赤泥的处理与资源化

赤泥是制铝工业从铝上矿中提炼氧化铝后残留的一种红色、粉泥状、高含水量的强碱性固体废料，密度0.7-1.0t／m3，比表面积0.5-0.8m2／g。赤泥的组成和性质复杂，并随矿石成分、氧化铝生产工艺，及赤泥的脱水、陈化程度有所变化，其典型化学成分如表8-3所示。

2003年，我国赤泥年排故500万吨以上(每生产1t氧化铝约产出1.0-2.5t赤泥)，大多采取堆场湿法存放或脱水干化进行简单处置，因而后果日趋严重：

(1)建造堆场需占用大片土地，使基建投资增加；

(2)赤泥中合碱和少量放射性物质，长期堆存经晒于后造成粉尘飞扬，严重污染大气；

(3)由于风吹雨淋致使赤泥流人江河湖泊，造成淤塞、毒化水质，直接影响农业和渔业生产，成为重要的污染源。

目前赤泥的主要利用途径有：从中回收有价金属，如Ga、Fe、Ti、U、Th等；利用赤泥生产建筑材料，如各类水泥、墙体材料、保温材料、陶瓷釉面砖、微晶玻璃等；另外赤泥还可用于制备吸附刑、混凝剂、筑路、用作肥料及土壤改良等。

1．从赤泥中回收有价金属

(1)从赤泥中回收铁

铁是赤泥的主要成分，一般含有10％-45％，但直接用作炼铁原料时含量较低。因此，有些国家先将赤泥预焙烧后进入沸腾炉内，在温度700-800℃还原，使赤泥中的Fe2O3转变为Fe3O4。还原物再经冷却、粉碎后用湿式或干式磁选机分选，得到含铁63％-81％的磁性产品，铁回收率为83％-93％，是种高品位的炼铁精料。

在前苏联，采用串联回转炉法从赤泥中炼制生铁。该法是将湿赤泥与还原剂和石灰石混合后装入第一回转炉，在1000-1200℃温度下还原4.5-6h，连续进入另一回转炉，在1400-1450℃温度下进行熔炼，迅速炼出生铁和炉渣。这种采用两段回转炉联合的冶炼流程，可使冶炼连续进行，并可利用废气热量。

(2)从赤泥中回收铝、钻、钒、铬、锰等多种金属

研究表明，利用苏打灰烧结和苛性碱浸出，可以从赤泥中回收90％以上(按质量计)的氧化铝；而沸腾炉还原的赤泥，经分离出非磁性产品后，加入Na2CO3或CaCO3进行烧结，在pH＝10的条件下，浸出形成的铝酸盐，再经加水稀释浸出，使铝酸盐水解析出，铝被分离后剩下的酒在80℃条件下用50％的硫酸处理，获得硫酸铣溶液，再经水解而得到TiO2；分离钻后的残渣再经酸处理、煅烧、水解等作业，可从中回收钒、铬、锰等金属氧化物。

(3)从赤泥中回收稀有金属

主要方法有还原熔炼法、硫酸化烙烧法、废酸洗液浸出法、碳酸钠溶液浸取法等。前苏联等国将赤泥在电炉里熔炼，得到生铁和渣。再用30％的H2SO4在温度80-90℃条件下，将渣浸出1h，浸出溶液再用萃取剂(含5％二磷酸和2％乙基乙醇的溶液)萃取锗、抗、铀、针和稀土类等元素。

