赤泥的综合利用及其环保功能

Ｎｉ“、ｐｂ２＋等重金属离子，Ｐｏ：一、Ｆ一等非金属有害物质，
及某些有机污染物：也可用于废水的脱色、澄清。 罗道成以粒径为０．１ｍｍ赤泥为原料，加入Ｈ：ＳＯ。， 升温通人０：并搅拌，然后在９０℃的恒温水浴中反应 ２ｈ，冷却、过滤，即得Ｆｅ（ｓ０。），，和Ａｌ：（ｓ０。），溶液，该 溶液与在一定酸度条件下聚合的硅酸混合，沉化２ｈ，即 得聚硅酸铁铝复合絮凝剂，它兼有聚铁絮凝剂和聚铝 絮凝剂的优点，具有工艺简单、投资少、净水效果好的 特点‘１３１。 由于赤泥物性组成复杂，在对废水有害物质的吸 附过程中，势必会对水的浊度和毒性有一定的影响，因 此赤泥在净化废水之前，还需进行必要的改性、活化处 理Ｃ１４］。 ３．３修复污染土壤 赤泥对受到重金属污染的土壤，有良好的环境修 复作用¨引。Ｌｏｍｂｉ的研究表明ｕ“，赤泥的施用，能显 著提高土壤中微生物的含量，降低土壤孔隙水、农作物 种子、叶子中的重金属含量。经修复后，孔隙水中ｚｎ 含量由原来的５０－－１００ｒａｇ几下降为５ｍｇ／Ｌ：莴苣中ｚｎ 含量由原来的３８３３ｐｐｍ下降为１１ｌｐｐｍ，Ｎｉ从３３３ｐｐｍ 下降为３．１ｐｐｍ，Ｃｕ从４５２ｐｐｍ下降为８．１ｐｐｍ。其修复 作用机理是赤泥对土壤中的Ｃｕ２＋、Ｎｉ“、ｚｎ２＋、Ｐｂ“、 ｃｄ“等有较好的固着性能，使其从可交换状态转变为 键合氧化物状态，从而使土壤中重金属离子的活动性 和反应性降低，有利于微生物活动和植物的生长。 ４结束语 长期以来，我国山东、河南、贵州、山西等地的氧化 铝厂，多采用平地高台、河谷拦坝、凹地充填等方式被 动消纳着逐年增多的赤泥，为生态环境埋下巨大隐患。 实际上，赤泥因富含大量的Ｆｅ２０３、Ａ１ 为潜在资源加以回收利用。 赤泥的综合利用，应着眼于废物处理量大、制品附
１前言 赤泥是氧化铝工业排放的红色粉泥状废料，属强 碱性有害残渣、含水率高，容重７００—１０００ｋｇ／ｍ３，比表
面积０．５～０．８ｍ２／ｇ。其组成和性质复杂，并随铝土矿 成分、生产工艺（烧结法、混联法或拜耳法）及脱水、陈 化程度有所变化，典型化学成分如表１所示川”。
表１亦泥的典型化学组成（％）
２００４年，我国赤泥排放量已超过５５０万ｔ（每生产 １ｔ氧化铝约排放１．０ｔ～１．５ｔ赤泥），历年来的堆存量已 达数亿吨。目前多采取的赤泥库（坝）湿法存放或脱水 干化处理，不仅侵占农田、污染环境、存在溃坝隐患，还 使赤泥中的有用成份不能得到合理利用，造成资源的 二次浪费，因此对其进行综合利用和无害化处理十分 必要。 赤泥的主要利用途径有：生产建筑材料、路坝修筑 与工程回填、制备新型功能性材料、改良土壤，以及从 中回收有用物质等，近年来，赤泥的环保功能也已引起 广泛关注。 ２赤泥的综合利用 ２．１生产建筑材料 赤泥可生产硅酸盐水泥、油井水泥及抗硫酸水泥 等多种型号的水泥，工艺流程和技术参数与普通硅酸 盐水泥基本相卧”。每生产１ｔ水泥可利用赤泥约 ４００ｋｇ，且具有早强、抗硫酸盐腐蚀、抗冻等特点，在高速 公路、机场、桥梁等处的使用效果良好。 利用赤泥为主要原料，添加石膏、矿渣等活性物 质，可生产免蒸烧砖、空心砖、绝热蜂窝砖、琉璃瓦、保 温板材、陶瓷釉面砖等多种墙体材料，它们不仅性能优 越，生产工艺简单，且符合国家新型建材的改革方向。 以烧结法赤泥制釉面砖为例，所采用的原料组份少，除 赤泥作为基本原料外，仅辅以粘土质和硅质材料。其 主要工艺过程为：
Ｅ，Ｓｏｔｏ Ｂ，Ａｒｉａｓ Ｍ．Ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
ｕ￥ｅ
ｒｅｄ ｍｕｄ ａｎｄ ｉｔｓ
ｆｏｒ ｗａｓｔｅｗｅｓ．，１９９８，３２（４）：１３１４—１３２２．
