杜軍艷 陳茜茜 郭千溪

摘要：隨著廣西壯族自治區(qū)鋁工業(yè)的快速發(fā)展，赤泥產(chǎn)生量逐年增加，嚴(yán)重制約鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展，赤泥的資源化利用迫在眉睫。本文介紹了赤泥種類及化學(xué)組成，探討了赤泥的綜合利用現(xiàn)狀，分析了赤泥綜合利用的瓶頸，對(duì)未來赤泥綜合利用提出建議。

關(guān)鍵詞：赤泥；綜合利用；環(huán)保

一、赤泥資源化利用的必要性

赤泥因其顆粒很細(xì)，其中含有較多的氧化鐵，顏色呈棕紅色，故而得名，是鋁土礦提取氧化鋁后產(chǎn)生的固體廢渣。一般情況下，每生產(chǎn)1噸氧化鋁（Al2O3），會(huì)產(chǎn)生1.0～2.0噸赤泥。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國赤泥多為露天堆存，累計(jì)堆存量約為6億噸，但是年度赤泥綜合利用總量僅約為 849萬噸，綜合利用率約為8%，遠(yuǎn)低于國內(nèi)其他大宗工業(yè)固廢綜合利用平均水平。日益增加的赤泥堆場不僅需占用大量土地，增加企業(yè)維護(hù)成本，赤泥堆場的滲濾液如果沒有做好防滲措施，還極易污染土壤和地下水，帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。此外赤泥堆場極易產(chǎn)生揚(yáng)塵，堆存過程中也存在垮壩風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重制約氧化鋁行業(yè)持續(xù)發(fā)展。因此，開展赤泥規(guī)模資源利用，是促進(jìn)鋁行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵因素。

廣西壯族自治區(qū)地處我國南疆，獨(dú)特的地理氣候環(huán)境蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于資源依賴型?！稄V西科技創(chuàng)新支撐產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動(dòng)方案（2018—2020年）》明確提出要以科技創(chuàng)新推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，在高端鋁領(lǐng)域組織重大產(chǎn)業(yè)科技攻關(guān)，重點(diǎn)圍繞鋁產(chǎn)業(yè)升級(jí)和原材料本地化，促進(jìn)高端鋁精深加工應(yīng)用，形成“鋁土礦—氧化鋁—電解鋁—鋁加工—鋁精深加工—產(chǎn)品”的全產(chǎn)業(yè)鏈，因此鋁行業(yè)未來一段時(shí)間仍是當(dāng)?shù)氐闹е彤a(chǎn)業(yè)。隨著鋁產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷壯大，赤泥產(chǎn)量也在不斷增加，目前一年赤泥產(chǎn)生量約1500萬噸，赤泥堆場面積已超過25000畝，不斷累積堆存的赤泥已經(jīng)嚴(yán)重制約鋁行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，因此開展赤泥資源化利用迫在眉睫。

本文在總結(jié)國內(nèi)赤泥綜合利用技術(shù)進(jìn)展的同時(shí)，針對(duì)赤泥綜合利用困境，提出赤泥綜合利用建議，為氧化鋁產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展提供政策依據(jù)。

二、赤泥的種類和性質(zhì)

（一）赤泥的種類

根據(jù)氧化鋁生產(chǎn)方法不同，可分為拜耳法、燒結(jié)法和聯(lián)合法赤泥。燒結(jié)法是早期工藝，主要在原料鋁礬土和碳酸鈉在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)高溫煅燒，制成以鋁酸鈉為主要礦物的中間產(chǎn)品，再經(jīng)溶解、結(jié)晶、焙燒等工序制取氧化鋁，溶解后分離出廢渣即燒結(jié)法赤泥；拜耳法一般適用于高品位的鋁土礦，主要是高溫高壓下用強(qiáng)堿NaOH溶出鋁土礦，鋁土礦中鐵礦物和其他不溶物排出后形成拜耳法赤泥；混聯(lián)法是聯(lián)合拜耳法和燒結(jié)法一起使用。廣西壯族自治區(qū)的氧化鋁企業(yè)排出的赤泥大多是拜耳法赤泥。

