水化石榴石對赤泥基地聚物形成過程的影響研究

閆 琨，劉萬超，和新忠，張 英

(1.中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司，鄭州 450041;2.國家鋁冶煉工程技術研究中心，鄭州 450041)

0 引 言

自20世紀70年代以來，地聚物材料因其性能優異[1-2]、節能環保[3-4]，受到了越來越多的關注。地聚物主要是由[SiO4]四面體和[AlO4]四面體構成的具有三維網絡結構的(鉀、鈉、鈣)-聚硅鋁鹽-硅氧體[5-6]。地聚物的基本結構單元有3種[7]，即硅鋁氧鏈(PS)型、硅鋁硅氧鏈(PSS)型和硅鋁二硅氧鏈(PSDS)型。最初地聚物材料是使用堿溶液和偏高嶺土反應制備出來的，近些年科學家以粉煤灰等工業固體廢料為原料同樣制備出地聚物。制備地聚物材料已成為堿性鋁硅酸鹽廢渣的一種重要的利用方式。

拜耳法赤泥是鋁硅酸鹽礦物為主的堿性混合物，SiO2、Al2O3、Na2O、CaO通常占總質量的50%以上[8]，是制備地聚物材料的潛在原料。但由于赤泥中的鋁硅酸鹽在堿性環境中具有較高的穩定性，無法直接參與地聚物的聚合反應，在地聚物中不具有強度貢獻作用[9-11]。實驗表明，經高濃度堿解聚溶[12-13]或高溫活化[14-15]處理后的赤泥可制備高性能地聚合物。然而，前人只是從實驗證實了赤泥制備地聚物材料的可能，由于赤泥組成十分復雜，人們對制備地聚物材料中涉及的理論問題還不夠清楚。水化石榴石(3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O)[16]是高溫拜耳法赤泥中主要的鋁硅酸鹽礦物。本文以水化石榴石型鋁硅酸鹽礦物為原料，經過焙燒活化、堿性激發等系列處理后制備鈣基地聚物材料，并對過程中涉及的機理進行探討，目的是為赤泥基地聚物材料的制備提供一定的理論及試驗基礎。……