工業廢棄物赤泥的應用

(成都理工大學 四川 成都 610059)

一、赤泥簡介及其危害

赤泥是氧化鋁在生產過程中產生的廢渣，因含有大量氧化鐵面呈紅色，故被稱為赤泥。因礦石品位、生產方法和技術水平的不同，大約每生產1t氧化鋁要排放1.0～1.8 t的赤泥。據估計，全世界氧化鋁工業每年產生的赤泥超過6X107t,而我國赤泥累計堆積量已達幾億t，全部露天堆存，并且大部分堆場壩體用赤泥構筑。目前，人們日益關注赤泥堆放給環境帶來的危害，例如赤泥的堆放不僅占用大量土地，耗費較多的堆場建設和維護費用，面且存在于赤泥中的堿向地下滲透，造成地下水體和土壤污染。隨著赤泥產出量的日益增加和人們對環境保護意識的不斷提高，最大限度地限制赤泥的危害，多渠道地利用和改善赤泥，已迫在眉睫。

二、赤泥的物化性質

赤泥是呈灰色和暗紅色粉狀物，顏色會隨含鐵量的不同發生變化，它是一種具有較大內表面積多孔結構，其比重2840～2870 g/m3，赤泥的含水量86.01 %～89.97%，飽和度94.4%-99.1%，持水量79.03%～93.23%;塑性指數17.0～30.0;粒徑d=0.075-0.005 mm的粒組，含量在90%左右;比表面積64.09～186.9 m2/g，孔隙比2.53～2.95。

赤泥的化學成分及礦物組成取決于含鋁礦物的成分、生產氧化鋁的方法和生產過程中添加劑的物質成分，以及新生成的化合物的成分等。其主要化學成分見表1。

三、赤泥的綜合利用

赤泥的成分、性質的差異，決定了不同的赤泥利用方法不同。赤泥及其附液具有強堿性，同時含有可再生利用的氧化物和多種有用金屬元素，成為赤泥再生利用的基礎.赤泥中含有較高的CaO,SiO2，可用來生產硅酸鹽水泥及其它建材;利用其SiO2,Al203,CaO,Mg0的含量特征及少量的TiO2,MnO,Cr203可以生產特種玻璃;同時，赤泥中含有豐富的鐵、鈧、欽等有價金屬;赤泥具有強堿性及鐵礦物含量較高、顆粒分散性好、比表面積大、在溶液中穩定性好等特點，在環境修復領域具有廣闊的應用前景。概括地說，對赤泥的綜合處理有兩類辦法，一是將赤泥作為礦物原料，整體利用;二是提取其中有用組分，回收有價金屬。

四、赤泥作為礦物原料整體利用

(一)生產水泥

國內外實踐表明，赤泥可生產出多種型號水泥。俄羅斯第聶伯鋁廠利用拜耳法赤泥生產水泥，生料中赤泥配比可達14%.我國山東鋁廠早在建廠初期就對赤泥綜合利用進行了研究，在上世紀60年代初建成了綜合利用赤泥的大型水泥廠，利用燒結法赤泥生產普通硅酸鹽水泥，水泥生料中赤泥配比年平均為20%一38.5%，水泥的赤泥利用量為200420kg/t，產出赤泥的綜合利用率30%～55%。

(二)利用赤泥生產磚

利用赤泥為主要原料可以生產多種磚。以燒結法赤泥制備釉面磚為例，其主要工藝過程為:原料、預加工、配料、料漿制備(加稀釋劑)、噴霧、干燥、壓型、干燥、施釉、鍛燒、成品。

該法生產的陶瓷釉面磚，以赤泥為主要原料，取代了傳統的陶瓷原料，不但可以降低原材料費用，面且具有極大的環保意義。

(三)利用赤泥生產加氣混凝土砌塊

當前，加氣混凝土砌塊多為利用鈣質材料和硅質材料加水磨成料漿，并在高溫高壓的水熱條件下進行化學反應，生成硅酸鹽托貝莫來石等膠結材料與集料結合起來和發氣劑反應，形成具有均勻氣孔分布的輕質整體，它是一種具有多孔結構的建筑墻體材料，孔隙率高達70%～80%。具有容重小、強度高等特點，其抗壓強度為1.5～7.0 MPa，是一種有利于生態環境的墻體結構材料。

利用赤泥為原料生產多孔硅酸鹽制品生產加氣混凝土砌塊，其容重、抗壓強度均符合國家標準，最佳配比為:水泥15%、石灰12%～15%、赤泥35%～40%,硅砂33%～35%。赤泥加氣混凝土的生產工藝與其他加氣混凝土基本相同，且赤泥不需再次鍛燒，也不需再烘干，因此，其生產成本經濟，生產工藝可行。赤泥加氣混凝土是加氣混凝土的新品種，已成為綜合利用赤泥的新途徑。

(四)赤泥路面基層材料

利用堆存的燒結法赤泥開發高等級的路面基層材料是一項被看好的大規模消耗赤泥的綜合利用技術。基于齊建召對赤泥道路材料的試驗研究工作基礎上，淄博市淄川區修建了一條寬約15m、長約4 km的赤泥路面基層材料公路。經過淄博市交通局現場鉆芯取樣，表明赤泥路面基層達到了石灰工業廢渣穩定土的一級和高速路的強度要求，為赤泥綜合利用技術推廣創造了良好的示范效應。

(五)利用赤泥生產硅鈣復合肥

赤泥中除含有較高的Si,Ca,K,P等成分外，還含有數十種農作物必需的微量元素.赤泥脫水后，在120～300 ℃烘干活化、并磨細至粒徑為90～150 um,即可配制硅鈣農用肥。它可使植物形成硅化細胞，增強作物生理效能和抗逆性能，有效提高作物產量、改善糧食品質，同時降低土壤酸性、作為基肥改良土壤。

山東鋁廠生產的硅鈣肥在濟寧等地的缺硅土壤中的實驗表明，該肥對水稻、玉米、地瓜、花生等農作物均有增產效果，一般為8%～10%。但目前對這一技術很少使用，其原因是長期使用，容易引起滲漏，造成地下水污染。

五、赤泥中回收和提取有用成分

由于赤泥中含有一定的有價金屬盒非金屬元素，如含有大量的氧化鋁、氧化鐵、氧化硅、氧化鈣、氧化鋅等，此外還含有微量元素Ti,Ni,Cd,K,Pb,As等，是一種寶貴面豐富的二次資源，因此對赤泥中有價金屬和稀有稀土元素的回收具有重要的意義。

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