赤泥

赤泥

百科名片

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生 1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。

目录

简介
成分
物理性质
化学性质
资源化
技术攻克
废渣利用
烧结法
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简介

Red Mud， Bauxite Residue
亦称红泥,从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。铝土矿中铝含量高的，采用拜尔法炼铝，所产生的赤泥称拜尔法赤泥;铝土矿中铝含量低的,用烧结法或用烧结法和拜尔法联合炼铝，所产生的赤泥分
赤泥
别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生 1.0～2.0吨赤泥。中 国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。全世界每年产生的赤泥约7000万吨，我国每年产生的赤泥为3000万吨以上。大量的赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
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成分

赤泥矿物成分复杂，采用多种方法对其进行分析，主要有以下几种方法：偏光显微镜、扫描显微镜、差热分析仪、X衍射、化学全分析、红外吸收光谱和穆斯堡尔谱法等七种方法进行测定，其结果是赤泥的主要矿物为文石和方解石，含量为60%~65%，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。其矿物成分复杂，且不符合天然土的矿物组合。
在这些矿石中，文石、方解石和菱铁矿，既是骨架，又有一定的胶结作用；而针铁矿、三水铝石、蛋白石、水玻璃起胶结作用和填充作用。
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物理性质

赤泥的物理性质：颗粒直径0.088～0.25毫米,比重2.7～2.9，容重0.8～1.0，熔点1200～1250℃。
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化学性质

赤泥的pH值很高，其中：浸出液的pH值为12.1-13.0，氟化物含量11.5 mg?L-1-26.7 mg?L-1；赤泥的pH值为10.29-11.83，氟化物含量4.89 mg?L-1-8.6 mg?L-1。按GB 5058-85有色金属工业固体废物污染控制标准，因赤泥的pH值小于12.5，氟化物含量小于50 mg?L-1,故赤泥属于一般固体废渣。但赤泥附液pH值大于12.5，氟化物含量小于50 mg?L-1，污水综合排放划分为超标废水，因此，赤泥（含附液）属于有

害废渣（强碱性土）。
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资源化

中国金属学会、钢铁研究总院、北京科技大学、哈尔滨工业大学等科研院所的专家学者齐聚济南，对济钢集团 “铝厂废弃物——赤泥资源化开发利用”项目进行技术鉴定。通过查阅资料、技术分析和现场考察，专家认为，这一技术既利用了资源、消除了污染，又节省了土地占用，属国内外首创，达到国际先进水平。
赤泥是氧化铝生产过程中所产生的废弃物，每生产1吨氧化铝约产生赤泥1.5吨以上，由于此前中国国内外尚无有效的工业化处理方法，即使过去发达国家也多是排入海中，成为一道世界性环保难题。中国相关行业过去一般只能堆存，既占用了大量土地，又对土壤、水源、大气等造成污染。
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技术攻克

济钢技术人员经过1年多攻关，先后攻克选矿、冶炼工艺无害化等难关，形成发明专利3项
赤泥沉降絮凝剂
。采用他们发明的技术，可从铝土矿中熔出三氧化二铝，对排出的赤泥再进行选矿处理，提选出其中的铁矿物，有效用于钢铁冶炼，剩余物可制成免烧砖，用作建筑材料，基本做到了“吃干榨尽”。
济钢的发明，形成规模化工业生产条件，2008年上半年，济钢与合作企业利用赤泥开发生产炼钢脱硅剂5000多吨，新建的利用赤泥生产球团矿项目具备每年处理赤泥160万吨能力，通过减少赤泥排放量，每年可减缓土地占用约160亩，为铝厂减少赤泥堆存费4000万元，同时为钢厂增加效益4000多万元。由中国工程院院士殷瑞钰、张寿荣等专家组成的鉴定组认为，济钢集团这一创新是跨行业、跨专业的技术优化创新组合，经过1年的生产实践证明，具有良好的应用推广价值。
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废渣利用

借助赤泥高钙、高硅而低铁的特点，利用赤泥烧制水泥成为一条可喜的废渣利用途径。但是相对于赤泥巨大的排放量，有限的利用率仍然不能减缓赤泥给社会、环境带来的沉重负担。放眼 21纪，资源、能源、环境成为这个时代最大的问题 ,而工业废渣能否最大限度的利用又牵扯到这些问题的有效解决。所以，更加全面深入研究赤泥的特性，如何研制工业废渣类新型材料，充分有效的回收利用赤泥已经成为现阶段一项迫在眉睫的任务。
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烧结法

烧结法赤泥氧化钙含量高，适合制造建筑材料。中国在1963年开始用它作为普通水泥的生料。赤泥浆刚从氧化铝厂排出时液固比一般为3～4，先通过真空过滤机过滤，使赤泥浆含水率降至60％以下。一般
赤泥
采用三元组分（石灰石、赤泥、砂岩）配料，有时还配入铁粉，赤泥在生料中占25～35％。生料浆的煅烧工艺

