赤泥在水、土、氣環境治理中的應用研究進展

冉浩學 ，謝名淇 ，朱燕 ，周紅燕 ，陳喆 ,2，劉杰 ,2，王敦球 ,2

（1.桂林理工大學,環境科學與工程學院,廣西 桂林 541004；2.廣西師范大學，珍稀瀕危動植物生態與環境保護教育部重點實驗室，廣西 桂林 541004）

赤泥是從鋁土礦中生產氧化鋁之后排放出來的工業固體廢物，因其富含氧化鐵而呈紅褐色，故稱之為赤泥、紅泥。依據鋁礦石的品位和不同的生產工藝可分為燒結法赤泥、拜耳法赤泥和聯合法赤泥三種。拜耳法[1]適用于高品位鋁土礦，要求鋁硅比大于9，全世界采用拜耳法生產的氧化鋁產品約占90%[2]，是生產氧化鋁的主要方法。燒結法原理是鋁土礦與氧化物經高溫燒結等過程獲得氧化鋁產品，其主要針對鋁硅比在3～6 的低品位鋁土礦；聯合法是將拜耳法和燒結法聯合起來,處理鋁硅比為3～7 的礦石[3]。拜耳法赤泥主要礦物組成為脫硅產物(DSP)和鋁土礦中的赤鐵礦、石英等殘余礦物；燒結法赤泥的主要成分為白云石，質量分數在50%[4]。拜耳法工藝的主要特點為能耗低，但鋁金屬的損失量很高，對水體與土壤的影響較大；燒結法能耗與碳排放高，降低能耗的空間大；聯合法中鋁的資源利用率最高，這三種工藝中，拜耳法赤泥排放人類對于鋁工業的發展有著很悠久的歷史。在“拜耳法”鋁礦石生產提取氧化鋁的過程中，每年大約產生7000 萬t 干赤泥。大量的赤泥產生，需要妥善處理，而當時處理赤泥最常見的方法僅僅是將其存儲在與氧化鋁加工廠相鄰的堤壩沉積物中。20 世紀上半葉，工業處置主要是通過建造陸地池塘，一般稱為“赤泥湖”，其中小部分通過海上直接排放進行處置。因此，土地上的殘留物隨著工業的發展而增加。持續攀升的赤泥產生量，越發引起人們重視，赤泥的利用與處置也一直是人類的一大難題。

赤泥主要由鋁、鐵、鈣和鈦的氧化物或氫氧化物，及二氧化硅細顆粒組成。由于其本身較高的鈣和氫氧化鈉的含量，赤泥相對有毒，且存在造成嚴重污染的可能。隨著生產三氧化二鋁原料品位降低，赤泥排放量不斷增加，大量赤泥堆放于廢渣場，這不僅是對土地資源的浪費，還存在污染地下水與土壤的可能。充分開展赤泥回收資源化，一方面可減少其對環境的不利影響，另一方面，將赤泥變廢為寶，對赤泥進行二次利用，綜合應用在治理環境中產生更大的價值，具有極大的研究意義。目前，赤泥的利用主要包括：生產陶瓷、建筑、吸附、新型功能材料，金屬回收以及應用于治理環境污染方面。綜合來看，改善赤泥堆放現狀、推進赤泥資源化再利用已迫在眉睫。本文查閱諸多文獻，從赤泥的生產工藝及鋁工業的發展歷程出發，概述赤泥的特征，并結合國內外多年的實驗與研究，闡述了赤泥作為多種材料的應用，綜述了赤泥在環境污染治理中，在污水處理、土壤修復、廢氣處理等環境治理領域所發揮的積極作用，分析了赤泥在工業上的應用情況及應用中存在的問題，展望了赤泥未來廣闊的應用前景。

