中國粉體網訊 赤泥是在提取氧化鋁過程中產生的強堿性廢渣。赤泥堿性強、鹽分高、具有放射性等特點制約了綜合利用過程，尚未有經濟有效的大規模處置及綜合利用技術，致使全球利用率不足10%。挑戰世界性難題，赤泥綜合利用有望成為氧化鋁下一個利潤風口。
一、赤泥的產生與危害
赤泥是氧化鋁生產過程中，鋁土礦在強堿浸出時，由于礦石中的鐵、鈦等雜質與大部分的硅不溶解而形成的固體廢渣，因多呈紅色或褐色而得名。按照氧化鋁生產方法的不同，赤泥可分為3類：拜耳法赤泥、燒結法赤泥和混聯法赤泥。其中拜耳法是生產氧化鋁的主要方法，其產量占全球氧化鋁總產量的90%以上。
典型拜耳法氧化鋁生產工藝過程中赤泥的形成
赤泥的堆放不僅占用土地和農田，污染土壤、水資源和大氣，腐蝕建筑物和構筑物表面，甚至對環境造成放射性污染，而且還會造成其中有用組分的嚴重浪費。對此，如何解決氧化鋁赤泥綜合利用這一世界性難題，已引起世界各國的重視，而且有望扛起氧化鋁下一個利潤風口的大旗。
二、赤泥規模化利用迎來重大機遇
赤泥的產出量，不僅跟生產方法、技術水平有關，還會因礦石品位而異。按現有工藝和鋁土礦組成，每生產1t氧化鋁，將產生1.0～2.5t赤泥。我國是氧化鋁生產大國，2019年中國氧化鋁產量約為7247.4萬噸，按每生產1噸氧化鋁產生1.5噸赤泥計算，赤泥年排放量達到1億噸左右。依據《2019-2020年中國大宗工業固體廢物綜合利用產業發展報告》等分析，2020年赤泥綜合利用量為849萬噸，綜合利用率僅為8%，不到一成。這距離“十三五”時期提出的“到2020年赤泥綜合利用率提高到10%”的政策目標還存在一定差距。
隨著赤泥產出量的日益增加，以及人們對環境問題的不斷重視，最大限度地綜合利用赤泥，限制赤泥的危害，已迫在眉睫。這也是“十四五”時期，推進工業綠色發展需要解決的一項重要任務。新形勢下，隨著法律法規、政策、技術、環境等條件的變化，當前赤泥綜合利用處于突破規模化利用的關鍵時期。
三、赤泥的綜合利用
3.1制備工業建筑材料
由于赤泥中含有大量的SiO2、CaO以及鋁硅酸鹽，具有較好的水硬活性，故可將其用于建筑行業。
制備水泥
以赤泥為主要原料制備水泥或將其作為添加劑活化水泥，所得到的產品的抗壓強度等性能均優于普通水泥。我國山東鋁廠建成了綜合利用赤泥的大型水泥廠，水泥原料中赤泥的用料比例為20.0%~38.5%，每噸水泥可資源化利用200~420kg赤泥，產出赤泥的綜合利用率30%~55%。
制備磚
赤泥因具有一定的膠凝活性且能夠激發粉煤灰、礦渣等材料的活性而具備制備免燒磚的條件。王偉廣等利用赤泥、粉煤灰和骨料制得了抗壓強度為21.35MPa的赤泥免燒磚。尹國勛等在赤泥與煤矸石質量配合比為20∶80，燒結溫度為1100℃，成型壓力為6MPa，保溫2h的條件下，得到滿足GB5101-2003要求的燒結磚。
制備微晶玻璃
陳朝鐵以46%赤泥和48%粉煤灰為原料，在880℃核化2h，1160℃晶化2h情況下，制備出了滿足JCT872—2000《建筑裝飾用微晶玻璃》標準的微晶玻璃。通過分析，采用赤泥燒結法和熔融法均可制備彎曲強度高、硬度較好以及耐酸耐堿性優良的微晶玻璃，但能耗高且存在著堿性與放射性較高的問題。
3.2環保功能材料
治理廢氣
赤泥因其較大的比表面積和較高含量的固硫成分（CaO、MgO、Na2O及Fe2O3、Al2O3等），能夠有效地吸附SO2、NO2、H2S等污染氣體，可代替石灰等材料處理廢氣。韓敏芳等利用拜耳法赤泥捕集吸附CO2，同時達到赤泥脫堿的目的，在最佳試驗條件下每克赤泥可吸附0.0263g的CO2，同時拜耳法赤泥的最大脫堿率為42.43%。
治理污染廢水
赤泥可以作為一種廉價吸附劑吸附廢水中的氟化物、砷、PO43-及放射性元素等，從而達到凈化廢水的效果。曾佳佳等以某赤泥為原料，通過焙燒的方法將其改性，并應用于含鉻廢水中Cr6+的吸附，考察了不同因素對改性赤泥去除Cr6+的影響。試驗結果表明，在最佳的條件下，Cr6+去除率可達到97.63%。
在對廢水中有害物質吸附的過程中，由于赤泥的微細粒度、復雜的組成和有毒有害物質的存在勢必會影響水的濁度和毒性。所以，需對赤泥進行有效的活化和改性處理后，再用來凈化廢水。
修復土壤
