赤泥綜合利用現狀及政策研究

杜軍艷 陳茜茜 郭千溪

摘要：隨著廣西壯族自治區鋁工業的快速發展，赤泥產生量逐年增加，嚴重制約鋁產業發展，赤泥的資源化利用迫在眉睫。本文介紹了赤泥種類及化學組成，探討了赤泥的綜合利用現狀，分析了赤泥綜合利用的瓶頸，對未來赤泥綜合利用提出建議。

關鍵詞：赤泥；綜合利用；環保

一、赤泥資源化利用的必要性

赤泥因其顆粒很細，其中含有較多的氧化鐵，顏色呈棕紅色，故而得名，是鋁土礦提取氧化鋁后產生的固體廢渣。一般情況下，每生產1噸氧化鋁（Al2O3），會產生1.0～2.0噸赤泥。據不完全統計，我國赤泥多為露天堆存，累計堆存量約為6億噸，但是年度赤泥綜合利用總量僅約為 849萬噸，綜合利用率約為8%，遠低于國內其他大宗工業固廢綜合利用平均水平。日益增加的赤泥堆場不僅需占用大量土地，增加企業維護成本，赤泥堆場的滲濾液如果沒有做好防滲措施，還極易污染土壤和地下水，帶來嚴重的環境污染。此外赤泥堆場極易產生揚塵，堆存過程中也存在垮壩風險，嚴重制約氧化鋁行業持續發展。因此，開展赤泥規模資源利用，是促進鋁行業綠色轉型升級的關鍵因素。

廣西壯族自治區地處我國南疆，獨特的地理氣候環境蘊藏著豐富的自然資源，區域產業結構趨于資源依賴型。《廣西科技創新支撐產業高質量發展三年行動方案（2018—2020年）》明確提出要以科技創新推動經濟高質量發展，在高端鋁領域組織重大產業科技攻關，重點圍繞鋁產業升級和原材料本地化，促進高端鋁精深加工應用，形成“鋁土礦—氧化鋁—電解鋁—鋁加工—鋁精深加工—產品”的全產業鏈，因此鋁行業未來一段時間仍是當地的支柱型產業。隨著鋁產業規模的不斷壯大，赤泥產量也在不斷增加，目前一年赤泥產生量約1500萬噸，赤泥堆場面積已超過25000畝，不斷累積堆存的赤泥已經嚴重制約鋁行業高質量發展，因此開展赤泥資源化利用迫在眉睫。

本文在總結國內赤泥綜合利用技術進展的同時，針對赤泥綜合利用困境，提出赤泥綜合利用建議，為氧化鋁產業的綠色發展提供政策依據。

二、赤泥的種類和性質

（一）赤泥的種類

根據氧化鋁生產方法不同，可分為拜耳法、燒結法和聯合法赤泥。燒結法是早期工藝，主要在原料鋁礬土和碳酸鈉在回轉窯內經高溫煅燒，制成以鋁酸鈉為主要礦物的中間產品，再經溶解、結晶、焙燒等工序制取氧化鋁，溶解后分離出廢渣即燒結法赤泥；拜耳法一般適用于高品位的鋁土礦，主要是高溫高壓下用強堿NaOH溶出鋁土礦，鋁土礦中鐵礦物和其他不溶物排出后形成拜耳法赤泥；混聯法是聯合拜耳法和燒結法一起使用。廣西壯族自治區的氧化鋁企業排出的赤泥大多是拜耳法赤泥。

（二）赤泥的化學成分

赤泥主要礦物成分是SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2、K2O 等。此外，赤泥中還含有微量放射性元素和豐富的稀土元素，如錸、釔、鎵、鈧、鈮、鉭、鈾、釷和鑭系元素等。根據實地調研走訪結果可知，赤泥主要有兩種來源，其中5家氧化鋁企業都是來自百色市，赤泥中Fe2O3含量最多，其次是Al、Si、Ca離子含量，Fe2O3、Al2O3、SiO2三者占總百分比的65.84%。防城港市一家氧化鋁企業所用礦石為幾內亞進口鋁土礦，赤泥中的鐵含量達到42.4%，高于百色市的赤泥中的含鐵量，可以很好地作為生產水泥的配料或添加劑。

（三）赤泥的危害

赤泥的強堿性和含有強毒性重金屬是制約赤泥綜合利用的主要影響因素。赤泥的堿性較強，pH達9.7～12.8，有學者對赤泥脫堿技術進行研究，但大多停留在實驗室研究階段。堆存赤泥的經雨水淋濾后，其中的重金屬砷（As）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）和鋅（Zn）等，會隨著滲濾液進入周邊土壤、地下水和農田等受體中，產生污染。

此外，赤泥中含有富含放射性核素的礦物質，導致赤泥具有一定的放射性。研究人員對貴州省某鋁廠赤泥的天然放射性元素鉀鈾和釷的含量進行分析測試，結果顯示燒結法赤泥與拜耳法赤泥的外照射指數和內照射指數均超過建筑材料放射性核素限量要求，不能直接作為建筑主體材料。

