工業(yè)廢棄物赤泥的應(yīng)用

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

一、赤泥簡(jiǎn)介及其危害

赤泥是氧化鋁在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣，因含有大量氧化鐵面呈紅色，故被稱為赤泥。因礦石品位、生產(chǎn)方法和技術(shù)水平的不同，大約每生產(chǎn)1t氧化鋁要排放1.0～1.8 t的赤泥。據(jù)估計(jì)，全世界氧化鋁工業(yè)每年產(chǎn)生的赤泥超過(guò)6X107t,而我國(guó)赤泥累計(jì)堆積量已達(dá)幾億t，全部露天堆存，并且大部分堆場(chǎng)壩體用赤泥構(gòu)筑。目前，人們?nèi)找骊P(guān)注赤泥堆放給環(huán)境帶來(lái)的危害，例如赤泥的堆放不僅占用大量土地，耗費(fèi)較多的堆場(chǎng)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，面且存在于赤泥中的堿向地下滲透，造成地下水體和土壤污染。隨著赤泥產(chǎn)出量的日益增加和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，最大限度地限制赤泥的危害，多渠道地利用和改善赤泥，已迫在眉睫。

二、赤泥的物化性質(zhì)

赤泥是呈灰色和暗紅色粉狀物，顏色會(huì)隨含鐵量的不同發(fā)生變化，它是一種具有較大內(nèi)表面積多孔結(jié)構(gòu)，其比重2840～2870 g/m3，赤泥的含水量86.01 %～89.97%，飽和度94.4%-99.1%，持水量79.03%～93.23%;塑性指數(shù)17.0～30.0;粒徑d=0.075-0.005 mm的粒組，含量在90%左右;比表面積64.09～186.9 m2/g，孔隙比2.53～2.95。

赤泥的化學(xué)成分及礦物組成取決于含鋁礦物的成分、生產(chǎn)氧化鋁的方法和生產(chǎn)過(guò)程中添加劑的物質(zhì)成分，以及新生成的化合物的成分等。其主要化學(xué)成分見表1。

三、赤泥的綜合利用

赤泥的成分、性質(zhì)的差異，決定了不同的赤泥利用方法不同。赤泥及其附液具有強(qiáng)堿性，同時(shí)含有可再生利用的氧化物和多種有用金屬元素，成為赤泥再生利用的基礎(chǔ).赤泥中含有較高的CaO,SiO2，可用來(lái)生產(chǎn)硅酸鹽水泥及其它建材;利用其SiO2,Al203,CaO,Mg0的含量特征及少量的TiO2,MnO,Cr203可以生產(chǎn)特種玻璃;同時(shí)，赤泥中含有豐富的鐵、鈧、欽等有價(jià)金屬;赤泥具有強(qiáng)堿性及鐵礦物含量較高、顆粒分散性好、比表面積大、在溶液中穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。概括地說(shuō)，對(duì)赤泥的綜合處理有兩類辦法，一是將赤泥作為礦物原料，整體利用;二是提取其中有用組分，回收有價(jià)金屬。

四、赤泥作為礦物原料整體利用

(一)生產(chǎn)水泥

國(guó)內(nèi)外實(shí)踐表明，赤泥可生產(chǎn)出多種型號(hào)水泥。俄羅斯第聶伯鋁廠利用拜耳法赤泥生產(chǎn)水泥，生料中赤泥配比可達(dá)14%.我國(guó)山東鋁廠早在建廠初期就對(duì)赤泥綜合利用進(jìn)行了研究，在上世紀(jì)60年代初建成了綜合利用赤泥的大型水泥廠，利用燒結(jié)法赤泥生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，水泥生料中赤泥配比年平均為20%一38.5%，水泥的赤泥利用量為200420kg/t，產(chǎn)出赤泥的綜合利用率30%～55%。

(二)利用赤泥生產(chǎn)磚

利用赤泥為主要原料可以生產(chǎn)多種磚。以燒結(jié)法赤泥制備釉面磚為例，其主要工藝過(guò)程為:原料、預(yù)加工、配料、料漿制備(加稀釋劑)、噴霧、干燥、壓型、干燥、施釉、鍛燒、成品。

