本栏编辑：冯 凯 赤泥的应用及资源化管理 周龙兴 黄爱兰 （贵州水泥厂，贵州 贵阳 ５５０００９） 中图分类号：ＴＵ５２２．０９ 文献标识码：Ａ文章编号：１００１—６９４５（２０１ １）Ｏ５—００５０—０３ 人类社会的发展使人们对资源的需求越来越多． 泥外排量平均为１ ｔ～１．１ ｔ。联合法是拜耳法和烧结 法的联合使用．联合法所用的原料是拜耳法排出的 赤泥，再采用烧结法再制取Ａｌ Ｏ ，最后排出的赤泥为 烧结法赤泥… 据２ＯｌＯ年工业和信息化部召开Ａｌ ０ 赤泥综合利 用技术现场交流会透露：目前每生产１ ｔ Ａｌ ｏ ，大约产 生赤泥０．８ ｔ～１．５ ｔ。我国是Ａｌ Ｏ 生产大国，２００９年，我 而人类面临的问题又是资源越来越趋于贫乏．并且在 资源消耗后还留下一些难以消纳的固体废渣 我国人 口众多．既是资源消耗大国。又是人均占有资源相对贫 乏的国家。所以我们面临的一方面是资源相当稀缺， 另一方面废弃物排放、堆积压力极大的严峻形势。随着 科学技术的不断进步．人们在工业废渣的利用上已经 取得了很大的发展．多数废渣已经变废为宝作为资源 国Ａｌ，０ 产量为２ ３７８．６万ｔ。赤泥产生量近３０００万ｔ， 约占全球１／３以上 由于缺乏赤泥大宗利用的经济可 被充分利用。然而．还有一些固体废渣由于所残余的 某些有害成分及其他不便于被利用的成分限制了这些 行技术．赤泥的综合利用率一直处于较低水平，仅为 ４％左右．远低于全国工业固体废物６５％的平均利用 水平，造成我国赤泥大量堆存。目前我国赤泥累积堆 存量约２亿ｔ。预计到２ｏ１５年，累计堆存量将达３．５亿ｔ。 废渣的广泛应用，如：赤泥、铁合金炉渣、磷渣等。目前 与这些废渣相关的产业还在不断发展．这些固体废渣 的产出还在扩大．这些废渣的堆积和对环境的污染也 在加剧。因此。对这些固体废渣的管理．特别是深化管 理应该被提到议事日程上．应加强对这些周体废渣的 赤泥大量堆存不仅占用土地、浪费资源，而且带来环 境污染和安全隐患 １．２赤泥的化学成分 科学管理及深化管理，实现废渣的资源化管理。现仅以 赤泥为例分析对固体废渣实行科学管理、资源化管理 的重要性和必要性 １赤泥的状况 赤泥的化学成分见表ｌ。 表１ 赤泥的化学成分嘲 １．１ 赤泥的分类及现状 赤泥是以铝土矿为原料生产Ａｌ，０ 过程中产生的 固体废渣 由于矿石中铝的品位不同．工业上采用不同的碱 据赤泥的化学成分、矿物组成可以看出赤泥的主 法制取Ａｌ２Ｏ，：①拜耳法（湿法化学）。适用于优质铝土 矿和明矾石矿；②烧结法。适用于低品位（高硅高铁） 铝土矿和霞石矿：③拜耳一烧结联合法ｆ并联、串联或 混联方案）。适用于各种铝土矿。采用烧结法冶炼Ａｌ，ｏ ， １ ｔ Ａｌ，Ｏ 的赤泥外排量平均为０．７ ｔ～０．８ ｔ。拜耳法冶 炼Ａｌ Ｏ 采用的是强碱溶出高铝、高铁、一水软铝石 型和三水铝石型铝土矿 这个过程中．作为主要原料 的铝矾土越过高温煅烧环节直接经过溶解、分离、结 要成分为ＳｉＯ：、ＡＩ Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ ０３等。我国主要是烧结 法、联合法赤泥．所以赤泥的主要成分为硅酸二钙及 其水合物和部分方解石．赤泥的成分含量及性质的差 异因铝土矿的产地和Ａｌ，０ 的生产工艺不同而有明显 差异．这也决定了不同的赤泥利用方法。 