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改性赤泥免烧砖的制备与放射性屏蔽机理分析

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杨艳娟, 李建伟, 张茂亮, 马炎, 殷会玲, 马挺. 改性赤泥免烧砖的制备与放射性屏蔽机理分析[J]. 矿产保护与利用, 2019, 39(1): 95-99. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2019.01.019
引用本文: 杨艳娟, 李建伟, 张茂亮, 马炎, 殷会玲, 马挺. 改性赤泥免烧砖的制备与放射性屏蔽机理分析[J]. 矿产保护与利用, 2019, 39(1): 95-99. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2019.01.019
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YANG Yanjuan, LI Jianwei, ZHANG Maoliang, MA Yan, YIN Huiling, MA Ting. Preparation and Radioactive Shielding Mechanism Analysis of Modified Red Mud Baking-free Brick[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2019, 39(1): 95-99. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2019.01.019
Citation: YANG Yanjuan, LI Jianwei, ZHANG Maoliang, MA Yan, YIN Huiling, MA Ting. Preparation and Radioactive Shielding Mechanism Analysis of Modified Red Mud Baking-free Brick[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2019, 39(1): 95-99. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2019.01.019
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改性赤泥免烧砖的制备与放射性屏蔽机理分析

  • 河南建筑材料研究设计院有限责任公司，河南 郑州 450052

  • 基金项目:
    河南省科技公关项目（152102310391）
详细信息
    作者简介: 杨艳娟(1980-), 女, 河南焦作人, 高级工程师, 硕士, 主要从事建筑材料设计研究开发及工业废弃物资源化利用的研究, E-mail:56537323@qq.com
    通讯作者: 李建伟, E-mail:573465057@qq.com

  • 中图分类号: X753

Preparation and Radioactive Shielding Mechanism Analysis of Modified Red Mud Baking-free Brick

  • Henan Building Materials Research and Design Institute Co., Ltd, Zhengzhou 450052, China

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    摘要

  • 针对赤泥免烧砖广泛存在的高放射性问题进行了制备工艺优化，并对所制改性赤泥免烧砖进行了性能测试，分析了其强度形成机理与放射性屏蔽机制。研究发现：通过常压石灰水洗法改性处理赤泥、添加复合外加剂、提高早期养护温度等优化措施可以改善并解决这些问题，经优化后的制备工艺可以制成满足相关标准规定MU15级的改性赤泥免烧砖；赤泥免烧砖的强度是由机械挤压作用、赤泥的水化反应、石灰水玻璃的水解和原料的水化反应等共同作用的结果；硫酸钡、硼砂及水化硅酸钙的固结等因素共同作用致使赤泥免烧砖的放射性得到有效控制。

    The optimization of the preparation process for the high-radioactivity of red mud baking-free bricks was performed. The properties of the modified red mud baking-free bricks were tested. Their strength formation mechanisms and radioactive shielding mechanism were analyzed. It was found that these problems could be improved and solved by optimizing measures such as treating red mud with lime washing at normal pressure, adding compound admixtures and improving early curing temperature. The optimized preparation process which met the requirements of relevant standards could be used to produce the MU15 modified red mud baking-free bricks. The strength of red mud baking-free bricks was the result of the combined effect of mechanical extrusion, hydration reaction of red mud, hydrolysis of lime-water glass and hydration of raw materials, etc. The combined effect of barium sulfate, borax and the consolidation of calcium silicate effectively controlled the radioactivity of red mud unburned bricks.

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  • 图 1  改性赤泥免烧砖的XRD图谱

    Figure 1. 

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    图 2  改性赤泥免烧砖的SEM照片

    Figure 2. 

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    表 1  赤泥、矿粉、脱硫石膏、生石灰的化学成分      /%

    Table 1.  Chemical composition of red mud, slag, FGD gypsum and quicklime

    化学成分 CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3 MgO SO3 Na2O K2O 烧失
    赤泥 30.92 22.64 8.39 9.42 4.10 - 2.65 0.86 13.79
    矿粉 33.60 32.94 5.21 15.54 9.77 - 0.48 0.52 1.18
    脱硫石膏 30.66 1.03 1.21 0.51 0.75 41.18 0.14 0.34 21.20
    生石灰 89.34 5.21 0.15 1.02 1.43 - 0.10 0.21 0.11
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    表 2  改性赤泥的化学成分    /%

    Table 2.  Chemical composition of modified red mud

    化学成分 CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3 MgO TiO2 Na2O K2O 烧失 -
    改性赤泥 37.46 16.80 7.38 7.11 3.37 1.57 0.72 0.39 19.75 -
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    表 3  改性赤泥免烧砖砖的测试性能结果

    Table 3.  Properties of modified red mud baking-free brick

    项目 标准值JC/T 422—2007 检测值 结论
    抗压强度/MPa MU15：15.0 17.8 合格
    体积密度/(kg·m-3) - 1 532 -
    吸水率/% ≤18 12.7 合格
    干燥收缩率/% ≤0.06 0.06 合格
    泛霜 - 轻微泛霜 -
    抗冻性 质量损失/% ≤2.0 单块最大质量损失1.5 合格
    冻后强度/MPa 平均值≥12.0 14.6 合格
    碳化性能 碳化后强度平均值≥12.0 17.2 合格
    软化性能 平均值Kr≥0.80 0.96 合格
    放射性 内照射指数IRa ≤1.0 0.753 合格
    外照射指数Ir ≤1.0 0.784
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    表 4  赤泥免烧砖的放射性

    Table 4.  Radioactivity of modified red mud baking-free brick

    检测项目 赤泥 改性赤泥 赤泥免烧砖
    镭-226 380.724 303.634 150.612
    比活度/(Bq·kg-1) 钍-232 114.911 36.892 51.471
    钾-40 2 036.764 1 444.238 750.856
    内照射指数IRa 1.904 1.518 0.753
    外照射指数Ir 1.956 1.306 0.784
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出版历程
收稿日期:  2018-10-26
刊出日期:  2019-02-25

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