1、赤泥的綜合利用摘要：主要闡述了赤泥的化學(xué)成分、組成及其特性，以及赤泥的多種利用途徑。關(guān)鍵詞：氧化鋁廢料 赤泥綜合利用Utilization of Red MudAbstract: Mainly introduces the chemical composition, composition and characteristics of red mud, and its various utilizationways.Key words: Al2O3 waste red mud utilization1、刖言赤泥是鋁土礦制取氧化鋁后所剩余的紅褐色、粉泥狀強(qiáng)堿性固體廢料，是氧 化鋁生產(chǎn)過程中必不可

2、少的副產(chǎn)物。一般每生產(chǎn)1 t氧化鋁，可產(chǎn)出赤泥1. 01.8 t。隨著鋁工業(yè)的發(fā)展，目刖，全世界每年產(chǎn)生的赤泥約5000萬t 2000年，我國 赤泥排放量大約為400萬t,排出的赤泥主要采取露天筑壩堆存處理。由于缺乏既 經(jīng)濟(jì)又可行的技術(shù)，赤泥的綜合利用率一直處于較低水平，僅為4%左右，遠(yuǎn)低于 中國工業(yè)固體廢物65%的平均利用水平。目前，中國赤泥累計(jì)堆存量約2X108 t， 預(yù)計(jì)到2015年將達(dá)3.5X108 t，由于大量的赤泥未得到充分利用，長期占用大 量土地，造成土地堿化，地下水受到污染，同時(shí)又極易造成“二次揚(yáng)塵”污染環(huán) 境，危害人們的健康。因此，必須加快赤泥的綜合利用研究。2、赤泥的化學(xué)成

3、分及物理性質(zhì)2.1、化學(xué)成分赤泥因含有較多氧化鐵，其外觀顏色與赤色泥土相似，因而得名。赤泥的主 要礦物成分為：硅酸二鈣53%，方鈉石11%，水化石10%，赤鐵礦7.5%，鈣鈦 礦石11%，鎂薔薇輝石5%。赤泥的化學(xué)成分取決于鋁土礦的成分、生產(chǎn)氧化鋁 的方法和生產(chǎn)過程中添加劑的物質(zhì)成分，以及新生成的化合物的成分等，通常赤 泥的主要成分為AI2O3， SiO2，CaO，Na20等。2.2、物理性質(zhì)2.2.1、赤泥的物理性質(zhì)指標(biāo)。物理性質(zhì)指標(biāo)主要包括密度、孔隙比、含水量、界限含水量（塑限、液限、 塑性指數(shù)和液性指數(shù)）和飽和度等。2.2.2、赤泥的水理性質(zhì)。水理性質(zhì)主要包括滲透性、崩解性以及膨脹性，它

4、受赤泥的物質(zhì)組成及堆放 后的演變所制約。持水、析水特性。赤泥不僅含水量大，而且有持水特性，其 持水量在79. 03%93. 20%，尤為特殊的是當(dāng)振動(dòng)時(shí)析水量仍為5. 00% 14. 93%。這意味著赤泥受振動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)會(huì)改變，其工程性能惡化。收縮與 膨脹性。赤泥雖然高孔隙、高含水，但干燥后不發(fā)生收縮。這說明高含水不是親 水礦物存在的結(jié)果。同時(shí)，也無膨脹性。崩解性。試樣加蒸餾水，幾乎不發(fā)生 變化。試樣加入5%的HCI和H： SO。，經(jīng)過24 h，試樣顏色有變化，并呈片狀和 小塊狀崩解，但未解體。隨著時(shí)間的延續(xù)，試樣表面有大量白色的鹽析出，并明 顯硬化，這是CaCO3，和Na2SiO2重晶和膠結(jié)

5、作用的結(jié)果。液化勢(shì)。新堆積的赤 泥，由于高含水，其值絕大多數(shù)大于液限，加之粉粒和砂粒為憎水性的文石和方 解石。因此，新堆積的赤泥在振動(dòng)下有發(fā)生液化的可能。2.2.3、赤泥的脫水陳化與強(qiáng)度。大量試驗(yàn)表明，赤泥強(qiáng)度與其堆放時(shí)間并無必然的因果關(guān)系，僅僅依賴延長 堆放時(shí)間沒有工程意義。只有在延長時(shí)間的同時(shí)強(qiáng)化脫水，才是提高強(qiáng)度和改善 赤泥工程性能的先決條件。3、赤泥的處理利用3.1生產(chǎn)水泥赤泥的主要化學(xué)組成為SiO2、CaO、Al2O3和Fe2O3。赤泥可以代替部分生料生產(chǎn)不同品種的水泥,如硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥等。赤泥漿過濾脫水后，與砂巖、石灰石和鐵粉等共同磨制生料漿（赤泥配比可 達(dá)25%-30%

