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赤泥资源化综合利用研究进展

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0 引言

赤泥是氧化铝生产工艺中产生的废渣，有着复杂的组分，因富含氧化铁而显示出红色的外观，所以被称为赤泥。每生产1 t的氧化铝就要附带产生1～2 t的赤泥，我国作为氧化铝的生产大国，每年赤泥产生量高达7000万吨以上，其中大部分赤泥都不能得到很好的回收利用，只能占用大面积的土地建造赤泥堆场，不仅浪费了土地资源，还耗费了大量的资金。赤泥堆场也存在着种种的隐患，堆场中赤泥碱分渗透会对地下水产生污染，堆场的垮塌也会产生严重的生态灾难[1]，成为一直困扰着人们的问题。

赤泥主要由氧化铝工业中的拜耳法、烧结法和联合法三种途径产生，我国每年产生的赤泥主要通过拜耳法生产，有着复杂的矿物组分，主要矿物成分为文石、方解石、蛋白石、三水铝石和针铁矿，其中含有大量化学结合碱，不易溶于水，所以有着很强的缓冲能力，这就使得赤泥具有较高的碱性[2]。

由于赤泥具有粒度小，比表面积大，塑性好等特点[3]，因此赋予了其很好的吸附性，可以对重金属粒子产生良好的吸附效果。其液性指数1.31～1.56，含水比1.10～1.15，属于塑流态工业废物[4]，并且赤泥复杂的组分使得作为一种新兴资源利用于建材、催化剂等方面有良好的效果，但是利用量相比于赤泥年产量占比很小，无法满足赤泥的处理需求。

1 赤泥中金属资源回收

目前，国内外赤泥有价金属回收主要有还原炼铁、焙烧还原、磁选、酸浸出几种，回收工艺的选择取决于赤泥中有价金属的品位，我国产生的赤泥多为高硅高钙低铁赤泥[5]，国内多使用磁选和酸浸出等回收其中的Fe元素；赤泥中除了含有大量的铁元素以外，还含有钛、钪等稀有元素，表1汇总了赤泥中有价金属元素回收的相关研究，并提出了观点。

表1 赤泥中不同元素的回收研究分析Table 1 Analysis of the recovery of different elements in red mud回收元素回收方法研究回收效果存在问题铁Yang等[6]先用草酸浸出溶液中的铁,调pH沉淀;液固比为4∶1 mL/g的条件下用HCl、CaCl2溶液选择性溶出Fe(OH)3,pH值调节至3.52,过滤沉淀物750 ℃煅烧3 h获得的Fe2O3纯度98%以上草酸能够重复使用,但是工艺较复杂,较难实现工业化钛Kasliwal等[7]通过用HCl浸出赤泥,然后焙烧浸出残余物的方式富集二氧化钛二氧化钛富集率达到76%富集率一般,效果有待提高钪徐璐等[8]将赤泥酸浸后得到浸出液,将浸出液中的Fe3+使用还原铁粉还原后,先使用磷酸酯进行萃取,再用NaOH反萃取钪萃取率达97%提取效率高,但是萃取剂的成本较高钒王克勤等[9]使用盐酸对赤泥进行二段浸出,对浸出液浓缩处理后进行钛、铁、钙的去除,最后进行三级萃取萃取率95.67%,反萃取率97.23%,V2O纯度98.5%,回收率82.69%提取效率高,但是萃取剂的成本较高镓柯胜男等[10]利用硫酸恒温熟化-水浸的方法得到含镓的浸出液,丁基罗丹明B-正丙醇-硫酸铵联用萃取浸出液中的镓镓萃取率达到82%提取效率高,但是萃取剂的成本较高

2 在建材添加剂方面的研究

赤泥中含有大量的硅酸盐钙和无定形的硅铝酸盐，因此它具有一定的水硬性和化学固化性能[11]。在混泥土建材的生产中，加入赤泥有利于聚合过程，增加材料的力学性能[12-15]。Pavel等[16]使用赤泥、硅酸盐化合物、高炉炉渣和硅酸盐水泥添加剂合成赤泥碱活性水泥。这种水泥的抗压强度可达30～60 MPa，有良好的抗压性能；对材料进行了放射性研究，用作公路建设的赤泥碱活化混凝土的辐射值低于欧盟标准，可应用于道路基础建设。李春娥等[17]使用赤泥、粉煤灰和河砂，加入固化剂制作一种赤泥免烧砖。利用粉煤灰的活性与水吸附性能[18]，加上赤泥与硅铝酸盐类物质发生水化反应，会生成固化性较好的水化凝胶[19]，为免烧砖后期的抗压强度提供支持，经过检测其抗压强度可达18.5～19.2 MPa，高于其他普通材质的免烧砖。王廷元等[20]研究了不同龄期下，赤泥对石灰土的应力-应变-电阻率的影响，发现赤泥的掺入能够改变试块水化反应产生的凝胶物质，增加石灰土试块的承压能力，使电阻率减小的过程中能够趋于稳定，减少试块的脆性破坏，但是增加了塑性破坏。魏宏姗等[21]使用可燃物燃尽发泡法，以赤泥、玻璃粉、钾长石为原料制作了轻质保温陶瓷，赤泥组分与其他原料反应生成的硅酸盐矿物是其强度的主要来源，NaAlSiO4固定了游离的Na2O，有效解决了泛碱的问题。

可以看出，赤泥在最优配比制作改性材料要比原材料具有更好的抗压、抗折性能，有较高的稳定性，目前赤泥在建材方面也有较成熟的应用；但是，在市场上赤泥建材与同类产品的竞争力较弱，应用范围较小，就导致赤泥建材资源化利用存在了较大的阻力。

文章来源：《河南建材》网址: http://www.hnjczz.cn/qikandaodu/2020/0709/387.html