赤泥是生产氧化铝过程中排出的红色淤泥状残渣。随着氧化铝的生产,产生的赤泥数量不断增加。赤泥成分复杂难以利用导致了大量的堆存,这不仅产生了大量的管理成本,而且造成环境污染威胁到人的生存与发展。本文在国家自然科学基金(51978353)的资助下完成。以拜耳法赤泥为主要原料,利用石油焦渣、电石渣和高贝利特水泥对拜耳法赤泥改性作用,制备赤泥基高活性粉体。然后使用热活化、机械活化和化学活化对赤泥基复合粉体进行激发活化,掺加辅助材料制备地聚合物。在此基础上,研究了不同龄期、养护制度、水灰比和胶砂比赤泥基地聚合物胶凝材料的性能。最后利用赤泥基地聚合物制备非烧结尾矿砖。主要包括以下几个方面:(1)石油焦渣单独掺加40%对拜耳法赤泥粉体具有较好的改性效果,制备的胶砂试件28d抗压强度为9.5MPa。电石渣单独对拜耳法赤泥改性效果较差,但电石渣与石油焦渣复合改性拜耳法赤泥制备胶砂试件可以得到较好强度。当拜耳法赤泥、石油焦渣和电石渣固相质量比为7:2:1,制备的胶砂试件28d抗压强度为11.0MPa。(2)将拜耳法赤泥、石油焦渣和电石渣混合进行煅烧,保持600℃煅烧180min,添加30%矿渣制备胶砂试件28d抗压强度为27.0MPa。比较高贝利特水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰和矿渣四种辅助性胶凝材料。矿渣与拜耳法赤泥粉体复合激发可以得到较高的早期强度和稳定的后期强度。当拜耳法赤泥粉体、矿渣、石油焦渣和电石渣的固相质量比为49:30:14:7时,制备的胶砂试件28d抗压强度为22.4MPa。(3)将赤泥、矿渣、石油焦渣和电石渣按49:30:14:7比例混合作为胶凝材料,按照胶砂试验制备赤泥基地聚合物。制备的胶砂试件抗压强度随龄期增长不断提高。1d抗压强度可以达到28d抗压强度的63%,3d抗压强度达到28d强度的71%,7d抗压强度达到28d强度的84%。浸水养护和密封养护试件的28d抗压强度较高,抗压均高于26.0MPa。胶砂试件的水灰比对抗压强度有很大影响,水灰比为0.4试件的28d抗压强度为35.1MPa。灰砂比1:1,水灰比0.3的胶砂试件28d抗压强度为43.4MPa。(4)使用拜耳法赤泥基地聚合物制备免烧砖。最终确定胶凝材料中赤泥为49%、石油焦渣为14%、电石渣为7%、矿渣为30%,胶砂比为1:3,水胶比为0.5。制备的赤泥基非烧结尾矿砖28d抗压强度为21.8MPa,吸水率为8.4%,干燥收缩值为0.05%,浸水4d后强度未降低,经历25次冻融循环后质量损失为0%,强度损失为9.05%,各项性能均满足《非烧结垃圾尾矿砖》(JC/T422-2007)中MU15等级要求。利用拜耳法赤泥、石油焦渣、电石渣、矿渣和河砂制备非烧结尾矿砖。赤泥不需要高温煅烧和添加化学试剂可以得到较好性能的免烧砖。消耗了大量赤泥,推动铝工业发展,开发了赤泥的潜在经济价值。