6、），調(diào)整到符合技術(shù)指標(biāo)后，用流入法在蒸發(fā)機(jī)中除去大部分水分 后（或直接噴入），入回轉(zhuǎn)窯煅燒為熟料，再加入石膏、礦渣等混合材料碾磨到一 定細(xì)度即制得水泥產(chǎn)品，赤泥配比受原料和燃料質(zhì)量的影響，當(dāng)配入赤泥28% 時(shí)，需配人石灰石65%和砂石7%。用赤泥生產(chǎn)的水泥具有早強(qiáng)、抗硫酸鹽、水 化熱低、抗凍及耐磨等性能。俄羅斯第聶伯鋁廠利用拜耳法赤泥生產(chǎn)水泥，生料中赤泥配比可達(dá)14%。我 國山東鋁廠早在20世紀(jì)60年代就利用燒結(jié)法赤泥生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥,并建成 了大型水泥廠，由于赤泥含堿量高，用量過多就達(dá)不到水泥生產(chǎn)所要求的低堿特 性，所以，赤泥在水泥生料中的配比僅為25 %左右。3.2、用作路基材料赤泥中含

7、有較多的硅酸二鈣，故具有水硬性質(zhì)。將赤泥作為路基材料應(yīng)用于 公路建設(shè)，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，無二次污染，投資少，見效快，經(jīng)濟(jì)效益好， 原材料消耗量大、赤泥配比高，是比較理想的赤泥綜合利用技術(shù)之一。利用赤泥 修路，可減少對(duì)土地的占用和環(huán)境污染，節(jié)約大量用于鋪筑路基的水泥和碎石， 對(duì)于降低工程造價(jià)具有重要意義。3.3、生產(chǎn)磚原料f預(yù)加工配料f料漿制備（加稀釋劑）f噴霧干燥f壓型f干燥f施釉f 煅燒f成品該法生產(chǎn)的陶瓷釉面磚，以赤泥為主要原料，取代了傳統(tǒng)的陶瓷原料，不但 可以降低原材料費(fèi)用，而且具有極大的環(huán)保意義。3.4、制煉鋼用保護(hù)渣燒結(jié)法赤泥含有SiO2、Al2O3、CaO等組分。還含有Na20、

8、K2O、MgO熔 劑組分，是生產(chǎn)鋼鐵工業(yè)澆鑄用保護(hù)材料的理想原料。生產(chǎn)赤泥保護(hù)渣的配方與 生產(chǎn)工藝及鋼種、錠型有關(guān)。基于赤泥CaO/SiO2比值高、堿性強(qiáng)等特點(diǎn)，用含 酸性氧化物SiO2、Al2O3較高的珍珠巖石為輔助材料，來調(diào)節(jié)堿度，選擇粒度 細(xì)的土狀石墨為絕熱劑，控制渣的熔化速度，提高剝離性。制保護(hù)渣前，先將赤泥漿脫水至35%以下，對(duì)各種原料進(jìn)行干燥和質(zhì)量分 析，并按配比批量稱重配料，將配好的料研磨至一定細(xì)度。在混合料中加入外加 劑、發(fā)熱劑、混勻包裝即為產(chǎn)品。赤泥烘干后的水分小于0.5%，細(xì)度為60目-100目。用赤泥制成的保護(hù)渣 使用于碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼等鋼種和錠型。應(yīng)用這種保護(hù)渣

9、澆鑄，一般在 錠模內(nèi)加人量為2kg-2. 5kg。這種保護(hù)渣可以顯著降低鋼錠頭部及邊緣增炭，提高鋼錠質(zhì)量，可明顯改善 鋼坯低倍組織，提高鋼坯成材質(zhì)量和金屬收率，具有比其他保護(hù)材料強(qiáng)的同化性 能。3.5、制塑料填充劑赤泥對(duì)PVC（聚氯乙烯）具有顯著的熱穩(wěn)定作用，它與PVC常用穩(wěn)定劑并用 時(shí)具有協(xié)調(diào)效應(yīng)，使填充后的PVC的制品具有優(yōu)良的抗老化性能，可延長制品 的壽命，比普通的PVC制品壽命長2倍3倍。普通PVC在露天使用8年后，強(qiáng) 度完全失去，而赤泥聚氯乙烯塑料仍然保持著良好的力學(xué)性能，未見任何老化 現(xiàn)象。且赤泥聚氯乙烯復(fù)合塑料具有阻燃性，可用于生產(chǎn)建筑型材。3.6、制硅鈣肥料赤泥中含有植物生長所