1 赤泥特征

1.1 赤泥物質組成

赤泥是生產三氧化二鋁的尾渣，其成分來源于三氧化二鋁原礦以及生產過程中的添加劑。赤泥的結構由凝聚體、集粒體、團聚體三種結構及結構之間的空隙體積所組成。而其內部的膠結、凝結、連接作用等正是依靠赤泥所特有的物質形成。我國生產出的赤泥主要分為四種：拜耳法低鐵一水硬鋁石礦赤泥、拜耳法高鐵一水硬鋁石礦赤泥、拜耳法高鐵三水鋁礦赤泥以及燒結法復合赤泥，其中拜耳法低鐵一水硬鋁石礦赤泥產出最多，約占49%（圖1）[4]。景英仁等[5]對國內地區赤泥進行了綜合分析，表明國內生產出的赤泥化學成分主要包括Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO 等，含量分別在8.32%～25.48%、8.87%～32.5%、5.7%～34.25%、2.55%～6.05%、0.08%～2.07%、2.33%～6.55%、13.59%～45.25%、0.41%～2.46%（見表1）[6]。此外，赤泥還含有一定量的稀土元素和微量的放射性元素，如錸、鎵、釔等。

圖1 2011 年我國4 種赤泥的比例Fig.1 Proportion of four kinds of red mud in China in 2011

表1 國內不同地區赤泥的理化特性Table 1 Physicochemical properties of red mud in different regions of China

由于赤泥含有許多有價值的金屬元素與稀有元素，是及其寶貴的二次資源，提取后剩余的殘渣可用于工業生產材料。朱德慶[7]研究了采用高鐵赤泥添加碳酸鈉直接還原磁選的方法以回收鐵，得到鐵的回收率高達96%。在稀有元素的提取上，通過硫酸化焙燒-浸出法從赤泥提取鈧，結果鈧的浸出率達到了75%，同時，可從赤泥中分離88%的稀土元素。該方法可行性在經濟分析之后得以驗證，且市場前景樂觀，但在提高鈧的浸出率的問題上，還要進行更加深入的研究。

從數據可知，赤泥中礦物組成復雜，其中氧化鈣含量最高。采用XRD 衍射技術分析赤泥礦相主要有：方解石、文石、赤鐵石、硅酸二鈣、硅酸三鈣等[8]。在這些成分當中，文石、方解石和菱鐵礦既是骨架，又有一定的膠結作用，三水鋁石、水玻璃等則起著膠結和填充作用。

1.2 赤泥物理性質

赤泥是灰色和暗紅色的粉狀物，其顏色會根據所含鐵量的多少而發生改變。赤泥具有較大內表面積且呈多孔結構，其比重為2840～2870 g/m3；孔隙性強、緊密度低；含水量大、有持水特性；塑性指數為17～30；顆粒較細，呈高分散交替狀態；具有較高比表面積，比表面積為64.09～186.9 m2/g[5]；赤泥粒度統計結果表明，其粒徑集中主要分布在0.005～0.075 mm。赤泥密度在7.6 左右，孔斜率在2.53～2.95，飽和度在91.1～99.6、含水量為86.01%～89.97%、持水量可達到79.03%～93.2%、抗壓強度在19.7～53.5 kPa[8]。