赤泥中含有多种可再生利用的氧化物和有用金 属元素，这成为赤泥再生利用的基础。利用赤泥中含 有较高的ＣａＯ、ＳｉＯ，．可生产硅酸盐水泥；利用它的 ＳｉＯ２、ＡＩ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ含量特征及少量的ＴｉＯ、ＭｎＯ、 Ｃｒ ０可以生产特种玻璃；同时，赤泥中含有丰富的铁、 晶、焙烧等工序得到Ａｌ Ｏ ，溶解后分离出的浆状废渣 是拜耳法赤泥。采用拜尔法冶炼Ａ１ ０ ，１ ｔＡ１ Ｏ 的赤 ５０ ＵＳｇｔＷ．ｂｒｉｃｋ－ｔｉｌｅ．ｃｏｎｒ 钪、钛等金属元素… １．３赤泥的矿物组成 从赤泥的粒度分布可以看出：拜耳法赤泥的粒度 比烧结法的粒度更为细小些．总的来说整体粒度都比 较细小，＜４０ ｍ粒度的＞７０％。细小粒度的赤泥有较 由于拜耳法主要是用苛性钠ｒＮａＯＨ 溶液加温溶 出铝土矿中的Ａ１ ｏ ，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤 高的比表面积．对于赤泥再生利用时可加大其反应速 度和反应效果 泥）分离后，降低温度，加入Ａｌ（０Ｈ） 作晶种，经长时 间搅拌，铝酸钠分解析出Ａｌ（０Ｈ），，洗净，并在９５０ ｏＣ ～２赤泥的应用情况 ｌ ２００℃温度下煅烧，便得Ａｌ，０ 成品。所得到的赤泥 ２．１ 赤泥在墙体材料中的应用 近年来对赤泥的应用研究较多的是用于墙体材 料：利用赤泥和粉煤灰生产加气混凝土砌块：利用赤泥 生产烧结墙体材料和非烧结墙体材料：利用赤泥和煤 矸石为大宗原料制备烧结砖：以赤泥为主要原料．取 代传统的陶瓷原料生产釉面砖；利用赤泥、粉煤灰、矿 山石渣为主要原料．通过添加固化剂加水搅拌．碾压 后用挤砖机压制成型．自然养护和蒸压养护两种生产 工艺制备了免烧砖。经测试．产品的各项性能指标均已 达到或超过了国家建材行业标准ＪＣ ２３９．９ １规定的非烧 结普通粘土砖中的７５级以上砖的标准 以赤泥为主 要原料。页岩、透辉石或硅灰石助熔添加剂的混合物 为基料．１０ ｗｔ％～２０ ｗｔ％的由基料和色料混合配置而 其主要矿物是水化石榴石、钙霞石、钙钛矿、一水硬铝 石及伊利石等 烧结法赤泥由于经过１ ２００ ｏＣ高温煅 烧．其中含有部分胶凝活性矿物组分．可以直接应用 于建筑材料生产 赤泥中的主要矿物组成 一硅酸二 钙和１３一硅酸二钙以及部分方解石和水合物 赤泥中 含有一定量的仅一Ｃ，Ｓ和无定形铝硅酸盐物质．它们可 与水发生水化反应．使赤泥具有一定的潜在活性：而 赤泥中的无定形铝硅酸盐物质是赤泥潜在活性的主 要来源 又因为磨细赤泥颗粒细小．可以填充材料空 隙．也能够起到增强材料的作用ｌ ２ 赤泥的矿物组成 ｌ见表２．赤泥的化学矿物组成见表２【３】。 表２赤泥矿物组成／％ 矿物名称 化学式 拜耳法烧结法 成的着色坯料，通过压制成型、干燥、施釉烧成环保型 赤泥清水砖 ２．２赤泥的金属回收 赤泥中含有丰富的铁、钪、钛等有用金属元素，这 些金属目前未能得到充分利用和回收 其中含量较高 Ｆｅ ０ 是赤泥的主要化学成分之一．另外钪是稀有金 属，目前自然界中发现的独立钪矿物资源很少．而我 国铝土矿中Ｓｃ ０３含量约为４０ ～２００ ｇ／ｔ，主要富集 于赤泥中 近期有报道浙江初步探明钪资源量超过 ７０ ｔ。矿床总价值超过７００亿元。