ｏｆＡｌ（Ⅲ），Ｆｅ（Ⅲ），Ｔｉ（Ⅳ），Ｎａ（Ｉ）ｆｒｏｍ ｒｅｄ Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｌｌｏｉｄ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，
ｔｒａｔｉｏｎ ｍｕｄ Ｙ，Ｋｉｒ Ｅ．，Ｅｒｓｏｎ Ｍ．Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ
ｃｏｌｌｅｅｎ—
１２７
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２００７年１２月
赤泥的综合利用及其环保功能
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一赤泥的综合利用及其环保功能
余启名 周美华 李茂康 郭 惠
（南昌大学化学实验中心南昌３３００００） 摘要：赤泥的综合利用，应在巩固其用作建材原料、铺路筑坝、工程回填、农业利用等传统 方式的基础上，加强复合型功能性材料的开发和推广，从整体上考虑赤泥中有用物质的回 收工艺，并大力开发赤泥的环保功能，从而彻底解决赤泥的污染问题。 关键词：赤泥 综合利用 环境保护
原料一预加工一配料一料浆制备（加稀释剂）一喷 雾干燥一压型一干燥一施釉一煅烧一成品 ２．２用于路坝修筑及工程回填 赤泥滤饼放入回转窑中烘干烧结，可制得化学稳 定性好、比重大（２．６７～３．１２：ｇ／ｅｒａ３）、强度高（＞ １０００ｋｇ／ｅｍ２）的骨料，加之其胶结作用，经压实后可具 有很高的承载强度和耐久性，用来铺设公路，完全符合 沥青路面表层、中层和底层的要求。 赤泥还是一种非常理想的筑坝材料，通过管道输 送，按设计端面有组织地排放、自然沉积，经陈化、干 燥，即可形成一个结构强度较高、总体刚度较大的赤泥 堆放体或坝体，以满足灰渣排放和堆存的要求，中州铝 厂赤泥堆放场灰坝就是利用这种方法构筑的。 赤泥回填铝土矿采空区的实践表明，胶结充填技 术可靠、经济合理，可提高矿石回收率２３％；并在控制 采场地压，保护地表建筑，开采顶底板不稳固的缓薄矿 层等方面探索出一条成功道路。 ２．３农用 赤泥中除含有较高的Ｓｉ、Ｃａ、Ｋ、Ｐ等成分外，还含 有数十种农作物必需的微量元素。赤泥脱水后，在 １２０－－３００。Ｃ烘干活化、并磨细至粒径为９０～１５０斗ｍ，即 可配制硅钙农用肥。它可使植物形成硅化细胞，增强 作物生理效能和抗逆性能，有效提高作物产量、改善粮 食品质，同时降低土壤酸性、作为基肥改良土壤。 山东铝厂生产的硅钙肥在济宁等地的缺硅土壤中
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２００７年第４期 利用赤泥中的碱成分与酸性气体反应，两者均已有实 践应用。据报道，拜耳法赤泥干法脱硫时，ｌｋｇ赤泥可 吸收ＳＯ：１１．３９，脱硫率约５０％；湿法脱硫时，１ｋｇ赤泥 吸附Ｓ０：１６．３９，脱硫率约９０％Ｌ９ｊ。 德国的研究表明，赤泥的烟气脱硫效率可达８０％， 若在赤泥中添加Ｎａ：ＣＯ，，更有利于对ＳＯ：的吸附。日 本曾将活化后的赤泥在５００℃下吸附来自火力发电厂、 制造业烟囱中的ＳＯ，，脱硫效率为１００％。循环１０次 后，脱硫效率仍达９３．６％。谷天野以赤泥制备的脱硫 剂对城市煤气中Ｈ：ｓ的脱除率可达９８％以上¨…，而宣 化煤气公司、大同煤矿集团的赤泥脱硫实践也已获得 成功应用¨。”１。 ３．２废水治理 以赤泥为原料，经水洗、酸洗、焙烧活化等步骤后， 可制备性能良好的水处理剂，它既可部分吸附废水中 Ｃｓ、Ｓｒ、ｕ、Ｔｈ等放射性物质，Ａｓ”、Ｃｄ２＋、ｚｎ“、Ｃｕ“、
４４．
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２０３、ＳｉＯ：、ＣａＯ、
ＭｇＯ等有用成分，及多种微量元素和稀土元素，而可作
