我国赤泥的生产及回收利用现状

新型建材与施工技术

我国赤泥的生产及回收利用现状

ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｃｙｃｌｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｒｅｄｍｕｄｉｎＣｈｉｎａ

王柏昆（中国地质大学（北京）材料科学与工程学院，北京１０００８３）

摘要：赤泥是铝土矿提取氧化铝过程中产生的废弃物。赤泥中含有较多

的碱，会造成土地碱化，严重时会影响地下水源。此外，回收赤泥中含有的

大量有价金属也有一定的经济效益。通过查阅相关文献，本文综述了我国

赤泥的生产现状，总结了赤泥的回收应用情况，并对赤泥的再利用前景做

出展望。

关键词：赤泥；生产；回收利用

中图分类号：Ｘ７文献表识码：Ｂ文章编号：１００３－８９６５（２００７）０５－００２４－０３

我国每生产１吨氧化铝约产出１．０￣１．７吨赤泥。由于赤泥

中含有较多的碱，所以每年大量的赤泥堆积在堆场上会使土地

碱化，而且还会污染地下水，进而危害人体的健康。但赤泥中含

有很多的有价金属，如Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔａ等。所以对赤泥中的有价

金属（尤其是贵金属和稀土元素）进行回收很有社会和经济效

益。本文对我国赤泥的生产现状进行了介绍，综述了赤泥的回

收利用现状，并对其应用前景做出了展望。

１赤泥的生产现状

因氧化铝生产方法不同，可分为烧结法、联合法和拜耳法３

种赤泥。具体来说：国外主要采用拜耳法工艺生产赤泥，而我国

主要采用的是烧结法和联合法，但近年来也逐渐引入了拜耳法

工艺。一般认为拜耳法赤泥是一种纯粹的废弃物，只有很少部

分的烧结法赤泥和联合法赤泥可以利用于水泥的烧制工艺中。

我国第一个氧化铝厂（山东铝厂）截止到２００４年已经累计排放

赤泥５０００万吨。赤泥含富含碱以及有价金属，所以对于赤泥的２４

处理及回收应用成为一个研究的方向。但目前对于赤泥的处理却没有很好的成效：一些国家直接采用排海法，我国主要采用干堆法和湿法存放。目前，一部分赤泥已经应用于水泥的生产，还有关于赤泥应用于加气混凝土砌块、处理污水等方面的研究。然而，再利用的赤泥仅仅是很少的一部分，如何更有效地利用赤泥成为当今氧化铝生产行业甚至整个社会的问题。

２赤泥的回收应用

赤泥除了用来生产水泥，还能用于废水处理、生产琉璃瓦和陶瓷滤球等。

２．１生产建材

２．１．１生产水泥

赤泥中含有的无定型硅酸盐物质在和水泥水化过程中产生的Ｃａ（ＯＨ）２作用产生胶凝性。张彦娜等的实验表明：在一定外加剂的作用下，赤泥—水泥熟料体系可以在较大程度上控制水泥砂浆的需水量，改善流动性，提高水泥的强度。此外，赤泥的矿物组成与硅酸盐水泥类似，可以作为水泥的原料，降低水泥的成本。但是，由于赤泥中含有碱，所以水泥中赤泥的量过大会使水泥的耐酸性变差。

２．１．２生产加气混凝土

利用钙质材料和硅质材料加水磨成浆料，经一定的工艺流程可生产加气混凝土制品。用含钙质成分较高的赤泥取代一部分水泥和石灰，生产出的加气混凝土的容重和抗压强度均符合国标。更重要的是，赤泥生产加气混凝土过程中不需要煅烧和烘干，节约了能源，降低了生产出成本。

２．１．３生产琉璃瓦

赤泥的物理性质与粘土类似，有“亚粘土”之称，可部分代替粘土生产琉璃瓦。以赤泥：粘土＝７：３的比例配料，经过粉碎、配料、球磨、陈腐、真空练泥等工艺可以制备琉璃瓦。值得一提的是，由于赤泥中含有的Ｆｅ２Ｏ３不但不会影响红色琉璃瓦的性能，还能促进琉璃瓦釉料的显色效果。利用赤泥生产琉璃瓦，一改传统的二次烧成施釉，一次烧得合格制品，一定程度上节约了能源。

２．２回收有价金属

前已述及，赤泥中有除了有Ｆｅ、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｉ之外，还有Ｔｉ、Ｓｃ等稀有元素。

对高含量的Ｆｅ、Ａｌ（赤泥中总质量分数达５０％）等应优先提取，才能有利于其它金属的回收。Ｍｉｓｈｒａ等用碳热还原法提取赤泥中的有价铁，之后经过熔化炼得生铁，Ｆｅ的金属化率高达９４％。也有人用磁选分离铁工艺使Ｆｅ的回收率从３０％提高到８５．８６％。

赤泥中含有一定量的Ｓｃ，在实验的条件下，张江娟等［７］用酸浸法处理赤泥，将大部分的钪浸取到浸出液中，之后用溶剂萃取法提取钪。平果铝厂人员也用了类似的方法提取钪［２］：用盐酸浸出赤泥，用一定浓度的仲辛醇和煤油处理浸出液，用ＮａＯＨ溶液萃取得到氢氧化物沉淀。用盐酸溶解沉淀，再用ＴＢＰ、仲辛醇、煤油萃取，用盐酸系的钪的有机相；用水反萃取有机相中的钪，反萃取液再用酒石酸铵沉淀。沉淀物在一定条件下灼烧，得到Ｓｃ２Ｏ３，其质量分数高达９５．２５％。