鑒于赤泥孔隙大、結構穩定、壓縮性弱、滲透性低的特點，是作為抗滲、承載類的理想建筑材料。例如，在山東，一些大型水泥廠能夠綜合利用赤泥，水泥原料中赤泥的用料比例為20.0%～38.5%，每噸水泥可資源化利用200～420 kg 赤泥，產出赤泥的綜合利用率為30%～55%，生產出的水泥抗折強度、旱期抗壓強度和抗硫酸侵蝕系數等皆優于其他水泥產品[9]；赤泥在制作建筑用磚方面也體現出良好的抗壓強度和抗折強度，將赤泥、粉煤灰與破碎后的煤矸石按一定比例混合，經擠壓定型后焙燒，制得的燒結多孔磚抗壓強度38.5 MPa，抗折強度3.08 MPa，吸水率21.1%，強度等級30；中國鋁業山東分公司利用赤泥燒結法生產免燒磚的試中工廠，其生產的赤泥磚質量能滿足當地的建筑材料要求，該團隊還采用赤泥道路基層材料修建了一條4 km 長的示范路；在筑壩方面，研究表明使用50 kPa 以上的燒結法和聯合法赤泥筑壩，筑壩質量良好；赤泥也可以用于制作玻璃的材料，自2013 年以來，山西已經有一家利用赤泥生產微晶玻璃的工廠，每年可消耗約1 萬t 赤泥，生產45 萬m2微晶玻璃；在混凝土工業中，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，其生產工藝與其他加氣混凝土基本相同，質量能符合國家標準，且赤泥不需再次煅燒，也不需再烘干，證明其生產成本經濟，生產工藝可行。使用赤泥為原料生產加氣混凝土砌塊最佳配比為：水泥15%、石灰12%～15%、赤泥35%～40%、硅砂33%～35%[10]；也可以赤泥、石英砂和高嶺土混合經壓制成型制備出抗壓強度為144.4 MPa 的建筑陶瓷；此外，利用低溫熔融法研制赤泥質微晶石，當條件為：核化670℃，時長1 h，晶化880℃，時長2 h 時，制備的微晶石具有良好的力學、耐酸堿腐蝕等物理化學性能[11]。

1.3 赤泥化學性質

赤泥的化學性質由含鋁礦物的成分、生產氧化鋁的方法、生產過程中添加劑的物質成分及新生成的化合物的成分等來決定。赤泥有機物濃度低、植物營養元素低；呈流塑狀態，強度較低，容易出現松軟、變形的情況；赤泥中的陽離子數量比較高，最高達到57.81 mg/100 g，但由于蒙脫石含量較高，反應出陽離子的交換不夠穩定；赤泥具有較強的堿性，赤泥的主要成份不屬于對環境有特別危害的物質，其對環境的危害因素主要是其含氧化鈉的附液，其附液pH 值可達13～14，所以，赤泥對環境的污染以堿污染為主[12]。利用赤泥物理性質中的成型塑性與化學性質中的高溫燒結性，通過選擇合理的工藝參數，可與粉煤灰配料制造出符合MU10 級的燒結磚[13]。該生產過程生產原料均來自工業廢渣，具有很大推廣意義。氧化鋁的生產工藝中，金屬離子和堿的排放都造成了對環境的不良影響，金屬離子導致土地金屬污染，堿的排放影響土壤與水體的酸堿度，而這些環境污染在生產工藝中都是以赤泥的形式排出。赤泥的堿度及其所包含的重金屬元素，是阻礙赤泥利用的內在障礙。此外，阻礙赤泥發揮重要用途的內在因素還有赤泥的產量、赤泥的相關產品性能、所需成本和風險因素。同時，赤泥因其堿性、化學性質和礦物學性質，也屬于工業廢物[14]。

2 赤泥在環境治理中的應用

我國生產的赤泥主要應用于建筑材料、玻璃、陶瓷、水泥以及鋼鐵生產等方面，在環境保護領域以及稀土元素的提取方面應用相對較少（見表2）[4]。赤泥在環境治理中的應用主要分為水、土壤、廢氣三個方面（見圖2）。赤泥在水處理應用中可作為吸附劑和絮凝劑除去污水中的有毒離子以及重金屬離子；在土壤修復應用中可以固定重金屬、改良土壤酸堿性以及生產肥料等；在廢氣處理應用中用于處理含硫廢氣、氮氧化物廢氣以及其他氣體。隨著社會的發展，赤泥在環境領域的應用也越來越廣泛，利用赤泥“以廢治廢”有著較大的經濟效益和社會效益，未來具有廣闊的發展前景。

圖2 赤泥在環境治理中的應用Fig.2 Application of red mud in environmental governance

表2 2009 年我國赤泥利用現狀Table 2 Status of utilization of red mud in China in 2009

2.1 赤泥在水處理方面的應用

赤泥在作為廢水的凈化劑應用上，美國、日本都有過一些應用，且表現出了效果顯著、成本低的特點[14]。赤泥在水處理方面，可處理含重金屬離子、放射性離子、非金屬離子廢水等多種廢水，應用廣、成本低、效果好，具有很大的前景[15]。

