加快赤泥綠色利用的思考

項目專家 劉祥民

赤泥是氧化鋁工業(yè)產生的主要副產物，粒度較細，組成復雜，主要含有鋁、鈉、鐵、鈣、硅、鈦等，各元素相對含量因礦石產地和工藝方法不同而有所差別。與普通鋁硅酸鹽固廢相比，赤泥的強堿性是綜合利用難度較大的主要因素。目前全球赤泥以安全堆存為主，隨著全球氧化鋁工業(yè)快速發(fā)展，赤泥已成為影響鋁工業(yè)健康發(fā)展的重要課題之一，大規(guī)模綠色利用赤泥得到社會各界密切關注。

從歷史上看，赤泥綜合利用的研究起步并不晚。一百多年前，德國科學家就發(fā)現(xiàn)硅鋁酸鹽膠凝材料的可行性，1978年，法國科學家成功制作鋁硅酸鹽地聚物，國際材料與結構研究實驗聯(lián)合會開展了這一成果應用的嘗試，由于原料供應鏈的市場慣性及缺乏相應的外加劑等問題，一直沒有投入工業(yè)化生產。我國最早以聯(lián)合法生產氧化鋁企業(yè)如山東鋁廠、鄭州鋁廠都配套建設了水泥廠，與氧化鋁生產同步開展赤泥作為建材原料的工業(yè)實踐。近年來，在中國有色金屬工業(yè)協(xié)會及國際鋁協(xié)的推動下，中外科學家和實業(yè)家做了大量工作，俄羅斯、巴西、印度、澳大利亞、挪威等國家，以力拓為代表的大型企業(yè)集團積極行動，中外企業(yè)聯(lián)合推動赤泥在基體材料、建筑材料、功能材料等方面研究和應用，取得了諸多進展，特別是我國氧化鋁企業(yè)立足前端減量化、中端無害化、末端資源化（以下簡稱“三化”），在有價元素提取、膠凝材料、交通建筑材料、粉體材料等領域取得了長足發(fā)展。

我國現(xiàn)有氧化鋁企業(yè)50 余家，近年來每年赤泥產生量超過1億噸。2022年，氧化鋁產量約為0.82 億噸，赤泥產生量約為1.05 億噸，其中，黃河流域省份赤泥產生量近0.7 億噸；截至2022 年年底，赤泥產生量累計約為13億噸，赤泥綜合利用量約為0.54億噸，堆存量約為12.46億噸。

我國作為全球鋁工業(yè)大國，一直是推動鋁工業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的重要力量;在習近平新時代中國特色社會主義思想指引下，我國政府高度重視資源綜合利用產業(yè)發(fā)展，出臺了系列政策，組織開展示范項目建設等工作，各地也陸續(xù)出臺相關政策規(guī)劃，大力推動赤泥等資源綜合利用。社會各界積極行動，加大源頭減量、推進鋼鋁等跨行業(yè)協(xié)同等實質性綜合利用。

基礎研究進一步夯實，“鋁土礦拜耳法溶出赤泥源頭減量技術及大規(guī)模示范”等相關課題已列入國家重點科技專項并啟動；“電石渣代替石灰工藝技術研究與應用”“拜耳法赤泥低碳低鈣綜合利用新技術開發(fā)及應用”等新技術引領了行業(yè)發(fā)展；“赤泥等工業(yè)固廢協(xié)同材料化全組分利用研究與實踐”“氧化鋁赤泥深度選鐵技術研究及應用”等關鍵技術成果獲獎；“赤泥分質降堿工藝技術”“燒結法配置工藝技術”兩項赤泥綜合利用工藝技術入選《國家工業(yè)資源綜合利用先進適用工藝技術設備目錄》。

大規(guī)模低成本應用的方向基本形成，山東、廣西、河南等地大規(guī)模利用示范項目建成投產，典型模式彰顯特色，政策法規(guī)逐步完善，標準體系正在建立，專利成果不斷涌現(xiàn)，赤泥利用指標體系及信息數(shù)據(jù)庫初步建立，利用量快速增長。2022年，我國赤泥利用量約為800萬噸，綜合利用率為7.6%，較2021年增長近40%，主要用在選鐵、建材、路基材料等領域，其中，選鐵等元素提取占比61%，水泥摻配料等膠凝材料占比25%，路基材料等路用材料占比7%，陶瓷、陶粒等建陶材料雖只占比5%，與占比2%的硅鐵粉、氧化鐵粉、高鋁鈣粉等粉體材料絕對量連續(xù)翻番增長。

