中國(guó)粉體網(wǎng)訊  1888年前后，奧地利化學(xué)家拜耳（Carl Josef Bayer）開發(fā)了一種從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法。

原理很簡(jiǎn)單,，先將鋁土礦和NaOH溶液混合加熱,，鋁土礦所含氧化鋁可以在NaOH溶液中溶解成鋁酸鈉,，過濾去除沉淀后,，向鋁酸鈉溶液中添加Al(OH)₃晶種使Al(OH)₃重新析出,，而剩下主要含NaOH的母液則重新用于處理下一批鋁土礦,；得到的Al₂O₃通過煅燒即可制備Al₂O₃�,，F(xiàn)如今全球90%以上的工廠仍在采用改良的拜爾工藝來生產(chǎn)Al₂O₃。

赤泥的產(chǎn)生過程

拜耳工藝好是好,，但“后遺癥”很明顯——那些被過濾出來沉淀很難處理掉,。它們含大量的氧化鐵，還有氧化硅,、鈣質(zhì),、氧化鈦以及未反應(yīng)的氧化鋁等，呈現(xiàn)為紅褐色,，外觀與紅土相似,，因此被稱為“赤泥”。

赤泥的危害

赤泥是一個(gè)全球性的大麻煩,。

據(jù)統(tǒng)計(jì),，每生產(chǎn)1t氧化鋁，大約會(huì)產(chǎn)生0.7～2t的赤泥,。因其難以直接利用,，只能進(jìn)行外排或者堆存處置。赤泥的處置方式主要有排水法,、濕式堆存法和干式堆存法,。

巴西阿盧米尼奧的大壩，水庫(kù)中含有2500萬(wàn)立方米的“赤泥”,，圖片來源：Nature

由于赤泥中含有大量的金屬離子,，顆粒細(xì)小、堿度高（pH＝10～12.5）,，容易引發(fā)地下水和海洋環(huán)境的污染,，赤泥中的堿液還會(huì)造成土壤的堿化、沼澤化，引起嚴(yán)重的土壤污染,。此外,，濕法堆存的赤泥漿中赤泥的含量?jī)H為15％～40％，堆積空間較大,；干法堆存的赤泥,，由于赤泥粉末顆粒細(xì)小，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的粉塵污染,，嚴(yán)重危害人類的身心健康,。同時(shí)，赤泥的堆存成本和管理費(fèi)用也很高,，企業(yè)面臨較大的壓力,。

從上表可以看出歷史上的赤泥泄露事件都給環(huán)境帶來了深重的災(zāi)難，以匈牙利赤泥泄露事件為首,，赤泥所到之處都可能帶來生物的滅絕和生態(tài)的災(zāi)難,，同時(shí)也導(dǎo)致氧化鋁廠無法正常生產(chǎn)，嚴(yán)重影響市場(chǎng)供應(yīng),。

我國(guó)氧化鋁規(guī)模全球最大,，赤泥新增量大，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),，自2018年以來,，每年我國(guó)氧化鋁企業(yè)產(chǎn)生赤泥量約1億噸。而在過去數(shù)年,，赤泥的利用率僅為6%~7%,。2023年，我國(guó)赤泥產(chǎn)生量1.06億噸,，利用量超過1000萬(wàn)噸,、同比增長(zhǎng)25%,，利用率達(dá)9.8%,，與過去歷年相比，赤泥利用量雖然取得重大突破,，但赤泥的堆積量仍在快速增加,，因此，給赤泥找個(gè)“好婆家”,，提高赤泥綜合利用率成為了一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性而又必須向前推進(jìn)的重要工作,。

赤泥的組成

要對(duì)赤泥進(jìn)行有效的綜合利用，首先要搞清楚赤泥的組成,。

由于鋁土礦來源,、生產(chǎn)工藝及設(shè)備等的不同，赤泥組成存在差異，其分為化學(xué)組成和礦物組成,。

化學(xué)成分主要有：Al₂O₃,、Fe₂O₃、SiO₂,、CaO,、Na₂O及TiO₂等，還含有少量稀有金屬,、稀土元素及放射性元素,。

另外，3種生產(chǎn)工藝所得赤泥中Na₂O含量均較高,，這是導(dǎo)致赤泥呈堿性的主要原因,。

不同產(chǎn)地赤泥主要成分

赤泥中礦物組成比較復(fù)雜，通常所含礦物主要有：

赤鐵礦（Fe₂O₃）和針鐵礦（α-FeO（OH））,、蛋白石（SiO₂·nH₂O）,、方鈉石（Na₂O·Al₂O₃·1.68SiO₂·1.73H₂O）、鈣霞石（3NaAlSiO₄NaOH）,、金紅石,、銳鈦礦（TiO₂）、一水硬鋁石（AlO（OH））,、三水鋁石（Al（OH）₃）,、方解石（CaCO₃）、鈣水化石榴石（3CaO·Al₂O₃·xSiO₂–（6−2x）H₂O）等,。