吸附法和絮凝法是污水處理過程中最簡單常見的一種工藝，且成本較低，其在污水治理中有著舉足輕重的作用。赤泥本身具有顆粒小、活性高和比表面積大的特點，具有良好的吸附性能。所以可以利用改性后的赤泥作為某些離子（例如有毒非金屬離子F-、PO43-、重金屬離子Cr6+、Cu2+、Cd2+以及部分有害放射性元素等）的吸附材料，用以吸附污染物。以拜耳法赤泥作為原料，通過水洗、焙燒或酸化等方法可以制備出性能優越的吸附劑，增強污染物的吸附量，且可以重復利用，達到以廢治廢的目的。絮凝劑是凈化污水的關鍵，若以赤泥為原料制備無機高分子絮凝劑，既可以制備得到用于處理污水的無機高分子絮凝劑又可以綜合提取赤泥中的主要金屬元素鐵、鋁。

2.1.1 赤泥作為吸附劑

在水處理使用的各種技術中，吸附因其成本效益廣泛使用。其中，活性炭雖然以去除污染物的吸附效率而聞名，但因其生產及再生費用的昂貴，導致許多情況下限制了活性炭的使用與開發。近幾十年來，通過對來自工業和農業廢物的低成本吸附劑進行的廣泛研究，赤泥作為一種低成本的吸附劑，因其優良的多孔性而展現出極強的吸附能力[16]。

赤泥因其細顆粒具有較高的表面積/體積比和電荷/質量比，對重金屬的結合能力強，能作為吸附劑成功吸附的主要因素是赤泥表面的氧化物具有較強的化學吸附作用，其次是pH 值濃度、吸附劑量、接觸時間、初始污染物和其他粒子等因素的綜合作用[16]。赤泥在水處理中作為吸附劑應用主要表現在采用微波煅燒方法的同時，結合酸活化聯合處理，將尾渣赤泥表面活性進行改善，使得酸活化后的赤泥對砷具有較好的吸附作用。實驗表明，赤泥對砷的吸附效果在不同pH 值條件下的響應不同，在pH 值為4、7、10 的溶液中，隨著pH 值的升高，赤泥對砷的吸附作用降低。而赤泥用于吸附鉛離子、鉻離子和鎘離子也具有較好的成效。將赤泥改性后與硫酸亞鐵鹽、沸石等材料混合后用于鉛離子、鎘離子吸附，結果表明該方法能夠降低鉛離子、鎘離子含量[17]。在不同pH 值濃度條件下吸收效果變化不大，且赤泥對鉻離子的吸收大于對鉛離子的吸收，運用XRD 衍射、比表面積儀等設備對赤泥進行表征，結果表明赤泥粒徑在120～180 μm、酸度pH 值為5、反應時間為120 min 的條件下，吸收廢水中的鉻離子效率達到98.9%[18]。另外赤泥吸附氟離子、銅離子也具有較好效果，將赤泥在500℃下焙燒2 h，在pH 值為6 的條件下對氟離子、銅離子進行吸附處理，結果表明氟吸附效率高達99%，銅吸附效率達到98%。王斌等[19]以廣西拜耳法赤泥為主要原料，制備燒脹陶粒，將其置于含鉛廢液中，研究其對鉛的吸附作用，結果表明，其處理結果達到國家污水排放標準。除了對陰離子和重金屬有吸附作用外，赤泥還具備吸附有機物的能力。赤泥可去除幾種重要的污染染料，例如剛果紅、酸性紫、亞甲基藍、若丹明B 和堅牢綠。相比于處理含染料廢水的常規方法，吸附也顯現出了更明顯的有效性和經濟優勢。

