赤泥综合利用

铝冶炼废渣——赤泥的综合利用技术研究进展

姓名:解志锋

摘要：对于现今的氧化铝行业日益严重的赤泥（铝冶炼废渣）排放与堆存问题，本文主要介绍了赤泥的综合利用技术研究现状，了对其研究的一些成果以及存在的一些问题，并且展望了赤泥综合利用技术的发展前景。

关键词：铝冶炼废渣——赤泥；综合利用；技术现状

Research Progress integrated Utilization of Red Mud of the Aluminium Smelting Slag

XIE Zhi Feng

Abstract: It mainly introduces the technology of integrated utilization of red mud

research present situationfor solve the problem of the discharge and storage of red mud. insight into some of its research achievements and existing problems, and forecasting prospects the development of integrated utilization of red mud. Keywords: red mud of Aluminium; integrated utilization; current situation of technology

引言

赤泥（Red Mud）,亦称红泥。是铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。其主要化学成分见表：

Chemical composition of type of red mud

随着氧化铝工业的不断快速发展，然而其废渣——赤泥的排出量日渐增多。对于赤泥的综合利用，国内外很多专家学者做了大量的研究工作，但到目前为止尚未有一个较好的处理办法，大多是筑坝堆放，一方面，赤泥的堆放需要占用大量的土地，破坏周围环境；另一方面，高碱性的赤泥在雨季易于渗透进入地下水源，污染群众生产、生活用水。因此，赤泥的综合利用对于我们的研究具有重大意义。

一、赤泥综合利用技术研究现状

1. 建筑材料

1.1利用赤泥生产水泥

在矿物组成上，烧结法赤泥由2CaO·SiO2、Fe2O3·xH2O、3CaO·Al2O3·x SiO2·yH2O、Na2O·Al2O3·2SiO2、Na2O·Al2O3·7SiO2·2H2O等组成，与硅酸盐水泥类似，为此赤泥可作为生产水泥的原料，并且已取得了一定成效。山东铝厂采用湿法生产工艺生产抗折强度高、早期抗压强度高、增进率低以及抗硫酸盐侵蚀性能好的425#、525#普通硅酸盐水泥以及出口东南亚的抗硫酸水泥、油井水泥等[1]。

但是赤泥生产水泥存在赤泥碱性含量偏高，难以生产低碱水泥和需要对赤泥进行净洗过虑处理等问题。目前，国内生产水泥的工艺有待进一步探讨研究和改进完善。

1.2 赤泥路基材料的研究开发

国内外实践表明，用赤泥可生产出多种型号的水泥[2-4]。任冬梅[ 5]综合评述了利用赤泥生产水泥的研究进展。

赤泥作道路材料是另一种赤泥消耗量较大的应用方式。研究发现[6]，2004 年中铝公司某企业通过产学研合作方式,以烧结法赤泥、粉煤灰、石灰等为主要原料, 确定了赤泥作路基材料的基本配方和施工方案, 于2005年修建了一条4km长的赤泥路基示范性路段,达到了石灰稳定土的一级和高速路的强度要求。这是国内第一条在实际公路工程中应用的烧结法赤泥路面基层工程, 总共消耗烧结法赤泥2 万余吨, 是近年来赤泥使用量最大的应用工程。截至现在一直正常使用。2008年该企业与当地公路部门合作再次作为路基材料修建了500m长的公路, 已检测指标基本合格。赤泥作路基材料不仅成本低廉、性能优良,还可节省大量的黄土资源,具有广阔的市场应用前景。

1.3 赤泥免烧砖

利用赤泥为主要原料可以生产多种砖。邢国[7]、杨爱萍[8]、张培新[9]、Nevin Y[10]分别报道了利用赤泥生产免蒸烧砖、粉煤灰砖、黑色颗粒料装饰砖和陶瓷釉

面砖。以烧结法赤泥制备釉面砖为例,其主要工艺过程为：原料预加工→配料→料浆制备( 加稀释剂) →喷雾干燥→压型→干燥→施釉→煅烧→成品。该法生产的陶瓷釉面砖, 以赤泥为主要原料, 取代了传统的陶瓷原料,不但可以降低原材料费用, 而且具有极大的环保意义。赤泥在建材工业中还可以生产玻璃、塑料填料等。但是在赤泥的应用中,必须注意赤泥本身含有碱液,有的赤泥中还含有放射性元素, 这些都直接危害人体健康。

作为国家“十一五”科技攻关项目,2007年开展了“赤泥作新型墙材研究”, 研制成功并工业生产出赤泥粉煤灰烧结砖。

该产品以赤泥、粉煤灰、煤矸石为原料,经预混、陈化、混合搅拌、挤出成型、切坯、烘干、烧结等系列工艺, 制成烧结砖,实现了制砖不用土,烧砖不用煤,节约了煤炭资源和土地资源,填补了国内废渣综合利用的空白。烧结砖符合优等品的指标要求。样品质量经权威部门测试,各项指标均符合烧结砖标准GB13544- 92)。但当时由于投入大、经济效益差等因素，该项目没有继续产业化。2010年企业在属地建委墙改办的协助下,分别进行了烧结法赤泥及拜耳法赤泥烧结砖的工业试生产,从目前初步检测结果看,无论是烧结法赤泥还是拜耳法赤泥,当赤泥掺加量小30%时,均能够烧出符合国家烧结普通砖标准(GB5101- 2003)的烧结砖。

赤泥粉煤灰免烧砖研究的工作正在开发中，2011年中铝公司某企业通过建立博士后工作站的形式与国内知名大学合作开展赤泥免烧砖新型墙体材料的技术研究,即利用烧结法赤泥、粉煤灰、矿山排放废石硝或建筑用砂为主要原料,其总用量不低于85%,在石灰、石膏等胶结作用配合下,经预混、陈化、轮碾搅拌、压制成型等工艺处理后,砖坯自然养护15-28 天后达到终强度。赤泥粉煤灰免烧砖的性能达到MU15 级优等品免烧砖( 参照GB11945- 1999)的标准要求。但由于未能解决免烧砖的“泛霜”现象,该项目也没有继续产业化。

1.4 赤泥在废水净化中的作用

由于工业排污量的急剧上升,水体中污染物严重超标,已成为当前严峻的环境污染问题。赤泥颗粒对水体中的Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ni2+、Cr6+、Cd2+等重金属离子具有较好的吸附作用。Lopez[11] 用赤泥与硬石膏的混合物加水制成在水溶液中稳定性好的集料,这种集料对重金属离子吸附性能较强,48h 的最大吸附为: