赤泥

赤泥亦稱紅泥，從鋁土礦中提煉氧化鋁後排出的工業固體廢物。一般含氧化鐵量大，外觀與赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化鐵較少而呈棕色，甚至灰白色。赤泥是一種不溶性殘渣，可分為燒結法赤泥、拜爾法赤泥和聯合法赤泥，主要成分為SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃ 等。 ^[2] 

隨着鋁工業的發展和鋁土礦石品位的降低，赤泥量將越來越大，且赤泥為鹼性物質，隨着雨水的衝淋，赤泥中的鹼會被溶出，可能污染地表水和地下水，因此赤泥的綜合利用正成為日益重要的研究課題，倍受各國科技工作者的關注。 ^[3] 

大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的堆場堆放，佔用了大量土地，也對環境造成了嚴重的污染。大量赤泥的產生已經對人類的生產、生活造成多方面的直接和間接的影響，所以最大限度的減少赤泥的產量和危害，實現多渠道、大數量的資源化已迫在眉睫。 ^[4] 

赤泥礦物成分複雜，採用多種方法對其進行分析，概括來説主要有：偏光顯微鏡、掃描顯微鏡、差熱分析儀、X衍射、化學全分析、紅外吸收光譜和穆斯堡爾譜法等七種方法進行測定，其結果是赤泥的主要礦物為文石和方解石，含量為60%～65%，其次是蛋白石、三水鋁石、針鐵礦，含量最少的是鈦礦石、菱鐵礦、天然鹼、水玻璃、鋁酸鈉和火鹼。赤泥礦物成分複雜，且不符合天然土的礦物組合。在這些礦石中，文石、方解石和菱鐵礦，既是骨架，又有一定的膠結作用；而針鐵礦、三水鋁石、蛋白石、水玻璃起膠結作用和填充作用。 ^[2] 

赤泥中含有多種微量元素，而放射性主要來自鐳、釷、鉀，一般內外照射指數均在2.0以上，所以屬於危險固體廢棄物，資源化利用時應特別注意。 ^[2] 

顆粒直徑0.088～0.25mm，比重2.7～2.9g，容重0.8～1.0g/cm³，熔點1200～1250℃。 ^[5] 

赤泥的pH值很高，其中：浸出液的pH值為12.1～13.0，氟化物含量11.5mg·L^-1～26.7mg·L^-1；赤泥的pH值為10.29～11.83，氟化物含量4.89mg·L^-1～8.6mg·L^-1。 ^[5] 

由於赤泥結合的化學鹼難以脱除且含量大，又含有氟、鋁及其他多種雜質，對於赤泥的無害化利用一直以來難以進行。世界各國專家對赤泥的綜合利用進行了大量的科學研究，但此類研究進展不大。因此，赤泥廢渣的處理和綜合利用成為一個世界性的大難題。而對赤泥的銷納主要採取的是海底或陸地堆放處置的方法，但隨着鋁工業的發展，生產氧化鋁排出的赤泥量也日益增加，堆存處置所帶來的一系列問題隨之而出，造成了嚴重的環境問題。 ^[6] 

氧化鋁廠大都將赤泥輸到堆場，築壩濕法堆存，靠自然沉降分離使部分鹼液回收利用。另一種方法是將赤泥乾燥脱水後堆存，部分企業採用幹法堆存，雖然減少了堆存量及可增加堆存的高度，但處理成本增加，並仍需佔用土地，同時南方雨水充足，也容易造成土地鹼化及水的污染。 ^[7] 

赤泥在堆放過程中除了佔用大量土地外，還由於赤泥中的化學成分入滲土地易造成土地鹼化、地下水污染，人們長期攝取這些物質，必然會影響身體健康。赤泥中含有的主要污染物為鹼、氟化物、鈉及鋁等，其含量較高，超過了中國國家規定的排放標準（ 《有色金屬工業固體廢物污染控制標準》）。 ^[7] 

由於赤泥中含有大量的強鹼性化學物質，稀釋10倍後其pH值仍為11.25～11.50（原土為12以上），極高的pH值決定了赤泥對生物和金屬、硅質材料的強烈腐蝕性。高鹼度的污水滲入地下或進入地表水，使水體pH值升高，以致超出國家規定的相應標準，同時由於pH值的高低常常影響水中化合物的毒性，因此還會造成更為嚴重的水污染。一般認為鹼含量為30～400 mg/L是公共水源的適合範圍，而赤泥附液的鹼度高達26348mg/L，如此高鹼度的赤泥附液進入水體，其污染不言而喻，赤泥對生態環境的不良影響必須給予高度的重視和認真的研究。堆存量不斷增大的赤泥所造成的越來越嚴重的環境污染，已使赤泥綜合利用成為鍊鋁工業一項急需解決的難題。 ^[7] 

