本發明涉及一種利用工業廢物(赤泥)制備微晶鐵鋁酸鈣的方法，屬于高性能無機材料。
背景技術：
：赤泥是制鋁工業提取氧化鋁過程中排出的高堿度污染性廢渣，一般情況下，平均每生產1噸氧化鋁，附帶產生赤泥約1-2噸。中國作為世界第4大氧化鋁生產國，每年排放的赤泥量超過3000萬噸，累積堆存量已超過2.5億噸。隨著鋁土礦原料品位的逐漸降低和氧化鋁產量的逐年增加，我國赤泥的年產生量還將不斷增加。目前我國赤泥綜合利用率僅為4％，大量赤泥不能充分有效利用，只能依靠大面積的堆場堆放，占用了大量土地資源，也對環境造成了嚴重的污染。所以最大限度地減少赤泥的產量和危害，實現赤泥的綜合利用已經迫在眉睫。我國在對赤泥進行綜合利用方面進行了大量的研究。如：中國專利“一種赤泥制品”(201610378806.3)通過塑料材料的選材、混料、加溫、降溫注塑、降溫脫模等工藝流程后成功制備了機械強度高的赤泥制品；中國專利“一種赤泥選鐵工藝”(201510730312.2)在原有的選鐵基礎上設計了精選尾礦掃選流程，增加了赤泥中金屬鐵的回收率；中國專利“赤泥復合型發泡劑”(201310230499.0)提供了一種赤泥復合型發泡劑。以上技術雖然在一定程度上回收利用了赤泥，但對赤泥的利用多局限于提取其中的有用物質，工業生產過程較為復雜，對赤泥的消耗量較小且利用率較低，未能解決赤泥大面積堆放所引起的環境污染問題。水泥作為全世界使用最多的人工建筑材料，已發展到每年約1.5億噸的產量。鐵鋁酸鹽作為水泥中重要的組成相，具有后期強度大、抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能好等特點，其合成方法一直備受人們關注。中國專利“一種鐵鋁酸鈣的制備方法”(201010109398.4)采用溶膠-凝膠法成功制備了鐵鋁酸鈣，但該技術合成工藝復雜，生產周期較長，產率低且產物活性較低，工業利用價值較小。若將赤泥的回收利用與鐵鋁酸鈣的生產相結合，則能夠在解決赤泥堆放所帶來的環境污染問題的同時，也為鐵鋁酸鈣的生產提供一種新的方法。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種以赤泥為原料制備微晶鐵鋁酸鈣的方法。該方法結合了高溫熔融與淬火工藝，不僅能夠大量利用赤泥，解決赤泥堆放所引起的環境污染問題，同時該方法生產周期短，所制備的微晶鐵鋁酸鈣活性高，克服了現有技術存在的缺陷和不足，具有廣闊的市場前景。為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。一種利用赤泥制備微晶鐵鋁酸鈣的方法，過程如下：將鈣質原料20-55重量份、鋁質原料3-15重量份、赤泥100重量份、助熔劑2-3重量份進行混合后配制成生料，研磨使其平均粒徑≤8μm；將研磨后的生料進行干燥處理，以去除生料中的自由水；將生料用鉑金坩堝盛放，置于高溫爐內加熱直至熔融；加熱完成后將熟料立即取出，并對熟料進行淬火；將淬火后的熟料進行干燥，并粉磨至平均粒徑為30-50μm，即得到微晶鐵鋁酸鈣粉體。所述鈣質原料可以是氧化鈣、碳酸鈣或氫氧化鈣，均為市售。所述鋁質原料可以是高鋁礬土(Al2O3含量≥80％)或氧化鋁粉末，均為市售。所述赤泥(其化學成分見表1)為平果鋁業公司所產，配制生料前，需使用鹽酸對赤泥進行酸化處理，控制赤泥的pH值小于9，將酸化后的赤泥烘干待用。表1赤泥化學成分(％)Fe2O3Al2O3SiO2CaONa2OTiO2K2OMgOLoss33.0217.168.5118.772.737.140.0450.3511.40所述助熔劑可以是CaF2、B2O3或其混合物。所述加熱熔融過程如下：室溫-950℃，升溫時間45min；950℃，保溫時間5-20min；950-1300℃，升溫時間35min；1300-1420℃，升溫時間20min；1420℃，保溫時間10-25min。所述淬火過程使用水或液氮作為淬火介質。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：(1)該方法將赤泥的綜合利用與微晶鐵鋁酸鈣的制備相結合，能夠大量消耗赤泥，減少赤泥儲存所帶來的污染，且制備的產品無毒無害，有利于環境的保護。