我國赤泥的特性及綜合利用現(xiàn)狀

劉翔宇

（中鋁山東環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，山東 淄博 255000）

赤泥是氧化鋁生產(chǎn)的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)1t氧化鋁就會有0.8t～1.7t左右的赤泥產(chǎn)生，赤泥產(chǎn)量巨大，據(jù)估計全球范圍內(nèi)赤泥堆存量已經(jīng)超過了27億t，我國赤泥堆存主要分布在山東、河南、廣西、山西等地。赤泥的堆存不僅占用大量土地和農(nóng)田，還會帶來地下水污染、土壤鹽堿化、揚塵污染等一系列環(huán)境問題。隨著人們環(huán)保意識的增強，赤泥資源的開發(fā)利用已引起人們的普遍關(guān)注。

1 赤泥的基本性質(zhì)

赤泥是鋁土礦提煉氧化鋁之后的剩余產(chǎn)物，根據(jù)鋁土礦的種類和生產(chǎn)工藝不同導(dǎo)致了赤泥成分、性質(zhì)有著很大的不同。赤泥的主要成分是SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO等多種可再生利用的氧化物和金屬元素，赤泥分拜耳法和燒結(jié)法，其中燒結(jié)法赤泥較拜耳法鈣、硅含量高，且含有硅酸二鈣等一些活化成分，可以直接用于建材等行業(yè)，拜耳法赤泥鐵、鋁高，堿也較高，礦物組成上，拜耳法赤泥由水化石榴石、石英、赤鐵礦等組成。

2 赤泥的利用現(xiàn)狀

2.1 有價金屬的提取利用

赤泥中含有豐富的鐵、鋁、鈦、釩等有用金屬元素。在礦產(chǎn)資源日益缺乏的情況下，回收赤泥中的有用金屬顯得十分重要。梅賢功等[1]將廣西貴港拜耳法高鐵赤泥配入A型催化劑通過煤基直接還原制備海綿鐵，制得產(chǎn)品品位為91.79%，金屬化率為91.15%，達到了直接還原鐵的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以作為煉鋼原料。廖春發(fā)等[2]采用焦炭作為還原劑，經(jīng)過高溫焙燒，得到56.5%的鐵精礦。李愛民等[3]在低鐵拜耳法赤泥熔融態(tài)的形態(tài)上利用還原焙燒-磁選的工藝，回收赤泥里的鐵，實驗結(jié)果表明：熔融態(tài)的赤泥加入還原劑、添加劑（還原焙燒-磁選得到的鐵礦石全鐵品位達到了80.83%，回收率達到93.44%，達到了海綿鐵的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。范艷青[4]在焦比、熔煉時間、鈣鋁比、溫度分別為：20%、90min、2：0、1500℃的條件下，將赤泥還原熔煉，結(jié)果表明：金屬鐵回收率能達到99.4%以上，試驗所得的鐵水質(zhì)量符合煉鋼的生鐵標(biāo)準(zhǔn)。

王曉娟等[5]等從赤泥浸出液利用Cyanex272為載體的乳狀液膜法提取鈧的工藝，一次間歇式提取后鈧的提取率為90%，二次液膜提取后，鈧的回收率高達95%。肖金凱[6]通過淋濾實驗、酸處理和電子探針分析實驗證實：赤泥里的鈧即不存在于鋁硅酸鹽礦物質(zhì)中，又不屬于離子吸附型。

2.2 赤泥生產(chǎn)環(huán)境材料

姚珺等[7]將赤泥在600℃的條件下焙燒1h，再加3mol/L的鹽酸浸出3h，濾渣用碳酸鈉擴孔處理，赤泥改性后比表面積由原來的144.7m2/g提高到532.8m2/g，制備吸附劑效果顯著。吳建鋒等[8]在赤泥基多孔陶瓷綠球上涂覆Eu-Ce共摻雜納米TiO2膜來去除電鍍廢水中的As（V）離子。結(jié)果表明：浸漬10min、涂覆2次、550℃熱處理的赤泥修復(fù)材料對As（V）離子去除率能達到95.96%。

2.3 赤泥生產(chǎn)建筑材料

張彥娜等[9]利用化學(xué)活化和熱活化方法，將赤泥預(yù)處理后再與硅酸鹽水泥熟料配合的實驗結(jié)果表明，赤泥未經(jīng)任何處理摻入水泥時，水泥后期強度顯著降低，經(jīng)過特定化學(xué)方法處理和一定溫度煅燒處理的赤泥摻入后，后期強度得到明顯改善。任根寬[10]在赤泥中加入改性劑在750℃～800℃焙燒赤泥，使赤泥中活性低的γ型硅酸二鈣變?yōu)榛钚愿叩摩滦凸杷岫}。結(jié)果顯示，在水泥中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的混合材料，改性赤泥比赤泥用作混合材料制備的水泥后期強度提高很多。芋艷梅[11]將固硫灰渣、赤泥、脫硫石膏以不同摻量與熟料配制成砌筑水泥,測定其各項性能。結(jié)果表明,所配制的砌筑水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量、凝結(jié)時間、安定性及強度等各項指標(biāo)均符合砌筑水泥的要求。

王青濤[12]利用赤泥、建筑垃圾、拋光磚廢料和粘土制備出了輕質(zhì)高強保溫建筑材料：在赤泥用量為35%，發(fā)泡劑添加量為5%，燒結(jié)溫度為1100t時，制備樣品的體積密度、孔隙率、閉氣孔率和抗壓強度分別為0.26g/cm3、73.28%、90.52%、7.83MPa，樣品滿足輕質(zhì)保溫材料的要求。王瑞燕等[13]以強度級別A3.5、密度級別B06的加氣混凝土為設(shè)計目標(biāo)，研究了組成材料、養(yǎng)護制度對赤泥-粉煤灰加氣混凝土強度、密度的影響。結(jié)果表明，制備的加氣混凝土其強度和密度滿足加氣混凝土砌塊質(zhì)量要求。

2.4 赤泥生產(chǎn)輕質(zhì)蜂窩功能性材料

赤泥中的堿及部分重金屬氧化物，在高溫下具有一定的助熔作用，通常赤泥的熔點在1200℃～1250℃。如果以一定的助熔物誘導(dǎo)可以降低其熔化溫度，可以獲得低至860℃的熔化溫度。以適當(dāng)?shù)呐浞胶凸に?，?00℃以下，70min的熱周期，制造出了赤泥摻量70%的功能性蜂窩材料。

2.5 赤泥生產(chǎn)脫硫劑

張家明等[14]以燒結(jié)法赤泥和活性炭為原料，通過熱活化法制備活化赤泥脫硫劑，結(jié)果表明：活性炭和赤泥配比為1：20，熱活化溫度900℃，熱活化時長15min，當(dāng)ph值為4.5時，赤泥脫硫效果可達86.9%。脫硫后的赤泥脫硫劑具有較高的比表面積和發(fā)達的孔容，進一步提高了脫硫劑的性能。

3 赤泥利用的前景

除了赤泥生產(chǎn)建筑材料、環(huán)境材料，回收有價金屬之外，赤泥還可以用做塑料填料、填充料等。由于使用的礦石及生產(chǎn)工藝的不同，使赤泥成分、結(jié)構(gòu)組成存在很大差異，目前對赤泥的利用集中在建筑材料、環(huán)境治理、有價金屬回收等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的工藝比較成熟。赤泥的綜合利用不僅能夠促進氧化鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且還能解決資源浪費、環(huán)境惡化等問題，對我國的全面發(fā)展具有重要意義。