三、廣西壯族自治區赤泥堆存、綜合利用現狀及問題

赤泥已成為廣西壯族自治區產生量最大的工業固體廢物，目前已投產產生赤泥的氧化鋁企業共有6家，其中百色市有5家，防城港市有1家，赤泥的累計堆存量已達到1.13億噸，主要采用“干法”堆存。

目前氧化鋁企業的赤泥利用比較成熟且能實現經濟效益的做法主要是提鐵。綜合利用途徑單一，投入需求高，用拜耳法生產氧化鋁，拜耳法產生的赤泥中Fe2O3的質量分數一般在30%以上，是赤泥的主要化學成分。如果提取其中的鐵元素，赤泥利用率能達到24%。近幾年相關企業花了較大資金對回收赤泥中的有價金屬、降低赤泥中的堿含量進行了研發，但結果并不理想，主要原因為在實驗上技術可行，但在工業上成本高，經濟效益較小。以某企業為例，該企業通過自主研發或者與科研院所合作攻關赤泥利用技術，陸續投入資金超過10億元，嘗試將赤泥用作路基材料、提鈧、煉鐵、綜合提取各種元素、做鋼廠煉鐵高爐除渣劑、凈水機、微晶玻璃、鐵紅、發泡陶瓷、陶粒、石油行業添加劑等，均因關鍵技術沒有突破或市場經濟利益等因素失敗。總之，由于技術、資金、政策和社會認可度等多方面原因，目前赤泥利用率總體水平較低，還沒有找到一條安全可行、經濟客觀又可以大規模化消耗赤泥的技術道路。

四、我國赤泥綜合利用技術

赤泥的成分、性質的差異，決定了赤泥再生利用的基礎和方法。目前，赤泥的綜合利用主要有三個方面：提取赤泥中的有價金屬、制備材料以及應用于環保領域。

（一）提取赤泥中的有價金屬

赤泥中富含鐵、鈦、鈧等有價金屬元素，在資源匱乏的今天，綜合回收利用赤泥中的有價金屬元素是赤泥綜合利用的熱點方向之一，大量學者開展了相關工作。2009年，某企業利用磁選技術，從赤泥中回收鐵精礦，品位達55%，基本上實現了連續生產，后續提鐵作為一種重要的赤泥綜合利用方式延續至今。有研究人員總結了國內外赤泥中鈦的回收方法，主要有焙燒預處理一爐渣浸出工藝和酸浸工藝，介紹了氧化鈧的回收方法，包括酸浸、堿浸和生物浸出等工藝。目前，大量學者對赤泥提取有價金屬的工藝進行論證，都是可行的，但是大部分工藝在提取有價金屬的同時產生了二次污染，同時經濟效益也遠遠低于投入成本，導致大部分工藝無法工業化生產。

（二）制備材料

國內外大量研究及實踐表明，赤泥可以用于生產不同的建筑材料、微晶玻璃建筑裝飾材料、路面基層材料等。某鋁廠于二十世紀六十年代初開始將赤泥摻比進水泥生料中，使赤泥的綜合利用率達到30.3%～55%。目前，采用新技術提高水泥質量的同時，也使赤泥配比提高至45%。有媒體報道了某企業綜合利用赤泥、煤矸石和粉煤灰等固體廢物，生產新型環保陶瓷，各項性能指標均符合相關標準，也有學者報道制備赤泥質微晶玻璃，消耗量赤泥能高達 50%。將赤泥用作路基材料既可以大量消耗赤泥，又能解決當地缺少土石方的困境，因此具有廣闊應用前景。某企業于2005年修建了一條4km赤泥路基示范性路，經檢測達到了相關技術要求。赤泥用于材料制備雖然可以大量消耗赤泥，但是鑒于各地赤泥強堿性和重金屬成分，因此赤泥的環境風險仍需要權威部門進一步論證。

（三）應用于環保領域

赤泥具有粒度細、孔隙率高、比表面積大等特點，可以作為吸附劑去除水中污染物，例如金屬陽離子、無機陰離子和有機物等。有媒體報道利用工業鹽酸和赤泥為主要原料，制備出聚合氯化鋁鐵絮凝劑，并指出其絮凝效果優于某些傳統的絮凝劑，主要是由于赤泥中含有大量鋁、鐵及硅酸鹽。此外，赤泥也可被應用于土壤修復方面，有人員研究了赤泥和污泥對土壤中Zn化學形態轉化的影響，指出單獨使用赤泥可以有效降低土壤中植物可利用態Zn含量，赤泥和污泥一起使用固穩Zn的效果更好，同時可以促進Zn的價態轉化，提高土壤肥力。

五、廣西壯族自治區赤泥綜合利用對策建議

針對目前赤泥大量堆存現狀和綜合利用存在的問題，筆者在梳理國內赤泥綜合利用經驗的基礎上，提出以下對策和建議。

（一）建立赤泥綜合利用技術推薦性名錄

2010年，為提高赤泥綜合利用率和綜合利用技術水平，工業和信息化部、科技部聯合印發《赤泥綜合利用指導意見》，明確提出推廣應用一批赤泥綜合利用先進適用技術。建議相關部門指導企業初步篩選出一批可應用和推廣的赤泥綜合利用技術與模式，編制形成可推廣的《赤泥綜合利用先進技術名錄》，指導企業主動開展赤泥綜合利用工作。

