何文龍

【摘? 要】赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁排出的污染型廢渣，目前一般平均每生產(chǎn)一噸氧化鋁要產(chǎn)生赤泥1.5噸左右，給環(huán)境造成很大的污染威脅。隨著赤泥量多年積累，環(huán)保形勢的嚴(yán)峻，國內(nèi)部分鋁廠面臨著搬遷、轉(zhuǎn)移的問題。本文針對山東某鋁廠赤泥問題，提出了幾個較針對性的處置方案。

【關(guān)鍵詞】赤泥;綜合利用;巖棉、陶瓷、陶粒、制磚、市政污泥

引言

赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生的極細(xì)顆粒，呈強(qiáng)堿性。其產(chǎn)出量因礦石品位、生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平的影響，每產(chǎn)生1t氧化鋁將附帶產(chǎn)生1.5t左右的赤泥。赤泥是多孔結(jié)構(gòu)，具有較大的內(nèi)表面積，主要成分為SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2等。根據(jù)其物理性狀及化學(xué)成分，結(jié)合其他可再利用資源，進(jìn)行了赤泥再利用的幾方面研究。

1.赤泥的化學(xué)成分及物理性質(zhì)

1.1化學(xué)成分

赤泥因含有較多氧化鐵，其外觀顏色與赤色泥土相似，因而得名。赤泥的主要礦物成分為如下表。赤泥的化學(xué)成分取決于鋁土礦的成分、生產(chǎn)氧化鋁的方法和生產(chǎn)過程中添加劑的物質(zhì)成分，以及新生成的化合物的成分等，通常赤泥的主要成分為Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、Na2O等。

1.2物理性質(zhì)

（1）赤泥的物理性質(zhì)指標(biāo)。物理性質(zhì)指標(biāo)主要包括密度、孔隙比、含水量、界限含水量（塑限、液限、塑性指數(shù)和液性指數(shù)）和飽和度等。

（2）赤泥的水理性質(zhì)。水理性質(zhì)主要包括滲透性、崩解性以及膨脹性，它受赤泥的物質(zhì)組成及堆放后的演變所制約。①持水、析水特性。赤泥不僅含水量大，而且有持水特性，其持水量在79.03%～93.20%，尤為特殊的是當(dāng)振動時析水量仍為5.00%～14.93%。這意味著赤泥受振動時，其結(jié)構(gòu)會改變，其工程性能惡化。②收縮與膨脹性。赤泥雖然高孔隙、高含水，但干燥后不會發(fā)生收縮。這說明高含水不是親水礦物存在的結(jié)果。同時，也無膨脹性。③崩解性。試樣顏色有變化，并呈片狀和小塊狀崩解，但未解體。隨著時間的延續(xù)，試樣表面有大量白色的鹽析出，并明顯硬化，這是CaCO3和Na2SiO3重晶和膠結(jié)作用的結(jié)果。④液化勢。新堆積的赤泥，由于高含水，其值絕大多數(shù)大于液限，加之粉粒和砂粒為憎水性的文石和方解石。因此，新堆積的赤泥在振動下有發(fā)生液化的可能。

（3）赤泥的脫水陳化與強(qiáng)度。大量實(shí)驗(yàn)表明，赤泥強(qiáng)度與其堆放時間并無必然的因果關(guān)系，僅僅依賴延長堆放時間沒有工程意義。只有在延長時間的同時強(qiáng)化脫水，才是提高強(qiáng)度和改善赤泥工程性能的先決條件。

2.赤泥再利用工藝方案及對比

2.1赤泥再利用工藝方案

本文以國內(nèi)某鋁廠為代表，對其赤泥進(jìn)行再利用研究，主要有五個方案。

（1）選鐵處理，產(chǎn)品為鐵精礦、高鈦鐵礦、水合鋁硅酸鈉吸附劑原料。鐵精礦利用直接還原鐵工藝，制取海綿鐵，用于煉鋼;其余外賣，剩余尾礦可以用于生產(chǎn)免燒磚、巖棉、陶粒。首先選出大顆粒的赤泥砂，進(jìn)行研磨，在經(jīng)過磁選，得到最終的鐵精礦。分選出的鐵精礦化學(xué)成分比較復(fù)雜，其中含鐵品位TFe≈55%，含鈦品位≈5%，另外還含有少量的鋁，不適合于高爐冶煉，若通過造球和氧化焙燒，氣基直接還原鐵、鐵鈦分離（分離高鈦渣），可最大限度地回收金屬鐵和鈦成分。剩余的尾礦經(jīng)過相應(yīng)處理后可用于生產(chǎn)免燒磚、巖棉、陶粒等。

（2）對赤泥進(jìn)行還原焙燒，然后經(jīng)過破碎、溶出、分離、洗滌等工序，將偏鋁酸鈉溶液、鐵精礦、尾礦進(jìn)行分離。此方案采用還原焙燒與氧化鋁溶出技術(shù)相結(jié)合，對赤泥中的Fe、氧化鋁、氧化鈉等進(jìn)行回收利用。其關(guān)鍵技術(shù)在于：①焙燒過程中要同時完成氧化鐵到四氧化三鐵和單質(zhì)鐵的轉(zhuǎn)化與二氧化硅與碳酸鈣形成硅酸鈣兩個反應(yīng);②采用磁選、浮選技術(shù)分理出鐵礦、尾礦，同時采用堿溶技術(shù)將鋁元素溶出，進(jìn)入偏鋁酸鈉溶液進(jìn)行回收利用。

（3）利用赤泥搭配玄武巖、白云石生產(chǎn)巖棉。此工藝需對赤泥進(jìn)行脫水、成型處理。副產(chǎn)品為還原鐵。

（4）對赤泥進(jìn)行脫水處理后生產(chǎn)保溫陶瓷材料，此方案是將赤泥進(jìn)行分質(zhì)預(yù)處理，然后與其他廉價傳統(tǒng)原料進(jìn)行混合粉磨成型后，進(jìn)入傳統(tǒng)燒結(jié)爐窯燒成制備赤泥泡沫陶瓷的新技術(shù)。其特點(diǎn)如下：①依赤泥成分不同，赤泥在原料中配比在50-90%之間;②成品外觀顏色可依需求進(jìn)行多種配方調(diào)整。

（5）利用赤泥搭配污泥、污染土壤等為原料生產(chǎn)陶粒，其利用率根據(jù)陶粒種類不同存在差異，一般在5%～30%。根據(jù)污泥、污染土壤配比差異，可燒制成高強(qiáng)陶粒、輕質(zhì)陶粒。①高強(qiáng)陶粒：預(yù)熱溫度400℃，焙燒溫度1120℃，焙燒時間30min，物料配比為污泥：污染土壤：赤泥=15%：15%：5%，可以燒制出高強(qiáng)陶粒。②輕質(zhì)陶粒：預(yù)熱溫度450℃，焙燒溫度1080℃，焙燒時間l5min，物料配比為污泥：污染土壤：赤泥=30%：20%：30%，可以制備出超輕陶粒。

3.結(jié)語

赤泥作為氧化鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)出的污染性廢渣，其再利用，需要結(jié)合其具體指標(biāo)、生產(chǎn)工藝、項(xiàng)目所在地情況，來選擇合適的處置工藝。以上工藝考慮了赤泥的單獨(dú)再利用及與其他物料等混合處置的情況。目前國內(nèi)推進(jìn)的有磁選、重選提鐵及與其他材料共同處理用做建筑材料。其中結(jié)合市政污泥處置難題，可以考慮用于制作燒結(jié)磚、陶粒等。

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