（二）赤泥的化學(xué)成分

赤泥主要礦物成分是SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2、K2O 等。此外，赤泥中還含有微量放射性元素和豐富的稀土元素，如錸、釔、鎵、鈧、鈮、鉭、鈾、釷和鑭系元素等。根據(jù)實(shí)地調(diào)研走訪結(jié)果可知，赤泥主要有兩種來源，其中5家氧化鋁企業(yè)都是來自百色市，赤泥中Fe2O3含量最多，其次是Al、Si、Ca離子含量，F(xiàn)e2O3、Al2O3、SiO2三者占總百分比的65.84%。防城港市一家氧化鋁企業(yè)所用礦石為幾內(nèi)亞進(jìn)口鋁土礦，赤泥中的鐵含量達(dá)到42.4%，高于百色市的赤泥中的含鐵量，可以很好地作為生產(chǎn)水泥的配料或添加劑。

（三）赤泥的危害

赤泥的強(qiáng)堿性和含有強(qiáng)毒性重金屬是制約赤泥綜合利用的主要影響因素。赤泥的堿性較強(qiáng)，pH達(dá)9.7～12.8，有學(xué)者對(duì)赤泥脫堿技術(shù)進(jìn)行研究，但大多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。堆存赤泥的經(jīng)雨水淋濾后，其中的重金屬砷（As）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）和鋅（Zn）等，會(huì)隨著滲濾液進(jìn)入周邊土壤、地下水和農(nóng)田等受體中，產(chǎn)生污染。

此外，赤泥中含有富含放射性核素的礦物質(zhì)，導(dǎo)致赤泥具有一定的放射性。研究人員對(duì)貴州省某鋁廠赤泥的天然放射性元素鉀鈾和釷的含量進(jìn)行分析測(cè)試，結(jié)果顯示燒結(jié)法赤泥與拜耳法赤泥的外照射指數(shù)和內(nèi)照射指數(shù)均超過建筑材料放射性核素限量要求，不能直接作為建筑主體材料。

三、廣西壯族自治區(qū)赤泥堆存、綜合利用現(xiàn)狀及問題

赤泥已成為廣西壯族自治區(qū)產(chǎn)生量最大的工業(yè)固體廢物，目前已投產(chǎn)產(chǎn)生赤泥的氧化鋁企業(yè)共有6家，其中百色市有5家，防城港市有1家，赤泥的累計(jì)堆存量已達(dá)到1.13億噸，主要采用“干法”堆存。

目前氧化鋁企業(yè)的赤泥利用比較成熟且能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的做法主要是提鐵。綜合利用途徑單一，投入需求高，用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，拜耳法產(chǎn)生的赤泥中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在30%以上，是赤泥的主要化學(xué)成分。如果提取其中的鐵元素，赤泥利用率能達(dá)到24%。近幾年相關(guān)企業(yè)花了較大資金對(duì)回收赤泥中的有價(jià)金屬、降低赤泥中的堿含量進(jìn)行了研發(fā)，但結(jié)果并不理想，主要原因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)上技術(shù)可行，但在工業(yè)上成本高，經(jīng)濟(jì)效益較小。以某企業(yè)為例，該企業(yè)通過自主研發(fā)或者與科研院所合作攻關(guān)赤泥利用技術(shù)，陸續(xù)投入資金超過10億元，嘗試將赤泥用作路基材料、提鈧、煉鐵、綜合提取各種元素、做鋼廠煉鐵高爐除渣劑、凈水機(jī)、微晶玻璃、鐵紅、發(fā)泡陶瓷、陶粒、石油行業(yè)添加劑等，均因關(guān)鍵技術(shù)沒有突破或市場經(jīng)濟(jì)利益等因素失敗。總之，由于技術(shù)、資金、政策和社會(huì)認(rèn)可度等多方面原因，目前赤泥利用率總體水平較低，還沒有找到一條安全可行、經(jīng)濟(jì)客觀又可以大規(guī)模化消耗赤泥的技術(shù)道路。