該法生產(chǎn)的陶瓷釉面磚，以赤泥為主要原料，取代了傳統(tǒng)的陶瓷原料，不但可以降低原材料費(fèi)用，面且具有極大的環(huán)保意義。

(三)利用赤泥生產(chǎn)加氣混凝土砌塊

當(dāng)前，加氣混凝土砌塊多為利用鈣質(zhì)材料和硅質(zhì)材料加水磨成料漿，并在高溫高壓的水熱條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成硅酸鹽托貝莫來(lái)石等膠結(jié)材料與集料結(jié)合起來(lái)和發(fā)氣劑反應(yīng)，形成具有均勻氣孔分布的輕質(zhì)整體，它是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的建筑墻體材料，孔隙率高達(dá)70%～80%。具有容重小、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，其抗壓強(qiáng)度為1.5～7.0 MPa，是一種有利于生態(tài)環(huán)境的墻體結(jié)構(gòu)材料。

利用赤泥為原料生產(chǎn)多孔硅酸鹽制品生產(chǎn)加氣混凝土砌塊，其容重、抗壓強(qiáng)度均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，最佳配比為:水泥15%、石灰12%～15%、赤泥35%～40%,硅砂33%～35%。赤泥加氣混凝土的生產(chǎn)工藝與其他加氣混凝土基本相同，且赤泥不需再次鍛燒，也不需再烘干，因此，其生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)工藝可行。赤泥加氣混凝土是加氣混凝土的新品種，已成為綜合利用赤泥的新途徑。

(四)赤泥路面基層材料

利用堆存的燒結(jié)法赤泥開發(fā)高等級(jí)的路面基層材料是一項(xiàng)被看好的大規(guī)模消耗赤泥的綜合利用技術(shù)?；邶R建召對(duì)赤泥道路材料的試驗(yàn)研究工作基礎(chǔ)上，淄博市淄川區(qū)修建了一條寬約15m、長(zhǎng)約4 km的赤泥路面基層材料公路。經(jīng)過(guò)淄博市交通局現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣，表明赤泥路面基層達(dá)到了石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土的一級(jí)和高速路的強(qiáng)度要求，為赤泥綜合利用技術(shù)推廣創(chuàng)造了良好的示范效應(yīng)。

(五)利用赤泥生產(chǎn)硅鈣復(fù)合肥

赤泥中除含有較高的Si,Ca,K,P等成分外，還含有數(shù)十種農(nóng)作物必需的微量元素.赤泥脫水后，在120～300 ℃烘干活化、并磨細(xì)至粒徑為90～150 um,即可配制硅鈣農(nóng)用肥。它可使植物形成硅化細(xì)胞，增強(qiáng)作物生理效能和抗逆性能，有效提高作物產(chǎn)量、改善糧食品質(zhì)，同時(shí)降低土壤酸性、作為基肥改良土壤。

山東鋁廠生產(chǎn)的硅鈣肥在濟(jì)寧等地的缺硅土壤中的實(shí)驗(yàn)表明，該肥對(duì)水稻、玉米、地瓜、花生等農(nóng)作物均有增產(chǎn)效果，一般為8%～10%。但目前對(duì)這一技術(shù)很少使用，其原因是長(zhǎng)期使用，容易引起滲漏，造成地下水污染。

五、赤泥中回收和提取有用成分

由于赤泥中含有一定的有價(jià)金屬盒非金屬元素，如含有大量的氧化鋁、氧化鐵、氧化硅、氧化鈣、氧化鋅等，此外還含有微量元素Ti,Ni,Cd,K,Pb,As等，是一種寶貴面豐富的二次資源，因此對(duì)赤泥中有價(jià)金屬和稀有稀土元素的回收具有重要的意義。

[1]練佳佳,唐慶杰,吳文榮,邵天旗,宋兵,曹建亮,馬名杰.赤泥在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用綜述[J].硅酸鹽通報(bào),2015,(11):3236-3242.

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