赤泥再利用的研究

何文龙

【摘  要】赤泥是制铝工业提取氧化铝排出的污染型废渣，目前一般平均每生产一吨氧化铝要产生赤泥1.5吨左右，给环境造成很大的污染威胁。随着赤泥量多年积累，环保形势的严峻，国内部分铝厂面临着搬迁、转移的问题。本文针对山东某铝厂赤泥问题，提出了几个较针对性的处置方案。

【关键词】赤泥;综合利用;岩棉、陶瓷、陶粒、制砖、市政污泥

引言

赤泥是氧化铝生产过程产生的极细颗粒，呈强碱性。其产出量因矿石品位、生产工艺和技术水平的影响，每产生1t氧化铝将附带产生1.5t左右的赤泥。赤泥是多孔结构，具有较大的内表面积，主要成分为SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2等。根据其物理性状及化学成分，结合其他可再利用资源，进行了赤泥再利用的几方面研究。

1.赤泥的化学成分及物理性质

1.1化学成分

赤泥因含有较多氧化铁，其外观颜色与赤色泥土相似，因而得名。赤泥的主要矿物成分为如下表。赤泥的化学成分取决于铝土矿的成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分，以及新生成的化合物的成分等，通常赤泥的主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、Na2O等。

1.2物理性质

（1）赤泥的物理性质指标。物理性质指标主要包括密度、孔隙比、含水量、界限含水量（塑限、液限、塑性指数和液性指数）和饱和度等。

（2）赤泥的水理性质。水理性质主要包括渗透性、崩解性以及膨胀性，它受赤泥的物质组成及堆放后的演变所制约。①持水、析水特性。赤泥不仅含水量大，而且有持水特性，其持水量在79.03%～93.20%，尤为特殊的是当振动时析水量仍为5.00%～14.93%。这意味着赤泥受振动时，其结构会改变，其工程性能恶化。②收缩与膨胀性。赤泥虽然高孔隙、高含水，但干燥后不会发生收缩。这说明高含水不是亲水矿物存在的结果。同时，也无膨胀性。③崩解性。试样颜色有变化，并呈片状和小块状崩解，但未解体。随着时间的延续，试样表面有大量白色的盐析出，并明显硬化，这是CaCO3和Na2SiO3重晶和胶结作用的结果。④液化势。新堆积的赤泥，由于高含水，其值绝大多数大于液限，加之粉粒和砂粒为憎水性的文石和方解石。因此，新堆积的赤泥在振动下有发生液化的可能。

（3）赤泥的脱水陈化与强度。大量实验表明，赤泥强度与其堆放时间并无必然的因果关系，仅仅依赖延长堆放时间没有工程意义。只有在延长时间的同时强化脱水，才是提高强度和改善赤泥工程性能的先决条件。

2.赤泥再利用工艺方案及对比

2.1赤泥再利用工艺方案

本文以国内某铝厂为代表，对其赤泥进行再利用研究，主要有五个方案。

（1）选铁处理，产品为铁精矿、高钛铁矿、水合铝硅酸钠吸附剂原料。铁精矿利用直接还原铁工艺，制取海绵铁，用于炼钢;其余外卖，剩余尾矿可以用于生产免烧砖、岩棉、陶粒。首先选出大颗粒的赤泥砂，进行研磨，在经过磁选，得到最终的铁精矿。分选出的铁精矿化学成分比较复杂，其中含铁品位TFe≈55%，含钛品位≈5%，另外还含有少量的铝，不适合于高炉冶炼，若通过造球和氧化焙烧，气基直接还原铁、铁钛分离（分离高钛渣），可最大限度地回收金属铁和钛成分。剩余的尾矿经过相应处理后可用于生产免烧砖、岩棉、陶粒等。

（2）对赤泥进行还原焙烧，然后经过破碎、溶出、分离、洗涤等工序，将偏铝酸钠溶液、铁精矿、尾矿进行分离。此方案采用还原焙烧与氧化铝溶出技术相结合，对赤泥中的Fe、氧化铝、氧化钠等进行回收利用。其关键技术在于：①焙烧过程中要同時完成氧化铁到四氧化三铁和单质铁的转化与二氧化硅与碳酸钙形成硅酸钙两个反应;②采用磁选、浮选技术分理出铁矿、尾矿，同时采用碱溶技术将铝元素溶出，进入偏铝酸钠溶液进行回收利用。

（3）利用赤泥搭配玄武岩、白云石生产岩棉。此工艺需对赤泥进行脱水、成型处理。副产品为还原铁。

（4）对赤泥进行脱水处理后生产保温陶瓷材料，此方案是将赤泥进行分质预处理，然后与其他廉价传统原料进行混合粉磨成型后，进入传统烧结炉窑烧成制备赤泥泡沫陶瓷的新技术。其特点如下：①依赤泥成分不同，赤泥在原料中配比在50-90%之间;②成品外观颜色可依需求进行多种配方调整。

（5）利用赤泥搭配污泥、污染土壤等为原料生产陶粒，其利用率根据陶粒种类不同存在差异，一般在5%～30%。根据污泥、污染土壤配比差异，可烧制成高强陶粒、轻质陶粒。①高强陶粒：预热温度400℃，焙烧温度1120℃，焙烧时间30min，物料配比为污泥：污染土壤：赤泥=15%：15%：5%，可以烧制出高强陶粒。②轻质陶粒：预热温度450℃，焙烧温度1080℃，焙烧时间l5min，物料配比为污泥：污染土壤：赤泥=30%：20%：30%，可以制备出超轻陶粒。

3.结语

赤泥作为氧化铝生产过程产出的污染性废渣，其再利用，需要结合其具体指标、生产工艺、项目所在地情况，来选择合适的处置工艺。以上工艺考虑了赤泥的单独再利用及与其他物料等混合处置的情况。目前国内推进的有磁选、重选提铁及与其他材料共同处理用做建筑材料。其中结合市政污泥处置难题，可以考虑用于制作烧结砖、陶粒等。

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