拜耳法,、燒結(jié)法和聯(lián)合法3種工藝所產(chǎn)生的赤泥各組分含量也存在很大差異。其中拜耳法赤泥相比燒結(jié)法赤泥具有低硅,、低鈣的特點(diǎn),，但是拜耳法赤泥的Fe、Al,、Na的含量比燒結(jié)法或聯(lián)合法赤泥高,。廣西平果鋁拜耳法赤泥是國(guó)內(nèi)典型的拜耳法赤泥。

不同工藝赤泥主要化學(xué)組成與含量

赤泥綜合利用

結(jié)合赤泥特性可以發(fā)現(xiàn),，赤泥的利用主要體現(xiàn)在4個(gè)方面,。

①赤泥中含有有價(jià)金屬，如鐵,、鋁,、鈦、稀土等,，可以提取其中的有價(jià)金屬,；

②赤泥中含較高的鈣,、硅、鋁等硅酸鹽體系礦物,，可以用作建筑材料的原料,；

③赤泥具有堿性和吸附性能，可以制備環(huán)保材料,；

④赤泥具有高比表面積且含有較高的硅,、鋁、鐵和鈦等阻燃元素,，可以制備用于消防的阻燃和滅火材料,。

1、有價(jià)金屬的回收利用

赤泥中Al₂O₃和Fe₂O₃含量豐富,，不同產(chǎn)地的赤泥中含有的元素不盡相同,，但幾乎所有的赤泥都含有不同種類和數(shù)量的金屬元素，所以赤泥中有價(jià)金屬具有較大的回收利用潛力,。

（1）回收鐵和鋁

赤泥中的鐵含量為5％～50％,，在赤泥中主要存在于赤鐵礦、褐鐵礦和針鐵礦等礦物中,，對(duì)于赤泥回收鐵的主要方法有磁選法和濕法冶金等,；赤泥中的鋁含量為4％～30％，在赤泥中主要存在于一水硬鋁石和三水鋁石等礦物中,，對(duì)于赤泥回收鋁的主要方法有“鈣化－碳化”法和濕法冶金等,。

文山鋁業(yè)與云南九州合作的赤泥選鐵、高鋁鈣項(xiàng)目

還原焙燒磁選法工藝流程圖,，“鈣化－碳化”法工藝流程圖

（2）回收稀有金屬

稀土元素是17種特殊元素的統(tǒng)稱,，在發(fā)光材料、航空航天,、電池及國(guó)防軍工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,，是攸關(guān)國(guó)家安全和科技發(fā)展的戰(zhàn)略資源。除Al₂O₃,、Fe₂O₃,、SiO₂、TiO₂和CaO等主要成分外,，赤泥還含有V,、Sc,、Ni,、Ga等稀有金屬。研究表明,，赤泥中的稀土元素主要存在于鈣化石榴石,、金紅石,、針鐵礦、赤鐵礦,、三水鋁石及一水硬鋁石等物相中,。在拜耳法中，約98%的稀土元素轉(zhuǎn)移到赤泥中,，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,，赤泥中稀土元素的回收具有重要的研究?jī)r(jià)值。

對(duì)于稀土元素的回收以浸出萃取為主,，在回收稀土元素時(shí),，對(duì)于浸出后的液相環(huán)境需要進(jìn)行分離除雜萃取等步驟，最后再對(duì)萃取后的液相環(huán)境富集回收,，所以主要關(guān)注工藝的最佳浸出條件和萃取條件,。

焙燒-酸浸-萃取法從赤泥中分離稀土元素的工藝流程

2、制備建筑材料

目前,，赤泥消耗量最大的利用方式是制備建筑材料,，由于赤泥中含有SiO₂、Al₂O₃,、CaO等成分,，可以用于生產(chǎn)水泥、免燒陶粒,、免燒磚,，或作為路基用于道路的建設(shè)。建筑材料市場(chǎng)龐大,，在保證赤泥儲(chǔ)量安全性的情況下,，將赤泥用于建筑材料，不僅可以大量消耗赤泥,，還可以減少水泥等建筑材料的用量,，降低碳排放。

赤泥制備建筑材料及產(chǎn)品主要性能

此外,，利用赤泥中的SiO₂,、Al₂O₃、CaO等成分制備陶瓷材料及微晶玻璃也是值得研究的一大方向,。

3,、制備環(huán)保材料

由于赤泥的pH值高、粒度細(xì),、孔隙率高且富含氧化鐵,，所以赤泥有著良好的吸附性能。赤泥不僅可以用來提取金屬元素和制備建筑材料,，還可以用來制備性能良好的無機(jī)環(huán)保材料,，處理污水,，凈化尾氣，同時(shí)也可以作為土壤改良劑用于改性土壤,。

將赤泥用于污水處理和土壤修復(fù)時(shí),，需要注意的是，赤泥本身就含有部分重金屬離子,，在使用中可能會(huì)發(fā)生重金屬離子浸出的情況,，所以需要在利用赤泥前對(duì)赤泥進(jìn)行預(yù)處理，并對(duì)赤泥基環(huán)保材料的穩(wěn)定性加強(qiáng)研究,。

