摘要：主要阐述了赤泥的化学成分、组成及其特性，以及赤泥的多种利用途径。
关键词：氧化铝废料 赤泥 综合利用
Utilization of Red Mud
Abstract: Mainly introduces the chemical composition, composition and characteristics of red mud, and its various
utilizationways.
Key words: Al2O3 waste red mud utilization
1、前言
赤泥是铝土矿制取氧化铝后所剩余的红褐、粉泥状强碱性固体废料，是氧化铝生产过程中必不可少的副产物。一般每生产1 t氧化铝，可产出赤泥1．0～1．8 t。随着铝工业的发 展，目前，全世界每年产生的赤泥约5000万t。2000年，我国赤泥排放量大约为400万t，排出的赤泥主要采取露天筑坝堆存处理。由于缺乏既经济又可行的技术，赤泥的综合利用率一直处于较低水平，仅为4%左右，远低于中国工业固体废物65%的平均利用水平。目前，中国赤泥累计堆存量约2×108 t，预计到2015 年将达3.5×108 t，由于大量的赤泥未得到充分利用，长期占用大量土地，造成土地碱化，地下水受到污染，同时又极易造成“二次扬尘”污染环境，危害人们的健康。因此，必须加快赤泥的综合利用研究。
2、赤泥的化学成分及物理性质
2.1、化学成分
赤泥因含有较多氧化铁，其外观颜与赤泥土相似，因而得名。赤泥的主要矿物成分为：硅酸二钙53％，方钠石11％，水化石10％，赤铁矿7．5％，钙钛矿石1l％，镁蔷薇辉石5％。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AI2O3， SiO2，CaO，Na20等。
2.2、物理性质
2.2.1、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。
2.2.2、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％一93．20％，尤为特殊的是当振动时析水量仍为5．00苏州教育学院学报％～14．93毛细管数％。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。试样加蒸馏水，几乎不发生变化。试样加入5％的HCI和H：SO。，经过24 h，试样颜有变化，并呈片状和小块状崩解，但未解体。随着时间的延续，试样表面有大量白的盐析出，并明显硬化，这是CaCO3，和Na2SiO2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。
中国邮政华为合作2.2.3、赤泥的脱水陈化与强度。
大量试验表明，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。
3、赤泥的处理利用
赤泥的主要化学组成为SiO2、CaO、Al2O3 和Fe2O3。赤泥可以代替部分生料生产不同品种的水泥,如硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥等。
赤泥浆过滤脱水后，与砂岩、石灰石和铁粉等共同磨制生料浆(赤泥配比可达25％-30％)，调整到符合技术指标后，用流入法在蒸发机中除去大部分水分后(或直接喷入)，入回转窑煅烧为熟料，再加入石膏、矿渣等混合材料碾磨到一定细度即制得水泥产品，赤泥配比受原料和燃料质量的影响，当配入赤泥28％时，需配人石灰石65％和砂石7％。用赤泥生产的水泥具有早强、抗硫酸盐、水化热低、抗冻及耐磨等性能。
俄罗斯第聂伯铝厂利用拜耳法赤泥生产水泥，生料中赤泥配比可达14%。我国山东铝厂早在20世纪60年代就利用烧结法赤泥生产普通硅酸盐水泥,并建成了大型水泥厂,由于赤泥含碱量高,用量过多就达不到水泥生产所要求的低碱特性,所以,赤泥在水泥生料中的配比仅为25 %左右。
3.2、用作路基材料
赤泥中含有较多的硅酸二钙，故具有水硬性质。将赤泥作为路基材料应用于公路建设，工艺简单，操作方便，无二次污染，投资少，见效快，经济效益好，原材料消耗量大、赤泥配比高，是比较理想的赤泥综合利用技术之一。利用赤泥修路，可减少对土地的占用和环境污染，节约大量用于铺筑路基的水泥和碎石，对于降低工程造价具有重要意义。
3.3、生产砖
原料→预加工→配料→料浆制备(加稀释剂)→喷雾干燥→压型→干燥→施釉→煅烧→成品
该法生产的陶瓷釉面砖，以赤泥为主要原料，取代了传统的陶瓷原料，不但可以降低原材料费用，而且具有极大的环保意义。
3.4、制炼钢用保护渣
烧结法赤泥含有SiO2 、 Al2O3 、CaO等组分。还含有Na20、K2O、MgO熔剂组分，是生产钢铁工业浇铸用保护材料的理想原料。生产赤泥保护渣的配方与生产工艺及钢种、锭型有关。基于赤泥CaO／SiO2比值高、碱性强等特点，用含酸性氧化物电子商城SiO2 、 Al2O3较高的珍珠岩石为辅助材料，来调节碱度，选择粒度细的土状石墨为绝热剂，控制渣的熔化速度，提高剥离性。
