引言
铝行业在生产与发展过程中会产生较多的废弃赤泥，数量多、堆积严重、难以处理是最为基本的现状问题。为避免赤泥造成环境污染，可通过将其与多种添加剂混合的方式开发出一种可被应用于煤矿填充的材料。因此，联系实际分析新型赤泥基充填材料的制备与性能是十分必要的。
一、赤泥概述
赤泥是制铝工业所产生的工业废弃物，因其外观呈红色而被命名为赤泥。根据有关数据显示，每1 t氧化铝生产可产生当生1.0～1.8 t的赤泥，数量较多，目前在全世界范围赤泥的年排放量可高达7000万t，我国在生产过程中排放的赤泥数量在6000万t。可见，如何较好处理赤泥堆积问题已经成为现下社会与行业普遍关注的重要问题。在问题解决中，受氧化铝类企业自身地理条件等的影响，仅有少量赤泥可被应用于水泥生产，大多数赤泥只能通过堆存的方式进行处理。随着科技发展，有关赤泥无害化处理的相关研究受到极大重视。由于赤泥氧化物中含有CaO、SiO 2等物质，因此经过有效处理可与粉煤灰、矿渣等材料进行掺和，是免烧砖的重要材料。不仅如此，也有专家学者经过研究后表明，赤泥对于混合体系活性有着较好的刺激作用，按照这一思路将一定材料与赤泥混合，并验证其性能，发现其早期强度较高，可被应用于矿山充填。这也就说明赤泥本身具有较高的应用价值，以有效方式开发成多种类材料不仅可以解决赤泥污染与过量堆积的情况，还能降低原材料成本，实现废弃物的有效利用，具有较好发展前景。
二、新型赤泥基充填材料的制备方法
新型赤泥基充填材料的制备是一个较为复杂的过程，在制备过程中需要分为两个部分来进行，A料的主要成分是硫铝酸盐水泥，B料主要成分为赤泥、激发剂、硬石膏，根据实验分析赤泥中含有的氧化物主要包括Al2O3、SiO2、CaO、NaO2、Fe2O3和TiO2。根据配方中各种材料的比例，分别混合A料与B料，B料混拌均匀的状态下，应呈现出暗红色。在制备过程中，应按照如下顺序进行：（1）水泥胶砂搅拌机为主要的搅拌机械，将已经按照一定比例配置好的A料、B料与水进行单浆拌和，料与水的比例应按照一定水灰比进行配置。搅拌过程应先低速再高速，低速搅拌2min，高速搅拌1min，当两种单浆顺利且均匀混合后即可停止搅拌。（2）在单浆搅拌结束后立刻混合，同样使用水泥胶砂搅拌机械设备，高速搅拌1min后再静置1min，使得混合浆液中的气泡能够被排出。（3）在A料与B料混合浆液搅拌至指定标准后，需要将其导入规格为40 mm×40mm×40mm的标准模具和维卡仪标准模具中，5min以后将浆料表面刮平，然后利用保鲜膜进行养护，在不同时间段内观察标准模具中制备样品的凝固情况，然后以表格的形式记录观察时间以及凝固情况，6h脱模样品，将其转移至水泥恒湿温养护箱内进行养护，要求温度控制在20℃，湿度超过95%，以这种工艺制作成的成品试块会呈现出砖黄色。
三、新型赤泥基充填材料的性能分析
在进行性能分析时，主要是从凝固时间、流动度、抗压强度几个维度进行。凝固时间主要是依据GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检测方法》，同时利用维卡仪标准模具，对已经制备完成的新型赤泥基充填材料的凝固时间进行测定；流动度主要是依据GB/T 2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》，对充填材料的扩散直径进行测量；抗压强度则是依据GB 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》，利用合适型号的压力测试机，对不同龄期的样品抗压强度进行测试。以上三项指标能够较好呈现赤泥基充填材料的特点，可较好表现出其性能。经过测量，赤泥基充填材料具有较好的流动度，凝结时间通常是在6h以上，且赤泥添加量具有可控性，但质量分数不能够超过10%～50%这一范围，成型材料早强快硬，初凝时间仅为25min，抗压强度1d可达8.4MPa，3d可达10.3MPa，7d可达12.3MPa。在实践中，这种充填材料对于赤泥本身具有较好的消纳作用，因此可以有效降低充填材料的生产成本，以上各项性能指标也能够较好达到矿用充填材料的各项要求，具有较好的发展前景。
通常情况下，赤泥添加量在10%～50%时，其性能会达到最佳状态。当赤泥添加量为30%和40%，充填材料的性能仍然较为理想，尤其是30%状态下的赤泥添加量，仅仅需要25min就可以完成初凝，经过测量抗压强度1d可达8.4MPa，3d可达10.3MPa，7d可达12.3MPa，此时的充填材料不仅可以消纳较多的赤泥，达成对赤泥有效处理的目的，同时其优异的成品材料性能也说明这种材料能被较好应用于各类矿的填充。当成型材料达到14d后需要进行封膜浸渍试验，发现浸出的液体pH数值在6，说明其中的部分有害物质被中和，碱性物质得到较好固化，及时用于采矿填充也不会产生新的污染，说明这一产品本身具有较好的环保性能。另外，由于这种充填材料，是充分利用废弃赤泥，与其他添加剂制备而成本的，因此可以有效降低充填材料的成本，增加了赤泥的应用价值，实现废弃物的有效利用，对于降低充填材料生产成本、企业采矿成本等均有着重要意义，从而形成良性循环，实现可持续发展。
结束语
综上所述，随着我国经济快速发展各行业发展尤其迅速，赤泥作为制铝工业发展下所产生的废弃物，每年有高达6000万t的赤泥被对方筑坝堆存，占用空间较大，如何处理成为一大难题。经过研究，以赤泥为基底混合其他物质，能够形成一种新型的矿山充填材料，不仅可以对赤泥进行较好处理，还能减少矿山充填材料成本，对于资源有效利用以及产业发展均有着较好的促进作用。通过对制备好的赤泥基充填材料的性能进行分析，可发现其流动度、抗压强度、凝结时间均能较好满足矿山充填需求，具有广阔的发展前景。
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作者简介：杨常青（2003-），男，汉族，山东省海阳市人，本科在读，单位：山东理工大学建筑工程与空间信息学院，研究方向：土木工程
