赤泥（制铝业提取氧化铝时排出的废渣）

简介

赤泥是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，所产生的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。赤泥的化学成分如下：

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℃。

生产1吨氧化铝要排出0.6～2.0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，以及回收其中的金属等。烧结法赤泥已利用起来。

烧结法赤泥氧化钙含量高，适合制造建筑材料。

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。

（图）外排

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。

资源化

建筑领域

由于赤泥中含有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3 等及其亚黏土特性，可以将其用于水泥、砖、陶瓷、混凝土、路面材料、微量玻璃及塑料等。

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。此外，可从铝土矿中熔出三氧化二铝，用高梯度磁选机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。

国内外大量研究及实践表明，赤泥可用于生产多种型号的水泥。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。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。

20世纪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。而烧结法赤泥或联合法赤泥具有高钙、高硅而低铁的特点，利用该类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。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迫在眉睫的任务。

环保领域

赤泥具有良好的吸附性能，经水洗、酸洗及焙烧活化等处理后，可以制备出性能良好的无机吸附材料，可用赤泥沉降絮凝剂于吸附水中的Cd 、Hg 、Pb 、Ni、Cu等重金属离子，同时也可用于有机废水的脱色、COD去除及放射性废水的处理。赤泥中含有大量铝、铁及硅酸盐，因此可用于制备聚合氯化铝、铁絮凝剂及新型聚硅酸盐类无机高分子絮凝剂。一些学者利用拜耳法氧化铝工艺产生的赤泥和工业盐酸为主要原料并添加适量粉状铝酸钙，制备出聚合氯化铝铁絮凝剂，其物理化学指标和絮凝效果优于一些传统的絮凝剂。同时，赤泥可与粉煤灰及煤矸石等固体废弃物为主要原料生产新型环保陶瓷滤料，可用于替代石英砂用于饮用水过滤处理。

赤泥中含有大量的固硫成分如Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO及Na2O等，比表面积大，可用于代替石灰乳湿法脱硫。由于赤泥中存在溶解性碱，能够吸收SO2、SO3、H2S等酸性含硫气体，因此净化效果更好，并且赤泥吸收这些酸性气体后，更易于综合利用。赤泥用于废气处理分干法和湿法两种，目前，两种方法均已应用于废气净化处理，且都获得较高的脱硫效。据报道，赤泥经干燥、焙烧活化处理后，用于500℃下处理含硫为0.2%的发电厂废气，脱硫率达100%，经10次循环后，脱硫效率仍达93.6%。另外，赤泥也可用于生产新型燃煤脱硫剂，活性高、固硫效果好的循环流化床锅炉用燃煤固硫剂已经在选煤行业应用。

农业领域

赤泥中含有大量的钙、硅、钾、磷元素，同时还含有数十种农作物所必需的微量元素及一定的碱度。赤泥经脱水后，在高温下烘干活化并磨细后，即可配制成硅钙农用肥。对于酸性土壤有一定的调节作用，可作为基肥改良土壤；对缺钙、硅、钾、磷及相应微量元素的土地有一定的增产作用。目前，赤泥硅钙肥的年产量已经达20万吨。不过，赤泥的成分很复杂，长期大量施用可能污染地下水，而且其碱性很高，对土壤的改良作用也有限。另外，赤泥也可以与其他成分共同改进能耕土层性能。

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

（图）赤泥

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30-400mg/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。

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11.5mg•L-1-26.7mg•L-1；赤泥的pH值为10.29-11.83，氟化物含量4.89mg•L-1-8.6mg•L-1。按GB5058-85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50mg•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50mg•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）。