万晓明 于海浩通讯作者
（桂林理工大学土木与建筑工程学院 广西 桂林541004）
摘要：赤泥是铝矿生产过程中的一种伴生废料，但因赤泥产量巨大并且含有多种金属离子和碱性物质导致处置困难，长期堆存对环境具有巨大隐患。本文简要从赤泥的处置现状、赤泥在建材生产、金属回收、加工再利用和生态环境处置几个方面展开讨论，探究如何有效利用赤泥，减低其危害并为工业生产创造价值。并提出从赤泥脱水问题解决和新建材与技术的推广的建议措施。以期为赤泥处置相关工程提供一定参考。
关键词： 赤泥，处置现状，资源回收，综合利用
1 引言
铝是现代工业生产必不可少的重要资源，随着铝产业的不断发展，产铝过程中伴生的固废污染问题也越来越严重。赤泥是以铝土为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性附体废物，每生产1吨氧化铝，大约产生赤泥0.8~1.5吨[1]。大量赤泥的存在不仅给工业生产带来了许多潜在的安全隐患，还对生态环境造成了巨大的影响。因此如何合理利用与处置赤泥成为了工业生产中亟需解决的问题。
2 赤泥基本特性与处置现状
工业中因铝生产方式的不同，产生赤泥中所含矿物成分种类和含量也将不同。依据生产方式可分为：拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥，其主要成分为SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3等[2]。赤泥具有大孔隙、重量轻、低渗透性和结构稳定等特点， pH一般为12~14，常含有铁、钛、钪和稀土等稀有金属元素。 对于产量如此巨大的赤泥，目前常用的处置方法为堆存法和海排法。海排法是将赤泥直接排入深海中，由于赤泥具有强碱性和重金属的存在，对海洋生态具有一定的影响，仅有西方少数国家在使用。堆存法通过建库建坝将矿泥存储与其中，常分为湿法堆存与干法堆存。湿法堆存通过管道将赤泥运输至库中，具有输送便捷，运输成本低等特点。但是该方法对存储库具有较高的防渗要求，建造成本高，安全隐患大。干法堆存通过浓缩、压实或晾晒等方式对赤泥进行脱水处理，将脱水后赤泥进行堆存。该方法具有堆存量大，坝体安全性较高等优点，但是也存在处理费用高和占地面积大等问题。
综上所述，堆存法虽是目前使用最为普遍的方法，但仍存在许多缺陷。因此如何综合利用赤泥并减小其对环境污染成为解决赤泥问题的关键。
3 赤泥的综合利用
3.1 建材生产
由于赤泥的化学成分与水泥生料的化学组成相似，尤其是烧结法赤泥，将其配上适量的生石灰、砂岩可制备出水泥生料[3]。使用烧结法赤泥生产水泥，赤泥的综合利用率可达30~55%。生产中也有使用赤泥替代铁质原料生产水泥，产出的水泥具有抗蚀抗渗，强度高，水化热低等特点。因赤泥中含铝硅酸盐，因此也可作为原料用于制作各种类型的砖。李文娟等使用赤泥作为主要原料，通过与粉煤灰水玻璃等按一定配比混合，制备出一种强度更高的免烧砖[4]。
3.2 金属回收
赤泥中富含大量的铁元素，生产中通过对赤泥使用还原焙烧法、磁选法和浸出-提取法等。采用不同的方法进行提炼铁，回收率可60.67~96%。TiO2是涂料、造纸、皮革、纺织和制药工业中非常重要且不可替代的原料[5]。而赤泥中含有的TiO2可作为替代资源之一，通过使用酸性溶液浸泡后进行焙烧可获得TiO2，回收率可达76%。
赤泥中也含有某些稀土元素，Abhilash[6]等以硫酸为介质回收矿泥中的La和Ce，并研究了pH、温度、固液比对萃取工艺的影响。
3.3 加工再利用
赤泥中因为有氧化钙的存在可发生胶结作用，通过与粉煤灰和灰渣等按一定比例混合，经压实后可作为路基基层材料。并且具有稳定性高、耐久性好、强度大和费用低廉的优点，具有良好的经济效益和社会效益。赤泥中的金属氧化物MgO和Na2O是生产钢材的良好助焊剂成分，使用低含水率的赤泥作为助焊剂可提高钢坯质量，改善其低折态结构。
3.4 生态环境处置
赤泥因颗粒细小、比表面积大，具有较强的吸附性，并且含有大量的固硫成分。因此有学者将赤泥应用于生态环境修复问题中，将赤泥制备为工业固硫剂，用于废气净化。经研究表明赤泥干法脱硫率可达50%，湿法脱硫率可达90%[7]。赤泥因富含农作物所需的微量元素，因此被制成良好的碱性复合肥，对于缺硅的土壤可增产其农作物产量。
4 展望
4.1 脱水问题解决
不论是赤泥的堆存或是针对赤泥的综合利用，都需要对赤泥进行不同程度的脱水处理。目前湿法堆存常用的脱水为添加聚丙烯酰胺类絮凝剂加速其沉降，然后抽取上层碱液降低其含水率。干法堆存和综合利用，通常使用压滤法降低其含水率。但是目前两种方法都存在一定的缺陷性，湿法脱水后仍有较大的含水率无法直接利用，并且在库中长期堆积也难以发生固结。干法脱水虽然效果相对较好，但投入生存利用时仍需进行晾晒等进一步脱水处理，并且处理费用相对较高。因此，针对赤泥脱水絮凝机理和新型脱水技术的研究，将大力推进赤泥综合利用的应用范围。
4.2 加强新型材推广
赤泥作为建材应用于工程或者用于环境处置，需要兼具工程效益、经济效益与环境效益的结合。针对赤泥处置的新型建材与工程应用方法应当建立示范工程，进行大力推广。并且在处置的过程中需遵循工艺简单、避免二次污染的基本原则。
5结论
本文立足于矿业生产中大量赤泥的处置问题。从现阶段赤泥的处置现状、赤泥用于新型建材生产、金属回收、生态环境处置等方面进行探讨。并且对赤泥综合利用需从解决脱水问题和新技术应用推广两个方面进行展望。
参考文献
[1] 李卓智, 李 晨. 氧化铝工业赤泥存储与无害化技术研究[J]. 技术与市场, 2017, 24(12):37-40
[2] 南相莉, 张延安, 刘 燕, 等. 我国赤泥综合利用分析[J]. 过程工程学报, 2010, 10(1):264-270
[3] 包惠明, 傅 涛. 赤泥的综合利用现状分析[J]. 矿产综合利用, 2018, 5:6-11
[4] 李文娟, 龚 猛, 黄朝晖, 等. 赤泥/粉煤灰免烧矿物聚合物材料的制备和强度[J]. 硅酸盐通报, 2010, 29(1):38-42
[5] 许智芳, 苏爱玲, 张新峰, 等. 氧化铝赤泥的综合回收及利用现状[J]. 山东冶金, 2010，32(3):8-12
[6] Abhilash, Shivendra Sinha, Manish Kumar Sinha, et al. Extraction of lanthanum and cerium from Indian red mud[J]. International Journal of Mineral Processing, 2014, 127(10):70~73
[7] 余启名, 周美华, 李茂康, 等. 赤泥的综合利用及其环保功能[J]. 江西化工, 2007, 4:125-127
作者简介：万晓明（2000—），男，汉，本科生。土木工程专业；
通讯作者：于海浩(1988—)，男，汉，博士，讲师。岩土工程；