矿石中发现有多种稀 有元素，其中钪含量最高，每吨矿石仅可提炼ｌ４ ｇ。钪 主要用于国防、军工、航天、核能和超导体等尖端技术 领域．属于国家战略储备的稀土金属 钪的市场价格 大约是黄金的４倍 ２．３赤泥的其他应用 赤泥的化学成分及矿物组成影响了赤泥的实际 应用．含硅酸二钙的赤泥添加到水泥中是很好的组分 以赤泥为例，在Ａｌ ｏ 的不同生产过程中，不同的 材料，特别是烧结法赤泥ＣａＯ含量高．矿物组成中硅 酸二钙较高．适合制造水泥。但由于其碱含量高．在水 泥生产中的添加量一般不高．有的还含有放射性元 素，也影响了赤泥在水泥中的配用量。拜耳法赤泥中 铁和碱的含量高．也不利于制造水泥．另外由于赤泥 生产工艺会影响到赤泥的化学成分及矿物组成．或者 不同的铝土矿的产地及品位也会影响到赤泥的化学 成分及矿物组成 １．４赤泥的粒度 赤泥的粒度一般都比较细小．赤泥的粒度分布见 表３ 表３赤泥的粒度分布／％科 ￣／Ｉｘｍ＜１０ １０～２Ｏ ２０～４０ ４０～６０ ６０～１００ １００～１５０＞１５０ 含水较高．对于目前水泥生产方式以干法为主的生产 工艺，赤泥仅在水泥粉磨段掺入，赤泥中的水分、碱含 量特别是赤泥中的放射性等都明显影响了赤泥在水 泥中的实际配用量。若采用脱碱、脱水工艺，其能耗和 成本是很高的．再加上放射性超标使赤泥目前在水泥 中的有效应用成为一个难题 另外．以赤泥为主要原料可以合成出成色纯正、 ２０１ １。 ｌｌ，ｌｌ，ｌｌ，．ｂｒ／ｃ良一 ｌｅ．ｔｏｍ ５１ 价格低廉的黑色颜料 近来国外还开展了赤泥制釉的 研究，研究人员试制了生产Ｅｔ用瓷、卫生瓷、建筑陶瓷 取样规范、堆放地点、堆放量、堆放方式、堆放要求等 作出明确的规定．通过采取这些措施可以获得相应的 和电瓷用釉料．赤泥的配合量可达３７％，而且制成的 釉表面性能、强度特性、耐侵蚀性和耐磨性均良好ｆ２Ｊ。 赤泥还可以用于生产玻璃、生产卫生陶瓷、从赤泥中 可以将碱进行回收。土地治理、坑洞及井下回填等。将 赤泥用于烟气脱硫是一个很好的途径．国内外在这方 面目前已经有些研究．赤泥中的碱金属及可溶性碱有 数据．根据检测数据将固体废渣按品质进行标识和记 录并分别堆放 切忌混堆乱堆．这对今后开发利用固 体废渣极为有利 目的是做到将固体废渣后备资源作 为进行科学的有效管理。笔者工作过的单位的科研人 员在２００８年前曾对中铝贵州分公司赤泥坝取样．检 测其放射性为：内照射指数Ｉ ＝０．４２；外照射指数 ＝ Ｏ．８１．准备进行赤泥彩色清水墙砖和赤泥烧结普通砖 攻关项目 但在后续的研究过程中课题组又在原地多 次取样检测试验．发现该公司的赤泥内照射指数ＩＲａ＝ 利于烟气净化．对烟气脱硫将好于石灰石／石灰 目前 我国大多数火力发电厂均采用石灰石／石灰脱硫方 法．无论哪一种脱硫方法对钙化合物的粒度要求都很 高．要求石灰石／石灰的粒度要达到微米级才符合脱 硫的工艺要求，脱硫成本相当高 而赤泥的粒度 分布为＜４０ ｍ的大于７０％，满足脱硫过程中的粒 １．０～１．５；外照射指数Ｉ ＝２．１～２．３，原始堆积的赤泥与 现在堆积的赤泥在某些指标发生了较大的变化．这样 的变化使得课题研究组只好调整课题，研究《挤出法 生产烧结赤泥路面砖》。 ４结语 度要求．今后将赤泥用于电厂的烟气脱硫治理是一个 很好的方式．通过脱硫反应还可以使赤泥中原来的碱 含量大大降低．有利于赤泥的再利用 上述关于赤泥的利用有的已经实现．