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赤泥的综合利用及其环保功能 加渣与技术含量高、兼具环境效益与经济效益、有示范 带动效应的深层次利用途径。在巩固其用作建材原 料、铺路筑坝、工程回填、农业利用等传统消纳方式的 基础上，加强复合型功能材料的开发和推广，并统筹考 虑赤泥中有用物质的多级分批回收工艺，确保经济可 行，避免二次污染。 当前，用赤泥作环境修复材料处理废气、废水，及 土壤中的有机、无机污染，具有成本低、工艺简单、以废 治废等优点。而对赤泥微观结构、吸附过程、焙烧活化 机理、改性工艺等方面的深入研究，将大力推进赤泥在 环保领域中的应用范围。 参考文献 ［１］姜怡娇，宁平．氧化铝厂赤泥的综合利用现状［Ｊ］． 环境科学与技术，２００３，２６（１）：４０—４２． ［２］赵由才主编．实用环境工程手册：固体废物污染控 制与资源化［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００２年． ［３］张培新，林荣毅，阎加强．赤泥微晶玻璃的研究［Ｊ］． 有色金属，２０００，５２（４）：７７—７９． ［４］Ｃｅｎｇｌｏｇｌｕ
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的试验表明：该肥对水稻、玉米、地瓜、花生等农作物均 有增产效果，一般为８％一１０％。但目前对这一技术很 少使用，其原因是长期使用，容易引起渗漏，造成地下 水污染‘“。 ２．４制备新型功能性材料 赤泥是塑料制品优良的补强剂和热稳定剂，在与 其它常用的稳定剂并用时，具有协调效应，使填充后的 塑料制品具有优良的抗老化性能，可延长制品的寿命 长达２～３倍，并可生产赤泥／塑料阻燃膜和新型塑料 建材。 以赤泥为主要原料，在不外加晶核剂的情况下，可 制得抗折、抗压强度高，化学稳定性好的微晶玻璃，它 不仅是建筑装饰材料，还可用作化工、冶金工业中的耐 磨耐蚀材料¨ｏ。 此外，由赤泥还可制备人工轻骨料混凝土、红色颜 料、水煤气催化剂、橡胶填料、赤泥陶粒、微孔硅酸钙保 温材料、流态白硬砂硬化剂、防渗材料和杀虫剂载体等 新型材料。 ２．５从中回收有用物质 从赤泥申综合回收有用物质的原则是；采用现有 较为成熟的工艺，优先回收铁、铝，在回收钛的同时，兼 顾钪、锆、钽、铌等稀有金属及稀土元素的回收，避免在 工序上造成损失。同时，必须对回收过程中的酸碱废 液、浸出废渣进行妥善处置＂ｏ。 罗道成采用煤基直接还原焙烧／渣铁磁选分离／冷 固成型新工艺流程，生产出优质的直接还原铁团矿，所 得产品的金属化率为９２．１％，含铁晶位为９２．７％，铁回 收率为９４．２％Ｌ５ Ｊ。张江娟先用５ＮＨＣｌ浸出赤泥，使铁 与钛分离；浸出残渣再用９２％Ｈ：ＳＯ。酸解，酸解液水解 制得钛白，所得钛白纯度为９５％，回收率为９１％旧１。 平果铝业以拜耳法赤泥为原料，经还原焙烧后磁 选，能有效地回收铁。铁以海绵铁的形态产出，回收率 为８７％，可代替废钢作为炼钢的原料；磁选尾矿经酸处 理后进行焙烧、浸出，从浸出液中可萃取钪，钪以Ｓｅ２０， 的形态产出，萃取率为９０．６％，迸一步制取可获得 Ｓｃ：０，为９９．９５％的产品；在萃取钪的余液中，经碱中和 生成沉淀后提铝，ＡＩ：０，的回收率为８５％，钠以硫酸钠 的形态产出。赤泥提取有价金属后的酸浸渣，约占赤 泥的２／３，其中含ｃａ、ｓｉ较高，可用于烧制硫铝酸盐水 泥，用于快速施工和各种抢修工程中川。 ３赤泥在环境保护中的应用 ３．１废气治理 赤泥颗粒细微、比表面积大、有效固硫成份 （Ｆｅ２０３、Ａ１２０３、ＣａＯ、Ｍ９０、Ｎａ２０等）含量高，对Ｈ２ｓ、 ＳＯ：、ＮＯ，等污染气体有较强的吸附能力和反应活性， 因此可代替石灰／石灰乳对废气进行处理，由于赤泥尚 有部分溶解性的碱，因此其废气净化效果更佳埔１。 赤泥治理废气的方法可分为干法、湿法两种：干法 是利用赤泥表面矿物的活性，直接吸附废气；湿法则是