（二）建立赤泥綜合利用示范基地

依托百色市鋁土礦資源的特色優勢和現有產業基礎，在百色市建立赤泥綜合利用示范區，開展赤泥綜合利用共性技術研發，重點支持示范基地突破赤泥綜合利用技術和產業化難題，應用和推廣3～5項先進適用技術，培育2～3家赤泥深度綜合利用骨干企業。進一步探索區域整體協同解決方案，推動赤泥由“低效、低值、分散利用”向“高效、高值、規模利用”轉變，促進赤泥綜合利用水平的全面提升，推進赤泥綜合利用產業轉型升級，推動廣西壯族自治區整體經濟綠色、高質量可持續發展。

（三）加大宣傳和推廣力度

在確保赤泥無害化利用的條件下，相關部門引導赤泥排放企業直接與有能力實現赤泥綜合利用的企業簽訂長期免費供應赤泥的協議。在總結成功經驗的基礎上，構建赤泥綜合利用上下游企業之間的合作機制，解決利益的合理分配問題。同時制定赤泥在水泥、路基材料、板材等大規模利用赤泥技術方面的支持政策，鼓勵在各級政府市政或其他工程項目中的推廣應用，及時總結應用成功的經驗和模式，以模式分析、宣傳報道、召開現場會等方式加強對赤泥利用模式的宣傳推廣。

（四）建立產學研合作機制

加強公共研發機構和平臺建設，建立常態化的產學研協作機制，加快科技創新與成果轉化。引進國內外領先水平的創新科研團隊、行業領軍人才，建立赤泥綜合研究院，推進綠色關鍵技術的自主研發，突破一批關鍵性共性技術瓶頸，助推產業綠色升級，不斷提高赤泥綜合利用效率。

（五）落實國家稅收政策

目前，財政部、國家稅務局和地方政府出臺了一系列支持工作固廢綜合利用的財政支持政策。廣西壯族自治區應結合實際，深入研究相關政策，完善出臺對工業固廢中的赤泥綜合利用財稅政策支持，促進產業發展。探索因運輸距離導致赤泥應用成本增加的資金補償，力爭將鋁土礦、氧化鋁等產品列入進口貼息產品目錄。

（六）設立赤泥綜合利用專項基金

赤泥大規模利用關鍵技術的突破離不開資金的支持，因此相關部門需要探索從年度財政預算內投資資金中拿出一部分成立專項資金，引導商業銀行、風險投資資金、信托積極等金融機構和社會投資主體參與其中。每年從節能專項資金、循環經濟發展資金、工業轉型升級資金及戰略發展基金中安排一定數額的資金用于支持赤泥大規模利用關鍵技術突破重點研發項目。同時相關部門應引導企業積極申請國家相關資金支持，加快企業設備更新和技術進步。

（七）推進建立信貸支持機制

引導金融機構信貸資金流向，支持赤泥綜合利用產業發展，鼓勵企業開展赤泥大規模利用關鍵技術攻關，并為相關項目提供低息或無息貸款。

（八）加強監管

加強對赤泥綜合利用的監管，嚴格執行固體廢物無害化處理的法律法規，對赤泥排放企業和赤泥資源化利用項目進行跟蹤監測和監控，采取嚴厲的懲處措施，確保赤泥資源化利用環境控制指標達標。

參考文獻：

[1]梁媛，陳均寧.赤泥的危害及綜合利用[J].大眾科技，2014，16（179）：33-34，40.

[2]劉松輝，管學茂，馮春花，等.赤泥安全堆存和綜合利用研究進展[J].硅酸鹽通報，2015，34（08）：2194-2200.

[3]陸海飛.赤泥綜合利用的研究現狀及展望[J].湖南有色金屬，2022， 38（02）：60-64.

[4]薛生國，李曉飛，孔祥峰，等.赤泥堿性調控研究進展[J].環境科學學報， 2017，37（08）：2815-2828.

[5]鄭潔，鄭純輝，關曉鴿，等.從赤泥中回收氧化鈧的技術研究現狀[J].輕金屬，2020（03）：1-4.

[6]羅星，李盡善，馬榮鍇，等.赤泥開發利用技術回顧與展望[J].礦產與地質，2019，33（01）：174-180.

[7]劉慶玲，金修齊，楊雨嘉，等.赤泥在環境污染修復中應用研究進展[J].環保科技，2019， 25（05）：56-60.

[8]關東明，鐘克師，彭先佳.赤泥和污泥對土壤鋅化學形態轉化的影響[J].環境工程，2013，31（01）：122-125，132.

作者簡介：杜軍艷（1986），女，湖北省襄陽市人，博士，工程師，研究方向為土壤與地下水污染防治研究。