制保护渣前，先将赤泥浆脱水至35％以下，对各种原料进行干燥和质量分析，并按配比批量称重配料，将配好的料研磨至一定细度。在混合料中加入外加剂、发热剂、混匀包装即为产品。
赤泥烘干后的水分小于0．5％，细度为60目-100目。用赤泥制成的保护渣使用于碳素钢、低合金钢、不锈钢等钢种和锭型。应用这种保护渣浇铸，一般在锭模内加人量为2kg-2．5kg。
这种保护渣可以显著降低钢锭头部及边缘增炭，提高钢锭质量，可明显改善钢坯低倍组织，提高钢坯成材质量和金属收率，具有比其他保孟连经验护材料强的同化性能。
3.5、制塑料填充剂
赤泥对PVC(聚氯乙烯)具有显著的热稳定作用, 它与PVC 常用稳定剂并用时具有协调效应, 使填充后的PVC 的制品具有优良的抗老化性能, 可延长制品的寿命, 比普通的PVC制品寿命长2倍~ 3倍。普通PVC 在露天使用8年后, 强度完全失去, 而赤泥聚氯乙烯塑料仍然保持着良好的力学性能, 未见任何老化现象。且赤泥聚氯乙烯复合塑料具有阻燃性, 可用于生产建筑型材。
3.6、制硅钙肥料
赤泥中含有植物生长所必需的Fe、Mg、P、K、Mn、Cu、Zn、B 等微量元素, 因此是良好的碱性复合肥料。以赤泥主要原料, 添加一定成分的添加剂经混合、干燥、球磨后制成的硅肥, 将此种硅肥用于黄淮海平原的花生种植的肥料, 由于含有大量的SiO2和CaO 对于花生的生长较为有利, 花生的产量获得了较大的提高, 同时又大大地节约了生产成本。硅肥可以改善植物的细胞组织, 改善作物果实的品质, 在缺硅的土壤中可增产8%- 15%。 3.7、用作硅肥。
近年来，国内一些研究单位对硅肥进行了深入研究，研制出了独特的硅肥添加剂，河南省已批准成立了省硅肥工程中心。河南省科学院近年开展的大面积试用硅肥表明，硅肥可以改善植物的细胞组织，改善作物果实的品质，在缺硅的土壤中可增产8％～15％。硅肥是继氮、磷、钾肥之后的第4大元素肥料，它对多种农作物具有较好的营养作用，大力发展硅肥，是赤泥综合利用的又一可行途径。
3.8、提取有价金属。
该技术主要以拜耳法赤泥为原料，以煤为还原剂，直接还原炼铁。铁以海绵铁的形态产出，铁的直收率为87％，海绵铁含Fe量为84％，金属化率为91．5％，可代替废钢作为炼钢的原料。赤泥经还原焙烧后磁选，能有效地回收铁。磁选尾矿经酸处理后进行焙烧、浸出，从浸出液中萃取氧化钪，钪以Se203，的形态产出，进一步制取氧化钪，可获得含Se203为99．95％的产品。萃取钪的余
液经碱中和生成沉淀提取铝，氧化铝的回收率为85％，钠以硫酸钠的形态产出。赤泥提取有价金属后的酸浸渣约占赤泥的2／3，酸浸渣含钙、硅较高，可用于烧制硫铝酸盐水泥。硫铝酸盐水泥是一种超早强水泥，适用于快速施工和各种抢修工程。
3.9、制备新型燃煤脱硫剂
进口矿拜耳法Al2O3赤泥除砂、选铁等技术成功实现了产业化。山东铝业公司赤泥制备新型燃煤脱硫剂项目生产脱硫剂30×104 t/a， 直接经济效益500×104 元。该技术不仅消化历史堆存的烧结法赤泥， 且节约石灰石， 原矿， 减少CO2排放。拜耳法赤泥除砂、选铁项目可处理40×104 t/a 拜耳法赤泥， 生产Fe粉8×104 t， 创造经济效益1 500×104 元/a 以上， 其中， 减少赤泥堆存维护费用达650×104 元/a。
3.10、利用赤泥作路面铺设材料
将赤泥滤饼制粒并放入回转窑中烘干烧结， 制成的粒料比大、强度高、化学稳定性好， 用来铺设公路路面， 完全符合沥青路面表层、中层和底层的要求。若在赤泥中加入速凝剂， 可用作寒冷地区的路基材料， 防冻性能良好。北京矿冶研究总院与广西平果铝业公司联合开发了以赤泥、粉煤灰和石灰、少量外加剂为原料的性能优良的新型赤泥道路基层， 填补了国内空白。赤泥道路基层的配方是赤泥占80.0%～90.0%， 石灰占5.0%～10.0%， 粉煤占5.0%～10.0%卫星电视接收机价格， 固化剂为0.2%。施工工艺为赤泥、粉煤灰、石灰、固化剂→搅拌混合→摊铺→整平碾压→成型养护。成型过程中要求石灰采用消化石灰， 在施工前7 天消化，
赤泥含水要求在20%～27%， 粉煤灰含水在28%左右。
3.11、利用赤泥研制黑玻璃材料
山东轻工学院利用山东铝厂赤泥、济南化工厂铬矿渣为主要料， 配以石英砂、萤石、碳粉和锰渣等物质， 生产出黑玻璃饰面材料。其工艺为将石英砂、萤石、碳粉和锰渣等湿磨后与赤泥共同烘干， 按一定比例均匀混合。为防止配合料在熔制前挥发， 加料前加入6%的H2O。配合料采取分批加料， 加料温度为1 290 ℃， 加料完成后升温到1 480 ℃， 保温2 h。之后将熔制好的玻璃液出炉， 在620 ℃的退火炉中进行退火， 保温1 h 后自然冷却， 制得黑玻璃品。材料具有良好的机械强度、化学稳定性和浓黑光亮的质量外观， 耐酸碱性能好， 热稳定性高， 是优良的建筑材料。
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