現(xiàn)狀分析

受關鍵技術、競爭優(yōu)勢、政策法規(guī)、社會氛圍等因素影響，赤泥應用速度滯后于氧化鋁發(fā)展速度，全球赤泥積累量將長期處于較高水平。

從關鍵技術上看，赤泥利用的理論研究引領作用突出，基本形成了多個大規(guī)模低成本應用的重點領域，但多數(shù)成果的實際應用處在起步階段，各領域都存在技術系統(tǒng)提升的需要。如選鐵需突破成本的挑戰(zhàn)；路用材料產品亟待加強標準化體系化建設；膠凝材料和建材化利用需解決脫（固）堿便捷工程化的難題，加強外加劑的研究和多固廢協(xié)同耦合計算模型設計，赤泥規(guī)模化系列化利用正處于“瓶頸”突破的“前夜”。

從競爭優(yōu)勢上看，赤泥綠色利用項目投資回收周期長、對資本吸引力不夠。與傳統(tǒng)材料相比，由于赤泥產品附加值低，難以形成明顯優(yōu)勢；赤泥產出區(qū)域集中，物流成本決定了其應用半徑。

從政策法規(guī)上看，推動赤泥綜合利用的政策法規(guī)多數(shù)是引導性的，并未充分考慮赤泥等大宗復雜難用固廢的特殊性、針對性，對已有政策的解釋和執(zhí)行不一致；相關標準體系不完善、產品命名缺少規(guī)范，設計施工缺乏相應規(guī)程工法，赤泥綠色綜合利用還需開展一系列民主性、強制性、科學性、穩(wěn)定性工作。

從社會氛圍上看，跨界交流、協(xié)作少，公眾對赤泥利用產品的安全性仍然存有疑慮，社會認可度不統(tǒng)一；跨行業(yè)應用存在壁壘，協(xié)同應用難度大，擴大應用受挫多，跨行業(yè)及潛在用戶認可存在較多障礙。

發(fā)展建議

世界百年未有之大變局，意味著要接受百年未有之挑戰(zhàn)、解決百年未曾解決的難題，我們首先應該著手解決“赤泥零排放”這個重大長遠課題。建議構建全球化的赤泥綠色利用產業(yè)體系，以解決赤泥綠色利用產業(yè)化動力。多方努力、長期堅持，按照“三化”的全產業(yè)鏈系統(tǒng)理念，以推動赤泥產業(yè)化利用為核心，因企施策、協(xié)同耦合、多措并舉、就近消納，科技政策雙管齊下，跨界協(xié)作創(chuàng)新發(fā)展模式，加快赤泥綠色利用。建議從2024年起，開展三年行動計劃，制定行動目標，出臺更為積極的政策，實施針對應用的重點專項行動，系統(tǒng)地提高赤泥綜合利用水平。

因地制宜、因企施策。一是明確處理原則，基于區(qū)域產業(yè)特色、固廢資源特點和減污降碳協(xié)同增效的集群產業(yè)發(fā)展路徑，對新、老赤泥進行分類處理，穩(wěn)步提高綜合利用能力。二是“廢料變原料、原料變產品”，新增赤泥根據(jù)礦石來源和工藝方法進行科學分類，按照“三化”原則利用現(xiàn)有的大工業(yè)產業(yè)體系“嫁接”、變成產品做到“從大工業(yè)來，到大工業(yè)去”的思路，依靠技術進步做好赤泥源頭減量；從鋁土礦采購等原材料進廠環(huán)節(jié)把關配好礦，從物料破碎、工藝配料等生產流程環(huán)節(jié)把關配好料，以控制赤泥中鉻等重金屬元素含量標準，通過脫堿或固堿、脫水等預處理實現(xiàn)赤泥滿足固廢標準達標排放，實現(xiàn)無害化；通過采用現(xiàn)有五大應用領域技術路線和技術迭代提升，選擇針對性固廢，對不同類型的赤泥進行分類協(xié)同耦合利用，把赤泥做成標準化的產品或者商品，變固廢為資源，實現(xiàn)資源化。尤其要積極開展綠色建材產品認證、大規(guī)模產業(yè)化示范和工程建設，鼓勵采用海外礦赤泥選鐵后的尾渣與其他多固廢協(xié)同耦合生產地聚物、裝配式建材、復合材料等，在赤泥產出集中地生產赤泥基產品并大規(guī)模應用于工程領域。如在山東省生產路用材料修路，在廣西、云南等地協(xié)同甘蔗濾泥等固廢協(xié)同耦合后土壤化利用，在河南協(xié)同秸稈等固廢耦合后修路和礦山修復等。三是“變堆場為綠地，變山溝為林場”，對存量赤泥堆場采取原位修復等技術，開發(fā)利用成草地、林地或工業(yè)用地，研究探索建設光伏項目等。