赤泥作為吸附劑可有效去除污水中的重金屬、部分陰離子、有機物、細菌等物質，且活化后對污染物的處理效果更好。赤泥作為一種非常廉價的吸附劑，與商業活性炭相比，包括購買、運輸、加工（加工所需的化學、能源和人工）在內的赤泥成本約為每噸25 美元，與印度的商業碳（每噸285 美元）相比便宜得多。通過制作工藝、吸附效果以及成本等方面的綜合比較，赤泥作為吸附劑在水處理中的應用大可與市場上其他吸附劑相媲美，因此，赤泥作為吸附劑有廣闊應用前景，建議開展持續研究。

2.1.2 赤泥作為絮凝劑

絮凝劑在污水處理中比較常見，且表現出了較好的作用效果。該產品具有投入成本低、處理效果佳的優點。目前絮凝劑包含無機絮凝劑、有機絮凝劑和微生物絮凝劑。赤泥作為無機絮凝劑被廣泛應用到污水處理中，其根本原因是赤泥中的鐵離子與鋁離子水解形成的膠體狀羥基配合物具有絮凝作用，主要表現在聚合氯化鋁（Alm(OH)n(H2O)x.CL3m-n(n ≤3m)）進行污水處理。將赤泥中的三氧化二鋁通過化學處理制備出聚合氯化鋁產品。涉及反應為：

絮凝是處理含染廢水的常規方法之一。馬巧珊，馬巧珊等[20]人以廣西平果鋁廠工業廢渣為原料，將硫酸鋁鐵和尾渣混合制備出合硫酸鋁鐵(CTS-PAFS)復合絮凝劑，應用結果表明該絮凝劑能夠將染料廢水中的色度除去，去除效率高達96.91%。李尉卿等[21]利用赤泥的吸附、絮凝作用，制備出可去除垃圾滲濾液中30%COD 和20%氨氮的混凝劑。張書武，韓賓，安文超等[22]人以某廠鋁土礦尾渣為原料，采用鐵鹽處理制備出含羥基鐵吸附劑，應用結果表明，改進原料應用到陶瓷里料中吸附水中As、P 雜質有很好效果。此外，以赤泥為原料制備的赤泥聚氯化鋁絮凝劑，對水體中的P 有較好的去除效果。

目前赤泥在作為絮凝劑原料處理污水方面受到工藝、不同地域赤泥成分含量及性質上差異的限制，應用不廣泛，但基于赤泥的絮凝劑研究依舊有其潛在應用價值。

2.2 赤泥在土壤處理方面的應用

赤泥在作為土壤改良劑上，德國北部平原曾用此進行土壤改良荒地，改造后的荒地成為了肥沃的耕地，且土壤的礦物質與養分相較與改良前均有所增加。2000 年，中鋁公司進行研究開發赤泥硅鈣復合肥產品，赤泥配比達80.0%，經一年農業應用實踐驗證，該產品具有改善土壤結構、提高作物品質、減少病蟲害和增產效應。但該產品僅適合用于改良酸性土壤和高效經濟作物，如蔬菜、水果等方面市場有限，最終難以產業化。

赤泥在土壤環境處理應用方面，可將其運用于提取有價金屬、減少植物對重金屬的吸收、將重金屬固定在受污染的土壤中、有效減少磷的浸出、改善牧草生長、改善土壤酸堿度等諸多領域，為土壤污染物的修復提供了一種成本低、效益高、可持續的解決方案。因為赤泥本身成分復雜，含有一定量的稀土元素和微量的放射性元素，所以施加過量(＞5%)的赤泥會導致新的土壤污染問題。例如，由于赤泥中的鈉含量過高引起的土壤高鹽度問題。赤泥對金屬的固定能力很強，但當其金屬含量高于污染土壤時，不宜采用赤泥進行修復，以避免增加修復土壤中金屬/類金屬的含量。因此，考慮將赤泥作為一種改良劑是一個基于風險的決定，要小心評估各種因素，例如需要固定的目標金屬與土壤的酸堿度調節。

