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赤泥
制鋁業(yè)提取氧化鋁時排出的廢渣
赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時排出的污染性廢渣，一般平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁，附帶產(chǎn)生1.0～2.0噸赤泥。中國作為世界第4大氧化鋁生產(chǎn)國，每年排放的赤泥高達(dá)數(shù)百萬噸。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的堆場堆放，占用了大量土地，也對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。全世界每年產(chǎn)生的赤泥約7000萬噸，我國每年產(chǎn)生的赤泥為3000萬噸以上。大量的赤泥的產(chǎn)生已經(jīng)對人類的生產(chǎn)、生活造成多方面的直接和間接的影響，所以最大限度的減少赤泥的產(chǎn)量和危害，實現(xiàn)多渠道、大數(shù)量的資源化已迫在眉睫。
簡介
赤泥是從鋁土礦中提煉氧化鋁后排出的工業(yè)固體廢物。一般含氧化鐵量大，外觀與赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化鐵較少而呈棕色，甚至灰白色。鋁土礦中鋁含量高的，采用拜爾法煉鋁，所產(chǎn)生的赤泥稱拜爾法赤泥；鋁土礦中鋁含量低的，用燒結(jié)法或用燒結(jié)法和拜爾法聯(lián)合煉鋁，所產(chǎn)生的赤泥分別稱為燒結(jié)法赤泥或聯(lián)合法赤泥。赤泥的化學(xué)成分如下：
赤泥的物理性質(zhì)：顆粒直徑0.088～0.25毫米，比重2.7～2.9，容重0.8～1.0，熔點1200～1250℃。
生產(chǎn)1噸氧化鋁要排出0.6～2.0噸赤泥。有的國家把赤泥排入海中，因含有堿等有害物質(zhì)而污染海洋，危害漁業(yè)生產(chǎn)。有的在陸地堆放，占用農(nóng)田，污染水系，干燥后隨風(fēng)飄揚，又污染大氣。為了減少污染，赤泥堆場底部應(yīng)鋪設(shè)不透水層，在赤泥堆上面鋪土種植植物。但積極合理的辦法是開展綜合利用，如用赤泥生產(chǎn)建筑材料、土壤改良劑，以及回收其中的金屬等。燒結(jié)法赤泥已利用起來。
（圖）外排
成分
資源化
建筑領(lǐng)域
中國在1963年開始用它作為普通水泥的生料。赤泥漿剛從氧化鋁廠排出時液固比一般為3～4，先通過真空過濾機過濾，使赤泥漿含水率降至60%以下。一般采用三元組分（石灰石、赤泥、砂巖）配料，有時還配入鐵粉，赤泥在生料中占25～35%。生料漿的煅燒工藝與一般的普通水泥生產(chǎn)基本相同。此外，可從鋁土礦中熔出三氧化二鋁，用高梯度磁選機對排出的赤泥再進(jìn)行選礦處理，提選出其中的鐵礦物，有效用于鋼鐵冶煉，剩余物可制成免燒磚，用作建筑材料。
國內(nèi)外大量研究及實踐表明，赤泥可用于生產(chǎn)多種型號的水泥。用赤泥燒制的水泥熟料各率值為：石灰飽和系數(shù)KH=0.88～0.92，硅酸率n=2.0～2.2，鋁率P=0.7～1.2。用赤泥生產(chǎn)的425號普通硅酸鹽水泥，符合中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB175-77中規(guī)定的技術(shù)要求。此外，燒結(jié)法赤泥還可用以生產(chǎn)油井水泥、赤泥硅酸鹽水泥、赤泥硅鈣肥料等。聯(lián)合法赤泥的利用同燒結(jié)法赤泥相似。
20世紀(jì)40年代以來，許多國家就拜爾法赤泥的綜合利用提出了幾十種方法，但絕大多數(shù)沒有達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求，主要是由于這種赤泥漿不易干燥，脫水能耗大。而燒結(jié)法赤泥或聯(lián)合法赤泥具有高鈣、高硅而低鐵的特點，利用該類赤泥燒制水泥成為一條可喜的廢渣利用途徑。但是相對于赤泥巨大的排放量，有限的利用率仍然不能減緩赤泥給社會、環(huán)境帶來的沉重負(fù)擔(dān)。所以，更加全面深入研究赤泥的特性，如何研制工業(yè)廢渣類新型材料，充分有效的回收利用赤泥已經(jīng)成為現(xiàn)階段迫在眉睫的任務(wù)。
環(huán)保領(lǐng)域
赤泥具有良好的吸附性能，經(jīng)水洗、酸洗及焙燒活化等處理后，可以制備出性能良好的無機吸附材料，可用赤泥沉降絮凝劑于吸附水中的Cd、Hg、Pb、Ni、Cu等重金屬離子，同時也可用于有機廢水的脫色、COD去除及放射性廢水的處理。赤泥中含有大量鋁、鐵及硅酸鹽，因此可用于制備聚合氯化鋁、鐵絮凝劑及新型聚硅酸鹽類無機高分子絮凝劑。一些學(xué)者利用拜耳法氧化鋁工藝產(chǎn)生的赤泥和工業(yè)鹽酸為主要原料并添加適量粉狀鋁酸鈣，制備出聚合氯化鋁鐵絮凝劑，其物理化學(xué)指標(biāo)和絮凝效果優(yōu)于一些傳統(tǒng)的絮凝劑。同時，赤泥可與粉煤灰及煤矸石等固體廢棄物為主要原料生產(chǎn)新型環(huán)保陶瓷濾料，可用于替代石英砂用于飲用水過濾處理。
