
(4)压滤之后的赤泥-助滤剂复合体系通过传送带输送至工业余热-粉磨协同利用系统，通过工业余热将赤泥-助滤剂复合体系烘干至含水率为4％，并将赤泥-助滤剂复合体系粉磨至比表面积为400m2/kg，即得到赤泥基胶凝材料。
性能测试
参照GB 175-2023《通用硅酸盐水泥》对赤泥基胶凝材料的性能进行测试，结果如表1所示。
表1各实施例制备的赤泥基胶凝材料的性能
测试数据分析可知，赤泥与助滤剂质量比越小，制备的赤泥基胶凝材料性能越好；高炉矿渣在体系中的作用效果优于粉煤灰，脱硫石膏在体系中的作用效果优于磷石膏和氟石膏；碱渣在体系中的作用效果优于电石渣；聚合氯化铝和聚合硫酸铝对赤泥基胶凝材料性能影响较小，但具有一定幅度的提升作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征是，按照赤泥与助滤剂的质量比为1~3:1，将助滤剂加入至赤泥中进行沉降，再压滤至含水率为14~16%，然后将压滤后的固态物料烘干至含水率为4%以下，最后进行粉磨，粉磨至比表面积为350~450m2/kg，即得；
所述助滤剂，按照重量百分数计，包括以下原料：
聚合氯化铝10~30份，聚合硫酸铝5~15份，高炉矿渣或粉煤灰1000~1200份，钢渣700~900份，电石渣或碱渣400~600份，脱硫石膏或磷石膏或氟石膏300~400份；
首先按照助滤剂中的原料配比，将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、粉煤灰、碱渣或电石渣、脱硫石膏或磷石膏或氟石膏混合后作为组分1加入至赤泥中搅拌均匀，0.5~1小时后再将钢渣作为组分2加入至赤泥浆体中，再搅拌0.2~0.5小时，沉降0.4~0.6小时后立即进行压滤；
或者，首先按照助滤剂中的原料配比，将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、碱渣或电石渣、脱硫石膏或磷石膏或氟石膏混合后作为组分1加入至赤泥中搅拌均匀，0.5~1小时后再将高炉矿渣、钢渣混合后作为组分2加入至赤泥浆体中，再搅拌0.2~0.5小时，沉降0.4~0.6小时后立即进行压滤；
采用工业余热作为热源进行烘干；工业余热的温度为80~300摄氏度。
2.如权利要求1所述的基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征是，所述助滤剂，按照重量百分数计，包括以下原料：
聚合氯化铝10~30份，聚合硫酸铝5~15份，高炉矿渣1000~1200份，钢渣700~900份，电石渣或碱渣400~600份，脱硫石膏或磷石膏或氟石膏300~400份。
3.如权利要求1所述的基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征是，所述聚合氯化铝为液体状态，中性程度n为1~3，盐基度＞70%。
4.如权利要求1所述的基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料的制备方法，其特征是，所述聚合硫酸铝为液体，含铝量为7~17%。
5.一种基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料，其特征是，由权利要求1~4任一所述的制备方法获得。
6.一种权利要求5所述的基于高效干化-组分均化-活性提升的赤泥基胶凝材料在桥梁工程、道路工程、隧道工程或市政工程中的应用。
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