2.2.1 固定重金屬

土壤重金屬污染是一個關乎糧食安全、人體健康和環境質量的世界性難題。土壤重金屬污染的定義是：因受到人為活動的影響造成重金屬在土壤中過量積累并明顯高于土壤環境質量標準，進而導致土壤生態環境惡化的現象。在土壤改良劑的研究中，赤泥在土壤中固定重金屬并減少植物吸收上展示出巨大的潛力。赤泥作為鈍化劑可通過固定土壤中的重金屬，減少其有效性和活性，以改良土壤條件，有利于土壤中微生物和植物的生長。這在土壤修復等治理中提供了一定指導。例如，在農業方面，可利用赤泥制作鈍化劑用于重金屬污染的土壤修復中，以減少植物對重金屬的吸收。赤泥作為鈍化劑有著良好的效果，可以通過吸附的作用把土壤溶液中游離的金屬離子附著在氧化物上，從而把土壤中的金屬分離開來，也可以通過其成分中含有的碳酸鹽用來沉淀土壤溶液中的金屬離子。Lombi 等[23]研究表明，作物在有赤泥的土壤中生長對Ni、Zn、Cd 和Cu 的吸收明顯會減少，其中Zn 金屬減少最多，減少了95%。Zhou 等[24]研究赤泥和堆肥為原料看它是否有修復土壤重金屬的效果，結果表明，赤泥和堆肥混合后可吸收土壤中Zn、Cu、Pb、Cd等重金屬有效態，該技術能用于修復被重金屬污染的土壤。

2.2.2 改良土壤酸堿性

赤泥對于酸性土壤有一定的調節作用，可作為基肥改良土壤。赤泥可以非常有效地減少磷的淋溶，改善牧草的生長，并可以改善土壤的酸性。在對施加了以赤泥為原料制備的0.25～0.85 mm 粒徑的顆粒PL 的土壤修復實驗中，若對赤泥做水化膠凝過程，把原始赤泥材料制成細小顆粒狀，可有效緩解由于土壤堿性過高造成的修復不穩定問題，且有利于持續鈍化金屬活性。李東潔等[25]研究了施加污泥和赤泥對土壤理化性質、油菜生長、品質和養分狀況的影響，結果表明施加污泥及赤泥有利于改善油菜生長狀況，提高油菜產量，既可以提高油菜對氮、磷、鉀等元素的吸收，改善油菜的營養狀況，又有利于調節土壤的pH 值，改善土壤性狀等諸多效果。

2.2.3 生產肥料

赤泥中含有大量的鈣、硅、鉀、磷，同時還含有數十種農作物必需的微量元素及一定的堿度，所以赤泥經脫水，并在高溫下烘干活化并磨細后，即可配制硅鈣農用肥。硅鈣肥是發展綠色無公害農業生產的新型肥料。將赤泥脫水后120℃～300℃下活化，磨細后制備的堿性復合肥料效果良好，對小麥、水稻等具有較好的增產效果。蔡德龍[26]等對玉米施以赤泥制成的硅肥，實驗得出使用該硅肥的玉米的抗清枯病能力得到了顯著提高。

2.3 赤泥在廢氣處理方面的應用

我國赤泥處理廢氣技術還沒有大規模應用在工業中。需要向先進國家學習技術，一些發達國家從60 年代起就開始了工業廢氣的處理，如日本、法國、德國[27]。日本在70 年代末建立了利用赤泥中的方鈉石吸附廢氣中的SO2的工廠[28]。