由於赤泥中含有SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃ 等及其亞黏土特性，可以將其用於水泥、磚、陶瓷、混凝土、路面材料、微量玻璃及塑料等。 ^[8] 

中國在1963年開始用它作為普通水泥的生料。赤泥漿剛從氧化鋁廠排出時液固比一般為3～4，先通過真空過濾機過濾，使赤泥漿含水率降至60%以下。一般採用三元組分（石灰石、赤泥、砂岩）配料，有時還配入鐵粉，赤泥在生料中佔25～35%。生料漿的煅燒工藝與一般的普通水泥生產基本相同。此外，可從鋁土礦中熔出三氧化二鋁，用高梯度磁選機對排出的赤泥再進行選礦處理，提選出其中的鐵礦物，有效用於鋼鐵冶煉，剩餘物可製成免燒磚，用作建築材料。 ^[8] 

國內外大量研究及實踐表明，赤泥可用於生產多種型號的水泥。用赤泥燒製的水泥熟料各率值為：石灰飽和係數KH=0.88～0.92，硅酸率n=2.0～2.2，鋁率P =0.7～1.2。用赤泥生產的425號普通硅酸鹽水泥，符合中國國家標準GB175-77中規定的技術要求。此外，燒結法赤泥還可用以生產油井水泥、赤泥硅酸鹽水泥、赤泥硅鈣肥料等。聯合法赤泥的利用同燒結法赤泥相似。 ^[3] 

20世紀40年代以來，許多國家就拜爾法赤泥的綜合利用提出了幾十種方法，但絕大多數沒有達到工業生產的要求，主要是由於這種赤泥漿不易乾燥，脱水能耗大。而燒結法赤泥或聯合法赤泥具有高鈣、高硅而低鐵的特點，利用該類赤泥燒製水泥成為一條可喜的廢渣利用途徑。但是相對於赤泥巨大的排放量，有限的利用率仍然不能減緩赤泥給社會、環境帶來的沉重負擔。所以，更加全面深入研究赤泥的特性，如何研製工業廢渣類新型材料，充分有效的回收利用赤泥已經成為現階段迫在眉睫的任務。 ^[3] 

赤泥具有良好的吸附性能，經水洗、酸洗及焙燒活化等處理後，可以製備出性能良好的無機吸附材料，可用於吸附水中的 Cd^{2 +} 、Hg^{2 +} 、Pb^{2 +} 、Ni^{2 +} 、Cu^{2 +} 等重金屬離子，同時也可用於有機廢水的脱色、COD去除及放射性廢水的處理。赤泥中含有大量鋁、鐵及硅酸鹽，因此可用於製備聚合氯化鋁、鐵絮凝劑及新型聚硅酸鹽類無機高分子絮凝劑。一些學者利用拜耳法氧化鋁工藝產生的赤泥和工業鹽酸為主要原料並添加適量粉狀鋁酸鈣，製備出聚合氯化鋁鐵絮凝劑，其物理化學指標和絮凝效果優於一些傳統的絮凝劑。同時，赤泥可與粉煤灰及煤矸石等固體廢棄物為主要原料生產新型環保陶瓷濾料，可用於替代石英砂用於飲用水過濾處理。 ^[9] 

赤泥中含有大量的固硫成分如 Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO、 MgO及 Na₂O等，比表面積大，可用於代替石灰乳濕法脱硫。由於赤泥中存在溶解性鹼，能夠吸收 SO₂、SO₃、H₂S等酸性含硫氣體，因此淨化效果更好，並且赤泥吸收這些酸性氣體後，更易於綜合利用。赤泥用於廢氣處理分幹法和濕法兩種，目前，兩種方法均已應用於廢氣淨化處理，且都獲得較高的脱硫效。據報道，赤泥經乾燥、焙燒活化處理後，用於 500 ℃下處理含硫為 0.2%的發電廠廢氣，脱硫率達 100%，經10次循環後，脱硫效率仍達 93.6%。另外，赤泥也可用於生產新型燃煤脱硫劑，活性高、固硫效果好的循環流化牀鍋爐用燃煤固硫劑已經在選煤行業應用。 ^[9] 

赤泥中含有大量的鈣、硅、鉀、磷元素，同時還含有數十種農作物所必需的微量元素及一定的鹼度。赤泥經脱水後，在高温下烘乾活化並磨細後，即可配製成硅鈣農用肥。對於酸性土壤有一定的調節作用，可作為基肥改良土壤；對缺鈣、硅、鉀、磷及相應微量元素的土地有一定的增產作用。目前，赤泥硅鈣肥的年產量已經達20萬噸。不過，赤泥的成分很複雜，長期大量施用可能污染地下水，而且其鹼性很高，對土壤的改良作用也有限。另外，赤泥也可以與其他成分共同改進能耕土層性能。 ^[10]