有的还处于 工业固体废渣将会随着科学技术的发展最终作 为后备资源得到有效的开发和利用．对于暂未有效利 用的５１２业固体废渣一定不能将它视为无用的废渣乱 堆乱放。无序堆放会对以后的利用增加难度．一定要 研究试验阶段 由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含 量大，又含有氟、铝及其他多种杂质等原因．以上提到 的赤泥的应用不是广泛的．有的还处于研究状态．有 的应用和开发成本较大超过了应用价值．给赤泥的实 际应用造成了极大的困难．使赤泥的应用成了世界难 题，也造成了Ａ１ ０ 工业发展过程中废渣的随之产生堆 积成本逐渐增加。对于赤泥的合理、经济、无害化利用 一从环境、资源的角度对目前暂未大量利用的工业固体 废渣进行科学有效的深化管理．使工业固体废渣都成 为人类有用的资源 参考文献： ［１］许智芳等．氧化铝赤泥的综合回ｑ￣ｚ２２＿＃ｑ用Ｊｇ￣Ｏ］． 山东冶金．２０１０（３）． 直难以进行 而对于赤泥的消纳和赤泥引发的环境 问题越来越引起人们的高度重视 ３赤泥的资源化管理 ｆ２】李小雷等．赤泥的特性及其在建材方面的应用田． 工程技术与产业经济，２Ｏ１０ｆ２）． 通过对赤泥的无害化利用分析可以看出．目前由 于工业废渣中某些不利于有效利用的固有成分造成 『３１ 田元江等．钛铁矿物在￣－￣－－ｇ－法赤泥高温转化利用 中的五项演变和呈色机理研究『Ｒ１．中国科学院地 球化学研究所． 收稿日期：２０１１－－０４－－０７ 了这些固体废渣的利用是有限的．而工业的发展使固 体废渣的产生和堆积在不断加剧．并且由于产出和堆 积是持续的．土地资源的紧缺以及堆积成本的增加使 固体废渣重复堆积．见缝插针的堆积成为常态．都是 把固体废渣仅仅作为废弃物随意堆积．不是将目前利 用较困难的固体废渣作为后备资源进行妥善管理．作 新书消息 《砖瓦挤出机设计理论和计算》最近出版。该书共 分为十一章：概论、挤出机的技术参数、挤出机的设计 为资源储备进行细致的深化管理 笔者认为．这些工 业固体废渣仅仅是目前的技术和能力还不能合理、经 学技术的进步和发展．资源会相当紧缺，工业固体废 参数、挤出机下级设计参数、挤出机上级设计参数、设 济、无害化有效利用不等于今后就不能实现。随着科 计计算举例（撰写设计计算说明书）、挤出机机型结构 的设计、结构设计方案图、编写使用说明书、双挤出型 双级真空挤出机、附录 本书内容丰富．实用性强。本 书售价１２５元（含邮费），数量有限，欢迎定购。 渣的合理、经济及无害化利用将会很快实现 目前在 没有很好开发应用有些固体废渣之前需要科学合理 的处理好它们．要把它们作为后备资源深化管理好． 由于废渣的某些固有指标受矿物原料、生产工艺、产 品质量等因素的影响．固体废渣的某些固有指标是有 《烧结砖瓦生产技术３５０问》每册５５元／本（含邮 费）；《中华砖瓦史话》每册４００元／本（含邮费）；《现代 砖瓦》每册７０元／本（含邮费）；《烧结砖瓦产品的制 变化的，应在这些废渣出厂叫叶巴它视为产品一样做相 关监督和检测．企业应根据嘲体废渣的特点建立监督 检测规范。对检测点、检测频次、检测项目、检测方式、 造》每册８０元／本（含邮费）；《砖瓦工业英汉・汉英词 汇》每册７０元／本（含邮费） ５２ ＷＷＷ．ｂｒｉｃｋ－ｔｉｌｅ．ｃｏｍ