2.3.1 處理含硫廢氣

我國每年工業生產都會產生大量的含硫廢氣，硫化物排放到大氣中，會造成酸雨等污染。而赤泥擁有的優異的吸附性能及其所含有的豐富的堿性物質使其在凈化酸性氣體領域有著良好的應用前景。舒月紅等[29]人在對赤泥脫硫的作用機理研究中，發現赤泥吸附霧態硫酸的作用機理包括酸堿中和、表面吸附和空隙填充。赤泥經過105℃的干燥，之后450℃焙燒1 h 活化，活化后的赤泥在溫度為500℃的時候，吸附廢氣流量為110 mL/min、含量為18%的來自火力發電廠和制造業煙囪中的SO2廢氣，脫硫效率達到 100%。反復10 次之后，活化后的赤泥脫硫效率可達93.6%。赤泥也可以作為脫硫劑對鍋爐煙氣進行脫硫[30]。竹濤[31]等以赤泥為原料，在煙氣脫硫研究中，總結實驗結果得出在最適宜條件下，赤泥脫硫率可高達98.8%。除此之外，陳義等[32]的實驗結果也表明，拜耳赤泥吸附處理SO2技術中，赤泥作為SO2的吸收劑，先后發生化學吸附與物理吸附，能高效吸附SO2，可以除去大量SO2，且其處理工藝簡單方便。用赤泥此項技術即解決了二氧化硫尾氣，尤其是對于鍋爐的煙氣脫硫過程的排放問題。對于硫化氫廢氣，赤泥由于燒結后形成的比表面積大的微孔結構，加之赤泥中鐵元素對廢氣中硫元素固定效果顯著，赤泥所含的三氧化二鐵對硫化氫氣體較強的吸附能力，可應用于硫化氫廢氣處理中。赤泥對于含硫廢氣的處理，表現出較強的處理效果，可代替石灰類堿性脫硫劑處理污染氣體。不僅可有效緩解含硫廢氣污染問題，也在一定程度上實現了赤泥作為固體廢物的利用，有著較大的經濟效益和社會效益。

2.3.2 處理氮氧化物

氮氧化物作為主要的空氣污染物之一，與光化學煙霧、酸雨、臭氧層的破壞、全球變暖都有關系，目前常采用的處理技術包括催化還原、吸附等。雖然這些方法都在一定的領域得到了廣泛運用，但各自都表現出了一定的局限性，因此，尋求更為有效的科學技術及更有效的催化劑是目前研究的主要方向。而赤泥可作為加氫脫氧、尾氣處理、碳氫化合物氧化等反應的催化劑。例如，赤泥通過負載金屬氧化物，可制備催化氧化氮氧化物等廢氣的催化劑。赤泥脫硝處理原理是三氧化二鋁與二氧化硫反應生成硫酸鋁，以及利用赤泥中其他元素與二氧化硫、硫化氫反應生成難容硫化物。李彬等[33]人分析了國內外赤泥在脫硝處理中的應用進展。隨著環保要求增加，對于煙塵中氨氣的脫硝提出了更高要求，將酸解赤泥與催化劑一同使用，進行脫硝處理可提高脫硝效率。結果表明，反應溫度450℃條件下脫硝效果較佳。為增強赤泥脫硝能力，可在赤泥中加入BaZrO3制備出具有催化氧化煙氣的催化劑。采用SEM、XRD 衍射儀、紅外光譜分析儀進行表征當赤泥中含（質量分數/%）SiO222.96，MgO 2.15，CaO 5.77、Al2O312.53、Fe2O315.86、K2O 1.27時，同時加入BaZrO3，實驗結果反應溫度在750～800℃，赤泥能發揮較好的脫硝催化作用，且應用表明其能夠提高NO 的轉化率達到40%。這些實驗結果為赤泥脫硝催化提供了更有力的證明，同時赤泥的加入，使催化劑擁有更好的結構及脫硝效果。

2.3.3 處理其他氣體

林建飛[34]等研究利用了拜耳法赤泥用來捕集CO2，赤泥的脫堿率最高達42.43%。南相莉[35]等利用赤泥作為二氧化碳的固化劑，對赤泥進行改性，在超聲波和機械攪拌設備強化焙燒后對低濃度二氧化碳的吸收，超聲波功率為 600 W、反應溫度為 25℃，固液比為1∶6、氣體流量為0.025 m3/h、攪拌葉輪轉速為150 r/min 時，最大固碳量超過了71.72 g/kg。Nath H[36]等研究發現在300℃左右的溫度下，赤泥中的金屬組分與AlF3、AlF2、FeF3和以NaF 形式存在的氣體氟化物發生了反應，證明赤泥對氣體氟化物存在吸收效果。目前，赤泥在實驗中處理危害氣體方面表現良好，現階段考慮經濟成本等問題，想要大規模應用到工業處理廢氣還要不斷改進技術，相信未來赤泥在廢氣處理應用中前景廣闊。