協(xié)同耦合、多措并舉。一是探索建立上下游長期合作模式，氧化鋁行業(yè)產生赤泥，而消納和利用赤泥則需要多個行業(yè)密切配合。氧化鋁企業(yè)要起表率作用，秉持開放心態(tài)，引入合作機制，因地制宜聯(lián)合優(yōu)勢市場主體，主動介紹赤泥的性質、規(guī)模和應用環(huán)境，為下游企業(yè)創(chuàng)造發(fā)展環(huán)境、提供穩(wěn)定原料，充分發(fā)揮其產品銷售能力，借助其渠道優(yōu)勢。二是建立“命運共同體”合力組織攻關，多行業(yè)聯(lián)動、跨專業(yè)配合，多固廢協(xié)同耦合。圍繞赤泥產品的應用市場，充分發(fā)揮國際組織、各國政府、行業(yè)協(xié)會、大型企業(yè)和專業(yè)機構作用，相關行業(yè)聯(lián)合推動，形成上中下游聯(lián)合體，構建命運共同體，開展全球化聯(lián)合攻關，建設赤泥多元素提取、全量化利用、分質利用、復合材料、回填材料、建陶材料、土壤調理劑制備和選鐵、脫堿、筑路、場坪、礦坑回填、井下充填、鹽堿地改良、污染土壤修復等鋼鐵、交通、建筑、市政、礦山、土地、水利、港口等工程示范項目應用，加快創(chuàng)新成果全球化轉化和共享。三是共同促進標準體系研究、制定和互認，加強對赤泥綠色利用的共性技術、基礎管理、產品標準等基本條件和工藝設計、設備選型等基本要素的研究，健全赤泥綠色利用全過程標準體系，強化與應用領域標準間銜接，開展赤泥綠色利用分類評估，提高強制性標準占比。

政策扶持、加快利用。一是通過制度創(chuàng)新推動赤泥大規(guī)模低成本應用，建議政府建立跨行業(yè)督導機制，從全局整體高質量發(fā)展出發(fā)，開展赤泥跨行業(yè)綠色利用定期協(xié)調協(xié)商，形成全社會重視和主動配合赤泥綜合利用的氛圍。二是通過政策創(chuàng)新推動赤泥大規(guī)模低成本應用，針對赤泥等復雜難用工業(yè)固廢，制定實施一定期限內差異化、針對性更強的專項扶持政策并監(jiān)督嚴格執(zhí)行到位，設立赤泥綠色利用專項基金，增強赤泥綜合利用產業(yè)對社會資本的影響力，加大對聯(lián)合攻關項目等資金支持力度；從招投標、保險、資金、稅收等方面，加大支持赤泥綠色利用首臺（套）重大技術裝備以及產品、技術裝備研發(fā)、推廣應用力度，政府采購和項目建設同等條件下必須采用赤泥產品和裝備。三是通過運營模式創(chuàng)新推動赤泥大規(guī)模低成本應用，探討按照“誰產生誰治理”原則建立政策倒逼機制，對氧化鋁企業(yè)逐步實施“以用定產”，根據(jù)企業(yè)赤泥綜合利用率決定其氧化鋁許可產量，或采取其他相應的措施；督促氧化鋁企業(yè)落實“三化”理念，加快技術升級，強化生產管理，突破復雜難用綜合利用技術。

行動計劃

加快赤泥綠色利用，建議從培養(yǎng)產品體系、發(fā)展系統(tǒng)性產業(yè)和建立全球創(chuàng)新聯(lián)盟等方面，制定實施三年行動計劃，解決“攔路虎”，暢通各環(huán)節(jié)，提升綜合利用水平。