(2)該制備方法所使用的各種原料來源廣、價格低，具有低成本的優勢。(3)該方法將生料進行熔融處理，有利于系統內傳質與傳動量過程的進行，產物均勻性好，能夠有效縮短生產周期。(4)該方法將水淬和液氮淬火工藝應用于微晶鐵鋁酸鈣的制備，經淬火后的產物結晶度較低，具有較快的水化速率和較強的水化能力，水化產物力學性能優異，能夠很好地滿足工程實際應用。(5)該方法操作簡單，產率高，對原料的品質要求較低，可大規模應用。綜上所述，本發明技術可靠、產率高、對原料的品質要求較低，且原料廉價易得；通過該方法制備的產品均勻度高、化學穩定性好、水化能力強，且十分環保，適用于大規模工業化生產。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明(以下原料均為重量份)。實施例一一種利用赤泥制備微晶鐵鋁酸鈣的方法，具體包括以下步驟：將氫氧化鈣35.96份、氧化鋁3.71份、赤泥100份、氟化鈣1.19份、氧化硼1.10份混合后加入滾筒式球磨機中研磨1小時。將研磨后的生料放入烘箱(溫度為70℃)內干燥12小時，干燥后的生料用鉑金坩堝盛放并置于高溫爐內加熱直至熔融(升溫和保溫過程為：室溫-950℃，升溫時間45min；950℃，保溫時間15min；950-1300℃，升溫時間35min；1300-1420℃，升溫時間20min；1420℃，保溫時間20min)，加熱完成后立即將坩堝取出，并將熔融的熟料倒入水中進行淬火，待熟料充分冷卻后放入烘箱(溫度為50℃)內干燥12小時；采用滾筒磨對熟料進行粉磨，控制平均粒徑為30-50μm，即得到微晶鐵鋁酸鈣粉體。實施例二一種利用赤泥制備微晶鐵鋁酸鈣的方法，具體包括以下步驟：將氧化鈣20.86份、氧化鋁粉末3.75份、赤泥100份、氟化鈣2.22份混合后加入滾筒式球磨機中研磨1.5小時。將研磨后的生料放入烘箱(溫度為70℃)內干燥12小時，干燥后的生料用鉑金坩堝盛放并置于高溫爐內加熱直至熔融(升溫和保溫過程為：室溫-950℃，升溫時間45min；950℃，保溫時間5min；950-1300℃，升溫時間35min；1300-1420℃，升溫時間20min；1420℃，保溫時間15min)，加熱完成后立即將坩堝取出，并將熔融的熟料倒入水中進行淬火，待熟料充分冷卻后放入烘箱(溫度為50℃)內干燥12小時；采用滾筒磨對熟料進行粉磨，控制平均粒徑為30-50μm，即得到微晶鐵鋁酸鈣粉體。實施例三一種利用赤泥制備微晶鐵鋁酸鈣的方法，具體包括以下步驟：將碳酸鈣52份、高鋁礬土6.44份、赤泥100份、氟化鈣2.78份混合后加入滾筒式球磨機中研磨1小時。將研磨后的生料放入烘箱(溫度為70℃)內干燥12小時，干燥后的生料用鉑金坩堝盛放并置于高溫爐內加熱直至熔融(升溫和保溫過程為：室溫-950℃，升溫時間45min；950℃，保溫時間20min；950-1300℃，升溫時間35min；1300-1420℃，升溫時間20min；1420℃，保溫時間10min)，加熱完成后立即將坩堝取出，并將熔融的熟料倒入液氮中進行淬火，待熟料充分冷卻后放入烘箱(溫度為50℃)內干燥12小時；采用滾筒磨對熟料進行粉磨，控制平均粒徑為30-50μm，即得到微晶鐵鋁酸鈣粉體。實施例四一種利用赤泥制備微晶鐵鋁酸鈣的方法，具體包括以下步驟：將碳酸鈣53份、高鋁礬土6.58份、赤泥100份、氟化鈣1.23份、氧化硼1.37份混合后加入滾筒式球磨機中研磨1小時。將研磨后的生料放入烘箱(溫度為70℃)內干燥12小時，干燥后的生料用鉑金坩堝盛放并置于高溫爐內加熱直至熔融(升溫和保溫過程為：室溫-950℃，升溫時間45min；950℃，保溫時間20min；950-1300℃，升溫時間35min；1300-1420℃，升溫時間20min；1420℃，保溫時間10min)，加熱完成后立即將坩堝取出，并將熔融的熟料倒入水中進行淬火，待熟料充分冷卻后放入烘箱(溫度為50℃)內干燥12小時；采用滾筒磨對熟料進行粉磨，控制平均粒徑為30-50μm，即得到微晶鐵鋁酸鈣粉體。當前第1頁1 2 3