赤泥中含有大量的固硫成分如Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO及Na2O等，比表面積大，可用于代替石灰乳濕法脫硫。由于赤泥中存在溶解性堿，能夠吸收SO2、SO3、H2S等酸性含硫氣體，因此凈化效果更好，并且赤泥吸收這些酸性氣體后，更易于綜合利用。赤泥用于廢氣處理分干法和濕法兩種，目前，兩種方法均已應(yīng)用于廢氣凈化處理，且都獲得較高的脫硫效。據(jù)報道，赤泥經(jīng)干燥、焙燒活化處理后，用于500℃下處理含硫為0.2%的發(fā)電廠廢氣，脫硫率達(dá)100%，經(jīng)10次循環(huán)后，脫硫效率仍達(dá)93.6%。另外，赤泥也可用于生產(chǎn)新型燃煤脫硫劑，活性高、固硫效果好的循環(huán)流化床鍋爐用燃煤固硫劑已經(jīng)在選煤行業(yè)應(yīng)用。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
赤泥中含有大量的鈣、硅、鉀、磷元素，同時還含有數(shù)十種農(nóng)作物所必需的微量元素及一定的堿度。赤泥經(jīng)脫水后，在高溫下烘干活化并磨細(xì)后，即可配制成硅鈣農(nóng)用肥。對于酸性土壤有一定的調(diào)節(jié)作用，可作為基肥改良土壤；對缺鈣、硅、鉀、磷及相應(yīng)微量元素的土地有一定的增產(chǎn)作用。目前，赤泥硅鈣肥的年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)20萬噸。不過，赤泥的成分很復(fù)雜，長期大量施用可能污染地下水，而且其堿性很高，對土壤的改良作用也有限。另外，赤泥也可以與其他成分共同改進(jìn)能耕土層性能。
危害
由于赤泥結(jié)合的化學(xué)堿難以脫除且含量大，又含有氟、鋁及其他多種雜質(zhì)等原因，對于赤泥的無害化利用一直難以進(jìn)
行。世界各國專家對赤泥的綜合利用進(jìn)行了大量的科學(xué)研究，但此類研究進(jìn)展不大。因此，赤泥廢渣的處理和綜合利用成為一個世界性的大難題。而對赤泥的銷納主要采取的是海底或陸地堆放處置的方法，但隨著鋁工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)氧化鋁排出的赤泥量也日益增加，堆存處置所帶來的一系列問題隨之而出，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。
（圖）赤泥
全世界每年排放赤泥約6000萬噸，中國僅上述五大氧化鋁廠，年排出的赤泥量就達(dá)600萬噸，累積赤泥堆存量高達(dá)5000萬噸，而其利用率僅為15%左右。赤泥堆存不但需要一定的基建費用，而且占用大量土地，污染環(huán)境，并使赤泥中的許多可利用成分得不到合理利用，造成資源的二次浪費，嚴(yán)重的阻礙了鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。氧化鋁廠大都將赤泥輸?shù)蕉褕觯螡穹ǘ汛?，靠自然沉降分離使部分堿液回收利用。另一種方法是將赤泥干燥脫水后堆存，中國的平果鋁業(yè)公司主要采用干法堆存，雖然減少了堆存量及可增加堆存的高度，但處理成本增加，并仍需占用土地，同時南方雨水充足，也容易造成土地堿化及水系的污染。
赤泥在堆放過程中除了占用大量土地外，還由于赤泥中的化學(xué)成分入滲土地易造成土地堿化、地下水污染，人們長期攝取這些物質(zhì)，必然會影響身體健康。赤泥的主要污染物為堿、氟化物、鈉及鋁等，其含量較高，超過了中國國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)（《有色金屬工業(yè)固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB5058-85）。
由于赤泥中含有大量的強堿性化學(xué)物質(zhì)，稀釋10倍后其pH值仍為11.25-11.50(原土為12以上)，極高的pH值決定了赤泥對生物和金屬、硅質(zhì)材料的強烈腐蝕性。高堿度的污水滲入地下或進(jìn)入地表水，使水體pH值升高，以致超出國家規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，同時由于pH值的高低常常影響水中化合物的毒性，因此還會造成更為嚴(yán)重的水污染。一般認(rèn)為堿含量為30-400mg/L是公共水源的適合范圍，而赤泥附液的堿度高達(dá)26348mg/L，如此高堿度的赤泥附液進(jìn)入水體，其污染不言而語，赤泥對生態(tài)環(huán)境的不良影響必須給予高度的重視和認(rèn)真的研究。堆存量不斷增大的赤泥所造成的越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染，已使赤泥綜合利用成為煉鋁工業(yè)一項急需解決的難題。
赤泥的pH值很高，其中：浸出液的pH值為12.1-13.0，氟化物含量11.5mg?L-1-26.7mg?L-1；赤泥的pH值為10.29-11.83，氟化物含量4.89mg?L-1-8.6mg?L-1。按GB5058-85有色金屬工業(yè)固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)，因赤泥的pH值小于12.5，氟化物含量小于50mg?L-1,故赤泥屬于一般固體廢渣。但赤泥附液pH值大于12.5，氟化物含量小于50mg?L-1，污水綜合排放劃分為超標(biāo)廢水，因此，赤泥（含附液）屬于有害廢渣（強堿性土）。
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