但是回收有价金属的工艺比较复杂，实际的生产中不易实现，且回收成本高导致了赤泥中大量的有价金属未得到有效回收而流失。这也给回收造成了一定的困难。

２．３吸附材料

２．３．１吸附废水中重金属离子

废水中的重金属离子主要有铅、磷、砷等。赤泥由于比表面积和孔隙率大，所以能够较好地吸附有机和无机污染物。

文小年等将烘干、磨细、过筛的赤泥加入到一定浓度的Ｐｂ（ＮＯ３）２中，磁力搅拌溶液之后离心分离。取上层清液进行测试Ｐｂ２＋浓度。结果表明：赤泥能够很好地吸附铅离子，２ｈ吸附达平衡，赤泥的掺加量为２ｇ／Ｌ时，２ｈ后的吸附率达９９．６％；Ｐｂ２＋浓度和温度对吸附效果影响显著：溶液初始Ｐｂ２＋浓度越大，吸附率越小；温度越高，吸附率越大。所以，赤

新型建材与施工技术

２５

泥在处理铅含量过高的废水时受到一定的局限。

除磷的常用法有生物法和化学法。但生物法操作严格，很难达到较高的出水总磷要求；化学法除磷药剂费用高，且产生的沉淀造成污染，难于处理。而赤泥进行磷吸附因高效、无污染、易操作等特点而倍受青睐。有研究用酸化法、焙烧法和热酸活化法对赤泥进行处理，表明：处理后的赤泥的磷吸附量大大提高。尤其是热酸活化后的赤泥在ｐＨ波动较大时仍能很好地吸附磷。

郑红等在实验室利用赤泥和１３Ｘ沸石混合使用去除水中的砷。赤泥含大量的Ｆｅ和Ｔｉ等金属氧化物，对砷有很好的吸附作用。沸石有发达的孔道结构，比表面积大。赤泥和沸石结合去除砷的效果要比单一的沸石好。研究表明：赤泥和沸石混合使用对低浓度砷（＜５ｍｇ／Ｌ）具有良好的去除效果。适宜的吸附条件为赤泥用量２ｇ／Ｌ，沸石用量１．５ｇ／Ｌ，ｐＨ≈８，平衡时间１ｈ。但该方法还需在实际废水除砷环节中得到检验。

２．３．２脱硫

由于赤泥附带的液碱可以水洗将其转入液相，所以可以代替部分ＮａＯＨ和Ｎａ２Ｏ３吸收ＳＯ２。有研究表明用赤泥吸附ＳＯ２，可以很长时间维持吸附率在９９％以上，而且吸收量大、效果好。用赤泥脱硫不但减小了环境污染，而且还能为企业带来一定的经济效益。也有人采用在ＳＯ２喷淋塔内喷淋赤泥脱硫，脱硫前后ＳＯ２浓度分别为５９８７ｍｇ／Ｎｍ３和１１４６ｍｇ／Ｎｍ３，效果明显。但该工艺不足在于：赤泥在喷淋塔内容易结疤，减小锅炉烟气的排放。

２．３．３生产陶瓷滤球、陶粒和保温材料

以赤泥和其它一些废渣（如粉煤灰、煤矸石）为原料，通过成孔剂等助剂调剂可以生产出气孔率高，又有一定强度的污水处理多孔陶瓷滤球。还有研究用溶胶－凝胶法在赤泥质陶瓷滤球表层涂覆具有光催化性的ＴｉＯ２薄膜。经一定温度和时间的热处理后，制成的陶瓷滤球５０ｍｉｎ对甲醛和丙酮的降解率分别为３２．４５％和３．８０％，起到了一定的光催化效能。吴声彪等在赤泥中加入了硅石粉和一定量的调节剂，经过造粒成型、烧结等工艺，制得了比表面积大、气孔率高的陶粒。实验表明：在１２００℃时烧结的制品的除油率可达６０％。作保温材料也是赤泥再利用的一部分。利用烧结法赤泥含ＣａＯ、ＳｉＯ２以及在高温生成时产生的硅酸盐矿物的Ａｌ２Ｏ３熟料的特点，将赤泥与石灰、外加剂等混合，经过凝胶、成型、蒸压、烘干等流程生产出硅酸钙保温材料。此类产品外观质量好，成本有所降低，并享受了国家的相关优惠政策。

此外，赤泥还可以做硅肥和塑料填料等。

３前景展望

目前为止，对于赤泥的循环利用只停留在研究性阶段，并没有大规模的进展。除了少量的赤泥用于水泥和加气混凝土的生产，大部分仍堆积成山未得到有效利用。赤泥中有价金属的回收虽很可观，但工艺比较复杂，暂时还没有形成产业化。尽管如此，大量赤泥的排放已经引起了人们的重视，今后优化赤泥处理工艺，开发附加值高的产品，推进赤泥的回收利用有望将成为广大氧化铝生产厂家和科技工作者的努力方向。

参考文献（略）

新型建材与施工技术２６