培養(yǎng)赤泥基生態(tài)產品體系。一是產品引領，按照“三化”理念，突破技術、行業(yè)、企業(yè)、政策、標準等障礙，在赤泥重點應用領域分別建設典型示范工程，加快推進規(guī)模化、高值化利用，培養(yǎng)粉體材料、有價元素提取、膠凝材料、路用材料、建陶材料五大領域赤泥基生態(tài)產品體系。二是科技賦能，形成上下游聯(lián)合體、產學研用命運共同體，制訂近、中、遠期科技研發(fā)目標，減少分散性重復性研究，每年、每一階段組織開展聯(lián)合攻關項目并安排專項資金支持；加快建設赤泥綠色利用實驗室，設立關鍵技術研發(fā)專項，系統(tǒng)開展關鍵技術裝備攻關，賦能產業(yè)模式和路徑，開發(fā)具有市場競爭力的產品和應用場景，打造產業(yè)化示范項目和產業(yè)全生命周期創(chuàng)新生態(tài)體系。三是標準迭代，建立完善赤泥綜合利用技術規(guī)范和產品、工程建設標準，將赤泥作為原料標準化，形成赤泥基產品預處理、無害化處置、生產、產品、設計、施工、驗收、檢測、評價、使用維護、信息調查和碳減排核算等全過程標準體系，強化與下游應用領域標準之間的銜接，提升標準層級；修改相關標準，規(guī)范赤泥利用產品名稱，與稅收優(yōu)惠政策目錄進行對應；編制赤泥產品應用計價依據(jù)，發(fā)布赤泥產品造價信息。

建設赤泥綠色利用系統(tǒng)性產業(yè)。一是骨干企業(yè)帶動，充分發(fā)揮赤泥利用企業(yè)主觀能動性，培育選樹骨干企業(yè)并給予重點扶持，加大赤泥利用企業(yè)集團式發(fā)展和上市推動力度，支持打造赤泥綠色利用產業(yè)集團和在重要鋁工業(yè)地區(qū)設立基地，帶動全行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。二是產業(yè)園區(qū)示范，深入推進赤泥綠色利用產業(yè)園區(qū)建設，積極借鑒政府購買服務的“江陰-清華創(chuàng)新引領行動計劃”模式，探索形成基于區(qū)域產業(yè)特色、減污降碳協(xié)同增效的產業(yè)發(fā)展路徑，推動在赤泥重點產區(qū)建設百萬噸級綜合利用產業(yè)園區(qū)，提高對地區(qū)經濟發(fā)展的貢獻度。三是供應鏈體系構建，選擇成熟度高、經濟可行、規(guī)模化利用赤泥的典型技術與產品，創(chuàng)新合作模式，引領帶動產業(yè)體系集聚式發(fā)展，提升赤泥資源化協(xié)同利用水平；基于區(qū)域產業(yè)特色和赤泥特點，探索生態(tài)環(huán)境導向的開發(fā)模式等，構建赤泥跨產業(yè)循環(huán)鏈接、耦合共生的減污降碳協(xié)同增效利用格局，從而建立相對穩(wěn)定的產業(yè)鏈供應鏈體系。

建立全球赤泥綠色利用創(chuàng)新聯(lián)盟。一是納入“一帶一路”生態(tài)文明建設，氧化鋁的發(fā)展增量基本都在“一帶一路”沿線國家，充分挖掘赤泥資源化稟賦，規(guī)劃協(xié)同鋼鐵、建材、交通、住建、市政等重點應用行業(yè)需求為導向，及早聚焦技術集成和同步產業(yè)化應用具有重要意義；要密切全鏈條、多領域全球合作創(chuàng)新，發(fā)掘新的增長點，規(guī)范市場秩序，形成具有社會、環(huán)境、經濟價值的產業(yè)格局，打造跨行業(yè)、跨區(qū)域全球化赤泥綠色利用產業(yè)體系，定期舉辦國際論壇，深化國際交流合作。二是統(tǒng)一標準，牽頭開展國際赤泥綜合利用標準和碳減排規(guī)則的制定工作，做好國內赤泥綜合利用技術輸出，開拓赤泥基產品國際市場。三是共享數(shù)據(jù)庫，推動建設若干產業(yè)合作示范園區(qū)，推動研究成果在相關國家產業(yè)化，梳理形成典型示范項目匯編，編制典型應用場景和技術產品型譜名錄建設信息體系，建立赤泥綜合利用全球信息數(shù)據(jù)庫。