赤泥的资源化利用

赤泥的资源化利用

（环境工程王时亮 2011021289）

摘要：调查了全国氧化铝生产的基本情况和赤泥堆放的环境问题，论述了赤泥的开发利用。关键词：赤泥；综合利用；氧化

氧化铝厂赤泥的综合利用是世界性的难题。近年来，许多国家致力于赤泥中有用物质回收技术的开发，使有用的物质得以回收利用，同时也去除了大量有害物质，因此赤泥的综合利用具有广阔的前景。

1 世界及我国氧化铝生产的基本情况

目前，世界上主要生产氧化铝的地区有亚洲、大洋洲、拉丁美洲和欧洲。从2005年开始，亚洲成为每年氧化铝产量最高的地区。2009年，亚洲氧化铝产量占全球氧化铝产量的36.9％。亚洲氧化铝市场中，中国所占份额最大。2009年中国氧化铝产量占据亚洲氧化铝总产量77.99％的份额。2010年我国部分省份氧化铝产量见表1。

表1 2010 年我国部分省份氧化铝产量（万t）

省份7月8月9月10月1-10月累计山西27.9 29.9 33.9 30.7 291.9 山东66.2 73.3 71.1 75.3 744.7 河南86.9 83.8 80.2 67.5 807.4 广西45.6 41.4 39.9 39.2 443.0 贵州11.4 10.0 11.9 11.3 113.8

全国总计238 238.4 236.9 224 2400.9

据统计：2009年国内氧化铝生产企业数量上升至40家（包括13家生产氢氧化铝的企业），平均产能规模达到91万t/a。年产量超过80万t的企业已上至18家，合计产量为2165万t，占全国总产量的比例为91％。

2 赤泥堆存危害及综合利用的情况

2.1 赤泥堆存及危害

赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后所排出的工业固体废渣，一般平均每生产1t氧化铝，附带产生1.0t～2.0t赤泥。作为世界第四大氧化铝生产国的我国，每年所产生的赤泥保守估计也在3000万t以上，而大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场进行堆放。赤泥的堆存一方面需要一定的基建费用，占用大量土地，而且使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成了资源的浪费；另一方面，赤泥在堆放过程中由于其化学成分渗入到土地中易造成土地和地下水污染，人们长期摄取这些物质，必然会影响身体健康。赤泥中的主要污染物碱、氟化物、钠及铝等的含量，大大超过了国家规定的排放标准（见《有色金属工业固体废物污染控制标准》GB 5058—85）。通常，碱的质量浓度30mg/L～400mg/L 是公共水源的适合范围，而赤泥附液的碱的质量浓度高达26348mg/L，可见，高碱度的赤泥附液进入水体，其污染程度不言而喻。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。

2.2 目前我国赤泥综合利用的情况

赤泥作为生产氧化铝所产生的最大的污染物，其解决的根本途径是综合利用，而我国目

前对赤泥的综合利用情况可分为以下几种：（1）回收赤泥中的氧化铁、氧化铝、氧化硅、氧化钙以及微量元素Ti、Ni、Sc、Nb、La等。（2）利用赤泥生产水泥。采用常压氧化钙水化法对赤泥进行深度脱碱过滤，将脱碱后赤泥配料进行常规的水泥生产。（3）利用赤泥生产砖。例如，以烧结法用赤泥制备的釉面砖，不但取代了传统的陶瓷原料，而且可以降低原材料费用，并具有极大的环保意义。此外，赤泥在建材工业中还可以生产玻璃、塑料填料等。（4）赤泥在废水净化中的作用。赤泥颗粒对水体中的Cu2＋、Pb2＋、Zn2＋、Ni2＋、Cr6＋、Cb2＋等重金属离子具有较好的吸附作用。

3 赤泥中有价成分的分析与可利用价值

3.1 赤泥中有价成分

通过近些年我国科研机构的研究表明，氧化铝赤泥中含有大量的有用成分，通过加工处理，可以变废为宝，变害为利。氧化铝赤泥中的主要成分见表2。

表2 氧化铝赤泥的主要成分

成分Al2O3Fe2O3SiO2CaO Na2O TiO2Se2O3Nb2O3TREO 质量19- 8- 17- 14- 4- 4-

0.019 0.0215 0.31 分数/% 25 16 26 26 8 8

3.2 赤泥可利用价值

（1）赤泥配焦炭还原焙烧，采用湿法磁选工艺，磁选出铁精矿粉。赤泥中铁的回收率达到80％以上。铁精矿粉中铁的质量分数大于60％。

（2）选铁以后的赤泥渣酸浸提取氧化钪、氧化钕、氧化钛等稀土金属氧化物。采用的工艺为：酸浸采用常温柱浸，浸出液萃取，反萃取，洗涤，沉积，焙烧等工艺过程。氧化钪、氧化钕、氧化钛产品的纯度达 99.9％，回收率大于80％。

（3）提取氧化钪、氧化钕、氧化钛以后的酸性废渣与碱性原赤泥进行中和，中和后的赤泥用流化床进行高温快速活化、造粒、老化、再活化，生产分子筛。在国外已有这方面的应用。在我国，赤泥的利用尚停留在试验研究阶段，未形成工业规模。

4 对赤泥开发的认识及实验情况

中国作为世界第四大氧化铝生产国，每年排放高达百万吨的赤泥不能得到充分有效的利用，既占用了大量土地，又对环境造成了严重的污染。由于赤泥中富含铁、铝、钙、硅、钛、钠、镍、锰、铬、钒以及钪、钇和镧系稀土元素，尤其是有价金属钪作为一种典型的稀散稀土元素具有较高的化学活性、导电性良好、质软易切割等特点，在电光源、电子工业、核技术、超导技术、国防、航空航天等领域中都有广泛应用。

从赤泥中提取稀土稀有元素的主要工艺采用酸浸提取工艺，即酸浸包括盐酸浸出、硫酸浸出、硝酸浸出等。由于硝酸具有较强的腐蚀性，且随之的提取工艺介质不能与之相衔接，因此，目前国内外大多采用盐酸浸出或硫酸浸出或盐酸、硫酸分段浸出提取有价金属钪。当赤泥采用盐酸浸出时，萃取介质为盐酸体系，适宜选用酸性磷类萃取剂，可使钪与大量铁、铝分离。在酸性磷类萃取剂中，二（2－乙基己基磷酸）（P204）、2－乙基己基磷酸单－2－乙基己基酯（P507）与钪离子形成的萃合物十分稳定。萃取能力很强，有相当高的萃取率，而铁、铝的萃取率较低，故采用P204或P507萃取剂，能使钪与铁、铝等达到较好的分离。

除钪等稀土元素外，赤泥经酸浸后可从其浸出液中提炼加工获得如氧化钛、氧化铁、氧化铝、4A佛石、分子筛等多种产品。如山东理工大学化学工程学院的于先进等人对赤泥进行盐酸浸出后，在浸出液中加入NaOH沉淀得到氢氧化铁，氢氧化铁在500℃下烧结，经水洗、烘干得到氧化铁。中国铝业股份有限公司利用盐酸和硫酸对赤泥进行酸浸，再经加热焙