赤泥再利用的研究

何文龍

【摘? 要】赤泥是制鋁工業提取氧化鋁排出的污染型廢渣，目前一般平均每生產一噸氧化鋁要產生赤泥1.5噸左右，給環境造成很大的污染威脅。隨著赤泥量多年積累，環保形勢的嚴峻，國內部分鋁廠面臨著搬遷、轉移的問題。本文針對山東某鋁廠赤泥問題，提出了幾個較針對性的處置方案。

【關鍵詞】赤泥;綜合利用;巖棉、陶瓷、陶粒、制磚、市政污泥

引言

赤泥是氧化鋁生產過程產生的極細顆粒，呈強堿性。其產出量因礦石品位、生產工藝和技術水平的影響，每產生1t氧化鋁將附帶產生1.5t左右的赤泥。赤泥是多孔結構，具有較大的內表面積，主要成分為SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2等。根據其物理性狀及化學成分，結合其他可再利用資源，進行了赤泥再利用的幾方面研究。

1.赤泥的化學成分及物理性質

1.1化學成分

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如下表。赤泥的化學成分取決于鋁土礦的成分、生產氧化鋁的方法和生產過程中添加劑的物質成分，以及新生成的化合物的成分等，通常赤泥的主要成分為Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、Na2O等。

1.2物理性質

（1）赤泥的物理性質指標。物理性質指標主要包括密度、孔隙比、含水量、界限含水量（塑限、液限、塑性指數和液性指數）和飽和度等。

（2）赤泥的水理性質。水理性質主要包括滲透性、崩解性以及膨脹性，它受赤泥的物質組成及堆放后的演變所制約。①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%，尤為特殊的是當振動時析水量仍為5.00%～14.93%。這意味著赤泥受振動時，其結構會改變，其工程性能惡化。②收縮與膨脹性。赤泥雖然高孔隙、高含水，但干燥后不會發生收縮。這說明高含水不是親水礦物存在的結果。同時，也無膨脹性。③崩解性。試樣顏色有變化，并呈片狀和小塊狀崩解，但未解體。隨著時間的延續，試樣表面有大量白色的鹽析出，并明顯硬化，這是CaCO3和Na2SiO3重晶和膠結作用的結果。④液化勢。新堆積的赤泥，由于高含水，其值絕大多數大于液限，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下有發生液化的可能。

（3）赤泥的脫水陳化與強度。大量實驗表明，赤泥強度與其堆放時間并無必然的因果關系，僅僅依賴延長堆放時間沒有工程意義。只有在延長時間的同時強化脫水，才是提高強度和改善赤泥工程性能的先決條件。

2.赤泥再利用工藝方案及對比

2.1赤泥再利用工藝方案

本文以國內某鋁廠為代表，對其赤泥進行再利用研究，主要有五個方案。

（1）選鐵處理，產品為鐵精礦、高鈦鐵礦、水合鋁硅酸鈉吸附劑原料。鐵精礦利用直接還原鐵工藝，制取海綿鐵，用于煉鋼;其余外賣，剩余尾礦可以用于生產免燒磚、巖棉、陶粒。首先選出大顆粒的赤泥砂，進行研磨，在經過磁選，得到最終的鐵精礦。分選出的鐵精礦化學成分比較復雜，其中含鐵品位TFe≈55%，含鈦品位≈5%，另外還含有少量的鋁，不適合于高爐冶煉，若通過造球和氧化焙燒，氣基直接還原鐵、鐵鈦分離（分離高鈦渣），可最大限度地回收金屬鐵和鈦成分。剩余的尾礦經過相應處理后可用于生產免燒磚、巖棉、陶粒等。

（2）對赤泥進行還原焙燒，然后經過破碎、溶出、分離、洗滌等工序，將偏鋁酸鈉溶液、鐵精礦、尾礦進行分離。此方案采用還原焙燒與氧化鋁溶出技術相結合，對赤泥中的Fe、氧化鋁、氧化鈉等進行回收利用。其關鍵技術在于：①焙燒過程中要同時完成氧化鐵到四氧化三鐵和單質鐵的轉化與二氧化硅與碳酸鈣形成硅酸鈣兩個反應;②采用磁選、浮選技術分理出鐵礦、尾礦，同時采用堿溶技術將鋁元素溶出，進入偏鋁酸鈉溶液進行回收利用。

（3）利用赤泥搭配玄武巖、白云石生產巖棉。此工藝需對赤泥進行脫水、成型處理。副產品為還原鐵。

（4）對赤泥進行脫水處理后生產保溫陶瓷材料，此方案是將赤泥進行分質預處理，然后與其他廉價傳統原料進行混合粉磨成型后，進入傳統燒結爐窯燒成制備赤泥泡沫陶瓷的新技術。其特點如下：①依赤泥成分不同，赤泥在原料中配比在50-90%之間;②成品外觀顏色可依需求進行多種配方調整。

（5）利用赤泥搭配污泥、污染土壤等為原料生產陶粒，其利用率根據陶粒種類不同存在差異，一般在5%～30%。根據污泥、污染土壤配比差異，可燒制成高強陶粒、輕質陶粒。①高強陶粒：預熱溫度400℃，焙燒溫度1120℃，焙燒時間30min，物料配比為污泥：污染土壤：赤泥=15%：15%：5%，可以燒制出高強陶粒。②輕質陶粒：預熱溫度450℃，焙燒溫度1080℃，焙燒時間l5min，物料配比為污泥：污染土壤：赤泥=30%：20%：30%，可以制備出超輕陶粒。

3.結語

赤泥作為氧化鋁生產過程產出的污染性廢渣，其再利用，需要結合其具體指標、生產工藝、項目所在地情況，來選擇合適的處置工藝。以上工藝考慮了赤泥的單獨再利用及與其他物料等混合處置的情況。目前國內推進的有磁選、重選提鐵及與其他材料共同處理用做建筑材料。其中結合市政污泥處置難題，可以考慮用于制作燒結磚、陶粒等。

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