10、必需的Fe、Mg、P、K、Mn、Cu、Zn、B等微量元素， 因此是良好的堿性復(fù)合肥料。以赤泥主要原料，添加一定成分的添加劑經(jīng)混合、 干燥、球磨后制成的硅肥，將此種硅肥用于黃淮海平原的花生種植的肥料，由于 含有大量的SiO2和CaO對(duì)于花生的生長較為有利，花生的產(chǎn)量獲得了較大的提 高，同時(shí)又大大地節(jié)約了生產(chǎn)成本。硅肥可以改善植物的細(xì)胞組織，改善作物果 實(shí)的品質(zhì)，在缺硅的土壤中可增產(chǎn)8%- 15%。3.7、用作硅肥。近年來，國內(nèi)一些研究單位對(duì)硅肥進(jìn)行了深入研究，研制出了獨(dú)特的硅肥添 加劑，河南省已批準(zhǔn)成立了省硅肥工程中心。河南省科學(xué)院近年開展的大面積試 用硅肥表明，硅肥可以改善植物的細(xì)胞組織，改善

11、作物果實(shí)的品質(zhì)，在缺硅的土 壤中可增產(chǎn)8%15%。硅肥是繼氮、磷、鉀肥之后的第4大元素肥料，它對(duì)多 種農(nóng)作物具有較好的營養(yǎng)作用，大力發(fā)展硅肥，是赤泥綜合利用的又一可行途徑。3.8、提取有價(jià)金屬。該技術(shù)主要以拜耳法赤泥為原料，以煤為還原劑，直接還原煉鐵。鐵以海綿 鐵的形態(tài)產(chǎn)出，鐵的直收率為87%，海綿鐵含F(xiàn)e量為84%，金屬化率為91.5%， 可代替廢鋼作為煉鋼的原料。赤泥經(jīng)還原焙燒后磁選，能有效地回收鐵。磁選尾 礦經(jīng)酸處理后進(jìn)行焙燒、浸出，從浸出液中萃取氧化鈧，鈧以Se203,的形態(tài)產(chǎn) 出，進(jìn)一步制取氧化鈧，可獲得含Se203為99.95%的產(chǎn)品。萃取鈧的余 液經(jīng)堿中和生成沉淀提取鋁，氧化鋁的

12、回收率為85%，鈉以硫酸鈉的形態(tài)產(chǎn)出。 赤泥提取有價(jià)金屬后的酸浸渣約占赤泥的2/3,酸浸渣含鈣、硅較高，可用于 燒制硫鋁酸鹽水泥。硫鋁酸鹽水泥是一種超早強(qiáng)水泥，適用于快速施工和各種搶 修工程。3.9、制備新型燃煤脫硫劑進(jìn)口礦拜耳法A12O3赤泥除砂、選鐵等技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。山東鋁業(yè)公 司赤泥制備新型燃煤脫硫劑項(xiàng)目生產(chǎn)脫硫劑30 X 104 t/a，直接經(jīng)濟(jì)效益500 X104元。該技術(shù)不僅消化歷史堆存的燒結(jié)法赤泥，且節(jié)約石灰石，原礦，減 少CO2排放。拜耳法赤泥除砂、選鐵項(xiàng)目可處理40X104 t/a拜耳法赤泥，生 產(chǎn)Fe粉8X104 t,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1 500X104元/a以上，其中，減

13、少赤泥 堆存維護(hù)費(fèi)用達(dá)650X104元/a。3.10、利用赤泥作路面鋪設(shè)材料將赤泥濾餅制粒并放入回轉(zhuǎn)窯中烘干燒結(jié)，制成的粒料比大、強(qiáng)度高、化 學(xué)穩(wěn)定性好，用來鋪設(shè)公路路面，完全符合瀝青路面表層、中層和底層的要求。 若在赤泥中加入速凝劑，可用作寒冷地區(qū)的路基材料，防凍性能良好。北京礦 冶研究總院與廣西平果鋁業(yè)公司聯(lián)合開發(fā)了以赤泥、粉煤灰和石灰、少量外加劑 為原料的性能優(yōu)良的新型赤泥道路基層，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。赤泥道路基層的配 方是赤泥占80.0%90.0%，石灰占5.0%10.0%，粉煤占5.0%10.0%， 固化 劑為0.2%。施工工藝為赤泥、粉煤灰、石灰、固化劑一攪拌混合一攤鋪整平碾 壓f成型