与一般的普通水泥生产基本相同。用赤泥烧制的水泥熟料各率值为：石灰饱和系数KH=0.88～0.92,硅酸率n=2.0～2.2，铝率P =0.7～1.2。用赤泥生产的425号普通硅酸盐水泥,符合中国国家标准GB175-77中规定的技术要求。但由于近年来，国家对水泥中钠含量的限制，赤泥在水泥生产中的参量受到了一定的限制。
此外，烧结法赤泥还可用以生产油井水泥、赤泥硅酸盐水泥、赤泥硅钙肥料等。联合法赤泥的利用同烧结法赤泥相似。
40年代以来，许多国家就拜尔法赤泥的综合利用提出了几十种方法，但绝大多数没有达到工业生产的要求，主要是由于这种赤泥浆不易干燥,脱水能耗大。另外,这种赤泥中铁和碱的含量高，也不利于制造水泥。如用以炼铁，其中的碱会腐蚀炉衬的耐火材料，赤泥中的氧化钛还会使炉渣粘度增加，造成高炉操作困难等。近年来，拜耳法赤泥在我国赤泥总量中占的比例正在不断增加。据统计,目前我国每年排放赤泥约2000-3000万吨。
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危害

由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质等原因，对于赤泥的无害化利用一直难以进行。世界各国专家对赤泥的综合利用进行了大量的科学研究，但此类研究进展不大。因此，赤泥废渣的处理和综合利用成为一个世界性的大难题。而对赤泥的销纳主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，但随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量也日益增加，堆存处置所带来的一系列问题随之而出，造成了严重的环境问题。
外排
全世界每年排放赤泥约6000万吨，中国仅上述五大氧化铝厂，年排出的赤泥量就达600万吨，累积赤泥堆存量高达 5000万吨，而其利用率仅为15%左右。赤泥堆存不但需要一定的基建费用，而且占用大量土地，污染环境，并使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成资源的二次浪费，严重的阻碍了铝工业的可持续发展。氧化铝厂大都将赤泥输到堆场，筑坝湿法堆存，靠自然沉降分离使部分碱液回收利用。另一种方法是将赤泥干燥脱水后堆存，中国的平果铝业公司主要采用干法堆存，虽然减少了堆存量及可增加堆存的高度，但处理成本增加，并仍需占用土地，同时南方雨水充足，也容易造成土地碱化及水系的污染。
赤泥在堆放过程中除了占用大量土地外，还由于赤泥中的化学成分入渗土地易造成土地碱化、地下水污染，人们长期摄取这些物质，必然会影响身体健康。赤泥的主要污染物为碱、氟化物、钠及铝等，其含量较高，超过了中国国家规定的排放标准（ 《有色金属工业固体废物污染控制标准》 GB5058-85）。

由于赤泥中含有大量的强碱性化学物质，稀释10倍后其pH值仍为11.25-11.50(原土为12以上)，极高的pH值决定了赤泥对生物和金属、硅质材料的强烈腐蚀性。高碱度的污水渗入地下或进入地表水，使水体pH值升高，以致超出国家规定的相应标准，同时由于pH值的高低常常影响水中化合物的毒性，因此还会造成更为严重的水污染。一般认为碱含量为30-400 mg/L是公共水源的适合范围，而赤泥附液的碱度高达26348mg/L，如此高碱度的赤泥附液进入水体，其污染不言而语，赤泥对生态环境的不良影响必须给予高度的重视和认真的研究。堆存量不断增大的赤泥所造成的越来越严重的环境污染，已使赤泥综合利用成为炼铝工业一项急需解决的难题。
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污染治理

生产 1吨氧化铝要排出0.2~0.6吨赤泥。有的国家把赤泥排入海中，因含有碱等有害物质而污染海洋，危害渔业生产。有的在陆地堆放,占用农田，污染水系,干燥后随风飘扬，又污染大气。为了减少污染，赤泥堆场底部应铺设不透水层，在赤泥堆上面铺土种植植物。但积极合理的办法是开展综合利用，如用赤泥生产建筑材料、土壤改良剂(硅肥是继氮,磷,钾肥之后的第四大元素肥料,它对多种农作物具有较好的营养作用)，以及回收其中的金属等。目前，烧结法赤泥已利用起来。




拜耳法

所谓的拜耳法是因为是它是K.J.拜耳在1889-1892年提出而得名的，一百年来它已经有了许多改进，但仍然习惯地沿用着拜耳法这外名字。
拜耳法用在处理低硅铝土矿，特别是用在处理三水铝石型铝土矿时，流程简单，作业方便，产品质量高，其经济效果远非其它方法所能比美，目前全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上是用拜耳法生产的。
拜耳法包括两个主要的过程，也就拜耳提出的两项专利，一项是他发现氧化钠与氧化铝摩尔比为1.8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的氧化铝便可以呈氢氧化铝徐徐析出，直到其中氧化钠与氧化铝的摩尔比提高至6，已经析出了大部分氢氧化铝溶液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水和物，这也就是利用种分母液溶出铝土矿的过程，交替使用这两个过程就能够一批批地处理铝土矿，从中得出纯的氢氧化铝产品，构成所谓的拜耳法循环。
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