赤泥基層狀雙金屬氫氧化物合成工藝及應用

姜一梅，沈征濤

南京大學 地球科學與工程學院，南京 210023

1 引言

赤泥（Red mud）是鋁土礦煉制氧化鋁過程中伴生的高堿性廢料，因含有氧化鐵且外表酷似赤色泥土而得名，赤泥中含有大量鋁土礦的殘留物：赤鐵礦（Fe2O3）、勃姆石（γ-AlOOH）、水鋁石（α-AlO (OH)）、銳鈦礦（TiO2）、石英（SiO2）等，特別是其中含量豐富的金屬元素（如Al等重金屬）具有顯著的環(huán)境危害性（Agrawal and Dhawan, 2021；Liu et al.,2011）。制取1噸冶煉級氫氧化鋁,需耗用2~3噸鋁土礦，伴生1~2.5噸赤泥，因此，隨著鋁工業(yè)的高速發(fā)展，副產物赤泥的排放與處置已經成為一個世界性環(huán)境問題（Paramguru et al., 2005）。據統計，全球赤泥年排放量超過1.5億噸（Evans, 2016），其中，中國占8800萬噸，排名第一（Liu et al.,2009），2015年全球范圍內閑置赤泥的累積總量已超過40億噸（Wang et al., 2013）。龐大的赤泥排放量不僅造成巨大的處置和填埋壓力，也產生了嚴重的環(huán)境污染風險。常用的赤泥處置方法主要包括就地堆積、異地填埋、深海傾倒等，就地堆積的赤泥存在粉塵隨空氣流通遷移污染周邊環(huán)境的風險，填埋的赤泥中部分可溶污染物（如F-、SO42-、Al3+）有入滲遷移地下水的風險（Paramguru et al., 2005；Wang et al., 2019）。雖然赤泥的堆積造成了巨大的環(huán)境負擔和污染風險，但是赤泥中含有豐富的金屬元素，若將它們回收利用不僅可以解決處置及環(huán)境污染問題，還能為國家?guī)砭薮蟮慕洕б妗Ｄ壳埃淹度肷a的赤泥工業(yè)化處置技術有：回收有價金屬（Fe）、生產基礎建材（如路基材料、建筑用磚以及水泥）、生產防水材料、脫硫劑、無機高分子材料（如RM塑料）等（Zeng et al., 2020；Samal,2021；Wang et al., 2019）。其余的赤泥資源化利用技術還處在實驗室研究階段，從赤泥中提取金屬元素制備層狀雙金屬氫氧化物（LDH）并對其進行高效利用是當前進行赤泥資源化利用研究的熱點之一，具有很大的工業(yè)化可行性。……