4,、消防領(lǐng)域

鋁系、硅系等阻燃劑因具有無毒,、環(huán)保,、穩(wěn)定性好、塑料燃燒時(shí)能夠減少發(fā)煙量等優(yōu)點(diǎn),，受到消防領(lǐng)域青睞,。而赤泥中含有較高的SiO₂、Al₂O₃,、Fe₂O₃,、TiO₂等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有良好的阻燃性能,。因而,，部分學(xué)者對(duì)將赤泥作為阻燃劑和滅火劑在消防領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用開展了一系列的研究。

赤泥綜合利用面臨的難題與建議

隨著我國(guó)加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),，有色行業(yè)將綠色發(fā)展作為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵因素,。赤泥綠色利用不斷引起各行業(yè)重視，但赤泥綠色利用依然面臨著不少問題,。

一是產(chǎn)生量很大,。從歷史沉積看，過去主要以堆存為主,，20多年來,，隨著我國(guó)鋁工業(yè)發(fā)展壯大，赤泥產(chǎn)生量猛增,，需消納基數(shù)龐大,，增加了難度。如何消納赤泥是擺在氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)面前的難題,。

二是赤泥綜合利用技術(shù)成本高,。赤泥具有堿性強(qiáng)，比表面積大,，各種組分互相包裹,、嵌布等特征，使其利用難以直接借鑒其他領(lǐng)域成熟的工藝,、技術(shù)和設(shè)備,，導(dǎo)致赤泥利用技術(shù)成本增加，存在大規(guī)模消納的“瓶頸”,。

三是赤泥利用主體責(zé)任不強(qiáng),。依據(jù)“誰(shuí)污染、誰(shuí)治理”原則,，氧化鋁企業(yè)應(yīng)作為赤泥治理的責(zé)任主體,，必須承擔(dān)起赤泥綜合利用的主體責(zé)任。

四是缺乏標(biāo)準(zhǔn)支撐,，市場(chǎng)消納存在瓶頸,。赤泥目前可制備的產(chǎn)品種類繁多，但由于缺乏赤泥相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,，其利用過程面臨與市場(chǎng)對(duì)接難,、市場(chǎng)不認(rèn)可等問題。

五是跨領(lǐng)域協(xié)同利用交流少,，產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)緩慢,。赤泥成分復(fù)雜，排放量巨大,，僅依靠單一的技術(shù)手段很難規(guī)�,；�消納，且容易造成產(chǎn)品種類單一,，引起產(chǎn)能過剩,。

六是更需要社會(huì)上對(duì)赤泥的認(rèn)識(shí)公正客觀地看待。讓人們接受赤泥產(chǎn)品應(yīng)用于民生領(lǐng)域,，如道路建設(shè),、建陶材料等，首先需要全社會(huì)對(duì)赤泥產(chǎn)品有更加公允的認(rèn)知,。赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢料,，在生產(chǎn)加工過程中添加的原料僅為堿，而堿在日常環(huán)境中是最容易稀釋的元素,，在應(yīng)用過程中同樣是經(jīng)過安全檢測(cè)后得以應(yīng)用,。

因此建議：

1）強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)政策引領(lǐng)。政府,、企業(yè)要從戰(zhàn)略和頂層設(shè)計(jì)上把赤泥應(yīng)用納入到當(dāng)?shù)鼐C合利用產(chǎn)業(yè)布局或企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中,，堅(jiān)持政策引領(lǐng)、規(guī)劃先行,、市場(chǎng)導(dǎo)向,，科學(xué)編制赤泥利用產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,、園區(qū)規(guī)劃、實(shí)施方案及行動(dòng)計(jì)劃,，引領(lǐng)赤泥利用產(chǎn)業(yè)健康高質(zhì)量發(fā)展,；

2）建立完善赤泥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)和規(guī)范的基礎(chǔ)作用,；

3）加大政產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān),，降低赤泥處置成本。加深氧化鋁企業(yè),、設(shè)計(jì)院及高校間的創(chuàng)新交流與合作,，推動(dòng)校企間科技資源與人才共享，消除校企之間的信息不對(duì)稱問題,，逐步提升企業(yè)自主研發(fā)水平,；

4）搭建跨領(lǐng)域合作平臺(tái)，推動(dòng)赤泥產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。鑒于赤泥具有成分復(fù)雜屬性,，針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域和行業(yè)，建立精細(xì)的管理數(shù)據(jù)庫(kù),，進(jìn)一步摸清赤泥及其他工業(yè)固廢產(chǎn)生和利用情況,，加強(qiáng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的研判應(yīng)用，提升各項(xiàng)管理措施的精準(zhǔn)性和可操作性,，為赤泥協(xié)同利用多源固廢提供支撐,。

參考來源：

[1]于目深等.赤泥資源化利用現(xiàn)狀研究

[2]耿超等.赤泥資源化綜合利用現(xiàn)狀及展望

[3]楊 慧等.赤泥資源化綜合利用研究進(jìn)展

[4]赤泥綠色利用的春天來啦.中國(guó)有色金屬報(bào)

[5]張喜剛等.1000萬(wàn)噸的突破——2023年我國(guó)赤泥綜合利用取得重大進(jìn)展

[6]李帥等.赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀、存在問題及解決方略探討

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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