四、我國赤泥綜合利用技術(shù)

赤泥的成分、性質(zhì)的差異，決定了赤泥再生利用的基礎(chǔ)和方法。目前，赤泥的綜合利用主要有三個(gè)方面：提取赤泥中的有價(jià)金屬、制備材料以及應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域。

（一）提取赤泥中的有價(jià)金屬

赤泥中富含鐵、鈦、鈧等有價(jià)金屬元素，在資源匱乏的今天，綜合回收利用赤泥中的有價(jià)金屬元素是赤泥綜合利用的熱點(diǎn)方向之一，大量學(xué)者開展了相關(guān)工作。2009年，某企業(yè)利用磁選技術(shù)，從赤泥中回收鐵精礦，品位達(dá)55%，基本上實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，后續(xù)提鐵作為一種重要的赤泥綜合利用方式延續(xù)至今。有研究人員總結(jié)了國內(nèi)外赤泥中鈦的回收方法，主要有焙燒預(yù)處理一爐渣浸出工藝和酸浸工藝，介紹了氧化鈧的回收方法，包括酸浸、堿浸和生物浸出等工藝。目前，大量學(xué)者對(duì)赤泥提取有價(jià)金屬的工藝進(jìn)行論證，都是可行的，但是大部分工藝在提取有價(jià)金屬的同時(shí)產(chǎn)生了二次污染，同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于投入成本，導(dǎo)致大部分工藝無法工業(yè)化生產(chǎn)。

（二）制備材料

國內(nèi)外大量研究及實(shí)踐表明，赤泥可以用于生產(chǎn)不同的建筑材料、微晶玻璃建筑裝飾材料、路面基層材料等。某鋁廠于二十世紀(jì)六十年代初開始將赤泥摻比進(jìn)水泥生料中，使赤泥的綜合利用率達(dá)到30.3%～55%。目前，采用新技術(shù)提高水泥質(zhì)量的同時(shí)，也使赤泥配比提高至45%。有媒體報(bào)道了某企業(yè)綜合利用赤泥、煤矸石和粉煤灰等固體廢物，生產(chǎn)新型環(huán)保陶瓷，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也有學(xué)者報(bào)道制備赤泥質(zhì)微晶玻璃，消耗量赤泥能高達(dá) 50%。將赤泥用作路基材料既可以大量消耗赤泥，又能解決當(dāng)?shù)厝鄙偻潦降睦Ь?，因此具有廣闊應(yīng)用前景。某企業(yè)于2005年修建了一條4km赤泥路基示范性路，經(jīng)檢測(cè)達(dá)到了相關(guān)技術(shù)要求。赤泥用于材料制備雖然可以大量消耗赤泥，但是鑒于各地赤泥強(qiáng)堿性和重金屬成分，因此赤泥的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)仍需要權(quán)威部門進(jìn)一步論證。

（三）應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域

赤泥具有粒度細(xì)、孔隙率高、比表面積大等特點(diǎn)，可以作為吸附劑去除水中污染物，例如金屬陽離子、無機(jī)陰離子和有機(jī)物等。有媒體報(bào)道利用工業(yè)鹽酸和赤泥為主要原料，制備出聚合氯化鋁鐵絮凝劑，并指出其絮凝效果優(yōu)于某些傳統(tǒng)的絮凝劑，主要是由于赤泥中含有大量鋁、鐵及硅酸鹽。此外，赤泥也可被應(yīng)用于土壤修復(fù)方面，有人員研究了赤泥和污泥對(duì)土壤中Zn化學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響，指出單獨(dú)使用赤泥可以有效降低土壤中植物可利用態(tài)Zn含量，赤泥和污泥一起使用固穩(wěn)Zn的效果更好，同時(shí)可以促進(jìn)Zn的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化，提高土壤肥力。