3 展 望

大規模的工業生產氧化鋁會排放出大量的赤泥，赤泥的大量堆存會嚴重污染水、土壤以及空氣。赤泥的綜合利用一直是一項涉及多技術領域、多學科的世界技術難題，對于赤泥資源化利用一直是國內外的研究熱點。一方面希望赤泥帶來的環境污染問題得以控制與解決，另一方面希望能夠實現廢物資源化利用。但赤泥因其堿性強、成分波動大等問題，處理工藝復雜，且費用昂貴，長期以來，赤泥在工業生產中都難以實現穩定的規模化利用[37]。例如，赤泥中各成分及成分含量的差異，在很大程度上會限制赤泥的處置工藝，從而約束了赤泥在工業化應用上的推廣。在廢水治理中用赤泥制備而成的絮凝劑、吸附劑以及在土壤修復中用赤泥生產的鈍化劑都應避免赤泥本身對水體、土壤造成的二次污染。對于赤泥的資源化利用，我國相比發達國家的發展較為滯后，美國早在1915 年頒布了ICC 條例，在1918年成立了礦渣協會，禁止把礦渣作廢料，而將礦渣列入國家礦業資源[38]。目前在實現赤泥資源化的利用上，我國還需要強化資源化利用的意識，多途徑綜合開發，加大科研力度。

目前在環境污染治理領域中，赤泥的應用已經在實踐中產生一定的成效。在污水處理方面，相比于傳統的吸附劑和絮凝劑，赤泥在制作工藝、吸附效果以及成本等方面上都具有較好的可比性，雖然赤泥在作為絮凝劑原料處理污水方面受到工藝、不同地域赤泥成分含量及性質上等差異的限制，應用不廣泛，但赤泥在污水處理方面的研究依舊有廣闊的應用前景，應持續研究；在土壤修復方面，赤泥可以用于固定重金屬、改善土壤酸堿度以及生產肥料等，為土壤污染物的修復提供了一種成本低、效益高和可持續的解決方案。但赤泥本身成分復雜，且含有一定量的稀土元素和微量的放射性元素，不宜過量施加；在廢氣處理方面，赤泥的加入使催化劑擁有更好的處理效果，并且有著較大的經濟效益和社會效益。目前，赤泥在實驗中處理危害氣體方面表現良好，但在工業中赤泥作為吸附劑使用一段時間后，容易出現板結現象，透氣性變差，造成氣流分布不均，從而使得處理效率變低，影響使用壽命，在赤泥處理廢氣的工業化應用進程中，還有很多需要改進的空間。現階段考慮經濟成本等問題，想要大規模應用到工業處理廢氣還要不斷改進現有技術。隨著全球環保意識日益增強，污染物排放標準日漸提高，工廠排放污染物控制面臨日趨嚴峻的挑戰[39]。通過綜合利用礦產資源中的所有組分，即實現無廢生產工藝,是當今以礦產資源為原料、燃料生產工業的發展方向。

另外，赤泥中包含大量重金屬元素，這些元素可能會造成環境污染，其中，赤泥中的價金屬和稀土元素提取后能再使用，并且不產生二次廢渣污染，這也同樣是一個值得研究的方向。結合當今國家建設資源節約型、環境友好型的社會需求，綜合國內外有關氧化鋁生產行業的發展情況及赤泥具有潛在價值，對赤泥綜合利用方面進行研究，是中國鋁工業可持續健康高效發展的必經道路。在中國和國際社會中，更應該建立有關赤泥處理和利用的友好、開放的氛圍。因此，為使赤泥的資源化利用更加廣泛，需要尋找更為經濟、有效、用途廣泛的途徑，開發更加高端的科學技術。