Zhou等以赤泥和堆肥為原料研究了其對土壤重金屬離子的修復效果。結果表明，赤泥和堆肥可降低土壤中Cu，Zn，Cd，Pb等重金屬的含量，該技術適用于被重金屬污染土壤的原位修正。
3.3制備新型功能材料
赤泥聚氯乙烯
近年來，在赤泥功能材料利用方面發展起來一種新型高分子材料—赤泥聚氯乙烯（赤泥PVC），它由赤泥填充PVC樹脂制備而成。由于赤泥的化學成分、結構、粒級分布、比表面積和粒子間的結合力等特點，使得赤泥的性能優于一般常規塑料填料，所以赤泥PVC的多項性能優于普通PVC，赤泥較強的耐熱、抗老化性，使赤泥PVC的壽命高達普通PVC的2到3倍；赤泥良好的流動性，使得赤泥PVC制品擁有較好的流動性；此外，赤泥PVC還具有較好阻燃性，可用來制備赤泥塑料太陽能熱水器、塑料建筑材料等。
微孔鋁硅鈣隔熱材料
中國鋁業股份有限公司將赤泥、粉煤灰、水泥、石灰、石膏等粉體材料加入水中攪拌，同時加入相當于粉體材料的重量0-0.5%的減水劑，攪拌均勻成漿體后在常壓下發泡，然后在高壓下蒸養，然后制成了微孔鋁硅鈣隔熱材料。此方法操作簡單，重復性好。
3.4有價元素回收利用
赤泥中常含有多種有價金屬，主要包括鐵、鋁、鈦、釩、鈧及稀土元素等，可作為潛在資源加以回收利用。如何在不產生二次污染的情況，有效、經濟地提取并富集其中的有價元素，是赤泥提取有價元素的關鍵所在。
赤泥中主要的有價金屬回收工藝
回收有價金屬主要分為火法冶金和濕法冶金，其中，火法冶金早在多年前就被國外學者提出，并已有較為成熟的工藝，優點是可以分步回收鐵、鋁、鈦、鈧等金屬，但其具有耗能高，工藝復雜，產生大量廢氣造成二次污染等缺點，不符合綠色環保的理念。濕法冶金通常包括預處理，酸浸，溶劑萃取，沉淀和煅燒等步驟，優點是簡化工藝流程、節約能源，更安全環保。但由于赤泥高堿性，存在酸耗量大、雜質元素共同浸出、干擾后續分離、廢酸難處理等缺點。對此可以采用水浸或焙燒減小耗酸量，并選用合適的分離純化工藝提高目標金屬回收率。其次，根據廢酸的物理化學性質進行再回收利用。
3.5在其他方面的應用
生產陶瓷
利用赤泥可以生產釉面多孔陶瓷濾球、陶粒石油支撐劑等符合國家標準的產品。這對赤泥的綜合利用來說是一個突破性的進展。如王萍等利用赤泥，配合煤矸石、粉煤灰等制備陶粒，由于赤泥中CaO、Na2O、Fe2O3含量高，SiO2、Al2O3含量低，所以以赤泥為原料制成的陶粒，膨脹倍數小，容重偏大，膨脹溫度范圍較窄。
作為共還原工藝中的添加劑
赤泥作為共還原工藝中的添加劑可降低生產成本，同時可回收赤泥中的鐵，經還原得到的鎳鐵產品可直接作為不銹鋼的原料，還可實現低品位紅土鎳礦和赤泥的全資源化利用；此外，也給赤泥與各種難處理鐵礦石共還原提供了思路，具有十分廣闊的前景。
制備充填料和氫化反應催化劑
燕昭利等綜述了赤泥作為氫化催化劑被用于煤、生物質、油頁巖、某些有機化合物和石油渣油的加氫飽和反應，并與其他鐵系催化劑和商業催化劑進行了比較分析，指出拜耳法赤泥是現有商業催化劑的一種良好替代品。
小結
赤泥的綜合利用屬于世界性的難題。目前，對赤泥的處理一是將其作為原料整體加以利用，二是提取其中的有用成分，但由于赤泥的特殊性質，在其綜合利用方面還存在不少問題。如利用赤泥制備建筑材料雖然性能較好，但利用率較低、成本高，存在堿性與放射性較高的弊端；赤泥在環保中的應用可將赤泥變廢為寶，解決部分環境問題，但流程復雜，且對于吸附了廢氣和重金屬的赤泥仍無法利用；從赤泥中提取有價金屬元素工藝復雜，大多停留在實驗室階段。
赤泥的綜合利用，是氧化鋁行業發展過程中不可回避的難題，仍需各方做出大量努力，尤其需要突破關鍵技術難點。本著“系統化，零排放”的原則，研發聯合回收新技術，優化現有工藝，實現赤泥綜合回收利用的減量化、資源化和無害化。
參考資料：
柳曉等.赤泥的危害及其綜合利用研究現狀
吳世超等.赤泥綜合利用現狀及展望
王璐等.赤泥中有價金屬提取與綜合利用進展
趙琳等.氧化鋁赤泥的產生、危害及處置方式初探
李義偉等.赤泥綜合回收利用研究進展及展望
賽迪研究院.赤泥綜合利用正處于實現規模化利用的關鍵時期
元洲環保.重磅！我國氧化鋁固廢綜合利用發展情況
（中國粉體網編輯整理/黑金）
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