14、養(yǎng)護(hù)。成型過程中要求石灰采用消化石灰，在施工前7天消化，赤泥 含水要求在20%27%，粉煤灰含水在28%左右。3.11、利用赤泥研制黑色玻璃材料山東輕工學(xué)院利用山東鋁廠赤泥、濟(jì)南化工廠銘礦渣為主要料，配以石英 砂、螢石、碳粉和錳渣等物質(zhì)，生產(chǎn)出黑色玻璃飾面材料。其工藝為將石英砂、 螢石、碳粉和錳渣等濕磨后與赤泥共同烘干，按一定比例均勻混合。為防止配 合料在熔制前揮發(fā)，加料前加入6%的H2O。配合料采取分批加料，加料溫度為1 290 C，加料完成后升溫到1 480 C，保溫2 h。之后將熔制好的玻璃液出爐， 在620 C的退火爐中進(jìn)行退火，保溫1h后自然冷卻，制得黑色玻璃品。材料 具有良好的機(jī)械

15、強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和濃黑光亮的質(zhì)量外觀，耐酸堿性能好，熱 穩(wěn)定性高，是優(yōu)良的建筑材料。3.12、赤泥用于脫硫赤泥對(duì)凈化硫化氫廢氣的作用：拜耳法赤泥顆粒小于75tm，比表面積大，含 Fe2O3一般在30%50%，其中一部分以水合氧化鐵形式存在的三氧化二鐵，對(duì) H2S具有很強(qiáng)的吸附能力，在有水和堿存在時(shí)，脫硫劑中活性水和氧化鐵與煤氣、 沼氣等氣體中H： S起反應(yīng)，此外在空氣中可以再生，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。因此，以赤 泥為原料制成硫化氫吸附劑用于干法脫硫可以大大降低廢氣處理的成本，更重要 的是，解決了工業(yè)廢渣的出路，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。赤泥替代石灰、石灰乳脫硫：赤泥成分的大部分為堿金屬。與二氧化硫有很 強(qiáng)的

16、反應(yīng)活性，同時(shí)由于氧化鋁生產(chǎn)的特點(diǎn)，外排赤泥的粒度也很小，完全符合 脫硫過程的粒度要求。赤泥用于鍋爐的煙氣脫硫，從上面關(guān)于赤泥的物化分析可 以看出，赤泥完全有條件代替石灰、石灰乳對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫。使用中可以不改變 原有的工藝流程，由于赤泥中還含有部分溶解在水中的堿，其煙氣凈化效果會(huì)好 于石灰、石灰乳。4、結(jié)語長期以來，我國山東、河南、貴州、山西等地的氧化鋁廠，多采用平地高臺(tái)、 河谷攔壩、凹地充填等方式被動(dòng)消納著逐年增多的赤泥，為生態(tài)環(huán)境埋下巨大隱 患。實(shí)際上，赤泥因富含大量的Fe203、A1203、Si02、CaO、MgO等有用成分，及 多種微量元素和稀土元素，而可作為潛在資源加以回收利用。赤泥

17、的綜合利用，應(yīng)著眼于廢物處理量大、制品附加值與技術(shù)含量高、兼具 環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益、有示范帶動(dòng)效應(yīng)的深層次利用途徑。在鞏固其用作建材原 料、鋪路筑壩、工程回填、農(nóng)業(yè)利用等傳統(tǒng)消納方式的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)復(fù)合型功能 材料的丁F發(fā)和推廣，并統(tǒng)籌考慮赤泥中有用物質(zhì)的多級(jí)分批同收工藝，確保經(jīng)濟(jì)可行，避免二次污染。總之，隨著科研、信息等技術(shù)的發(fā)展，近幾年來，國內(nèi)外在赤泥堆存及綜合 利用方面的研究有了突飛猛進(jìn)發(fā)展。如能將這些成功的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)應(yīng)用到氧化鋁 行業(yè)的赤泥處理綜合利用領(lǐng)域，以大量消化赤泥，不僅可以大大減少氧化鋁赤泥 堆存的土地占用量，還可消除赤泥的危害，防止污染，保護(hù)環(huán)境。參考文獻(xiàn)李莉，陳煥平.淺談氧化鋁廢料赤泥的綜合利用.中州煤炭,2009工業(yè)和信息化部科學(xué)技術(shù)部.赤泥綜合利用指導(dǎo)意見,2010.南相