实践表明，回收赤泥中的有价金属在工艺上是可行的，但要经济可行，必须满足：

①各有价金属尽可能地在一个工艺中同时得到综合回收；

②采用低能耗、廉价试剂工艺以降低成本；

③缩短工艺、同时提高有价金属的回收率，尤其是提高锆、钪等稀有金属的回收率；

④在回收有价金属同时，进一步综合利用其他有价成分，使综合回收达到“零”排放。

2．赤泥在建材工业中的应用

(1)生产水泥

用赤泥可生产多种型号的水泥，其工艺流程和技术参数与普通水泥厂基本相同。从氧化铝生产工艺中排出的赤泥，经过滤、脱水后，与砂岩、石灰石和铁粉等共同磨制得到生料浆，使之达到技术指标后，用流入法在蒸发机中除去大部分水分，而后在回转窑中炬烧成熟料，加入适量的石膏和矿渣等活性物质，磨至一定细度，即得水泥产品。每生产1t水泥可利用赤泥400kg。实践表明，采用湿法工艺生产的普通硅酸盐水泥质量达标，具有早强、抗硫酸盐等优越性能，在工业建筑、机场施迈、桥梁等处的使用效果良好。

(2)利用赤泥生产砖

利用赤泥为主要原料可生产多种砖，如免蒸烧砖、粉煤灰砖、装饰砖、陶瓷釉面砖等。以烧结法赤扼制釉面砖为例，所采用的原料组分少，除赤泥作为基本原料外，仅辅以教土质和硅质材料。其主要工艺过程为：

原料—预加工—配料—料浆制备(加稀释剂)—喷雾干燥—压型—干燥—施釉—煅烧—成品

(3)在建材工业中的其他用途

赤泥在建材工业中的其他用途还有：制备赤泥陶粒(工艺流程如图8-2所示)、生产玻璃、流态自硬砂硬化剂，用作塑料填充剂、防渗材料、铺路等，日前已有部分投人生产运营。但赤泥的使用量仍很低，这是由于赤泥中台有大量碱液，有的赤泥中尚含有U、Th、Sc、La、Y、Ta、Nb等放射性元素和稀有金后，如长期身处这类建材中，将直接危害人体健康。

3．赤泥在农业中的应用

赤泥中除含有较高的硅钙成分外，还含有农作物生长必需的多种元素，亦泥脱水后，在120-300℃烘干活化、并磨至粒径为90-150μm，可配制破钙农用肥。它通过改善植物的细胞组织，使植物形成硅化细胞，可有效提高作物产量、改善粮食品质、增强作物生理效能和抗逆性能，同时降低土壤酸性、作为基肥改良土壤。

实践表明，赤泥硅钙肥使用在缺硅的土壤巾可增产8％-15％。山东铝厂生产的硅钙肥中Si、Ca、Mg、Fe等元素具有较高的弱酸溶性，在济宁等地的试验表明，对水稻、玉米、地瓜、花生等农作物均有增产效果，一般为8％-10％。但目前对这—技术很少使用，其原因是长期使用，容易引起淋溶，从而造成地下水被污染。

4．赤泥在环境保护中的应用

拜尔法赤泥中含有赤铁矿(α—Fe2O3)和针铁矿(α—FeOOH)、一水硬铝石(Al203·H2O)、含水硅铝酸钠(Na2O·Al2O3·1.73SiO2·1.73H2O)、方解石(CaCO2)等物相，经热处理后可形成多孔结构，比表面积可达40-70m2／g，因此，在硫化氢废气污染治理上，可利用其较佳的吸附性能，和硫酸烧渣、平炉尘等一道为主要原料(含员78％-88％)制备廉价的氧化系脱硫剂，其工艺流程如图8-3所示。

试验表明，筛选粒径为0.1mm的赤泥为原料，加入H2SO4，升温通入O2井搅拌，然后在90℃的恒温水浴中反应2h，冷却、过滤，即得Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3溶液。该溶液与在一定酸度条件下聚合的硅酸混合，沉化2h，即得聚铝铁复合絮凝刑。它兼有聚铁絮凝剂和聚铝絮凝剂的优点，具有工艺简单、投资少、净水效果好的特点，但由于赤泥本身含有大量的化学物质，赤泥在对废水有害物质的吸附过程中，势必对水的浊度和毒性有一定的影陶．因此就目前的技术条件，直接使用赤泥作为废水的净化剂尚需进一步研究。