五、廣西壯族自治區(qū)赤泥綜合利用對(duì)策建議

針對(duì)目前赤泥大量堆存現(xiàn)狀和綜合利用存在的問題，筆者在梳理國內(nèi)赤泥綜合利用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出以下對(duì)策和建議。

（一）建立赤泥綜合利用技術(shù)推薦性名錄

2010年，為提高赤泥綜合利用率和綜合利用技術(shù)水平，工業(yè)和信息化部、科技部聯(lián)合印發(fā)《赤泥綜合利用指導(dǎo)意見》，明確提出推廣應(yīng)用一批赤泥綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)。建議相關(guān)部門指導(dǎo)企業(yè)初步篩選出一批可應(yīng)用和推廣的赤泥綜合利用技術(shù)與模式，編制形成可推廣的《赤泥綜合利用先進(jìn)技術(shù)名錄》，指導(dǎo)企業(yè)主動(dòng)開展赤泥綜合利用工作。

（二）建立赤泥綜合利用示范基地

依托百色市鋁土礦資源的特色優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在百色市建立赤泥綜合利用示范區(qū)，開展赤泥綜合利用共性技術(shù)研發(fā)，重點(diǎn)支持示范基地突破赤泥綜合利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化難題，應(yīng)用和推廣3～5項(xiàng)先進(jìn)適用技術(shù)，培育2～3家赤泥深度綜合利用骨干企業(yè)。進(jìn)一步探索區(qū)域整體協(xié)同解決方案，推動(dòng)赤泥由“低效、低值、分散利用”向“高效、高值、規(guī)模利用”轉(zhuǎn)變，促進(jìn)赤泥綜合利用水平的全面提升，推進(jìn)赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)廣西壯族自治區(qū)整體經(jīng)濟(jì)綠色、高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。

（三）加大宣傳和推廣力度

在確保赤泥無害化利用的條件下，相關(guān)部門引導(dǎo)赤泥排放企業(yè)直接與有能力實(shí)現(xiàn)赤泥綜合利用的企業(yè)簽訂長期免費(fèi)供應(yīng)赤泥的協(xié)議。在總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建赤泥綜合利用上下游企業(yè)之間的合作機(jī)制，解決利益的合理分配問題。同時(shí)制定赤泥在水泥、路基材料、板材等大規(guī)模利用赤泥技術(shù)方面的支持政策，鼓勵(lì)在各級(jí)政府市政或其他工程項(xiàng)目中的推廣應(yīng)用，及時(shí)總結(jié)應(yīng)用成功的經(jīng)驗(yàn)和模式，以模式分析、宣傳報(bào)道、召開現(xiàn)場會(huì)等方式加強(qiáng)對(duì)赤泥利用模式的宣傳推廣。

（四）建立產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制

加強(qiáng)公共研發(fā)機(jī)構(gòu)和平臺(tái)建設(shè)，建立常態(tài)化的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作機(jī)制，加快科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化。引進(jìn)國內(nèi)外領(lǐng)先水平的創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)、行業(yè)領(lǐng)軍人才，建立赤泥綜合研究院，推進(jìn)綠色關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)，突破一批關(guān)鍵性共性技術(shù)瓶頸，助推產(chǎn)業(yè)綠色升級(jí)，不斷提高赤泥綜合利用效率。

（五）落實(shí)國家稅收政策

目前，財(cái)政部、國家稅務(wù)局和地方政府出臺(tái)了一系列支持工作固廢綜合利用的財(cái)政支持政策。廣西壯族自治區(qū)應(yīng)結(jié)合實(shí)際，深入研究相關(guān)政策，完善出臺(tái)對(duì)工業(yè)固廢中的赤泥綜合利用財(cái)稅政策支持，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。探索因運(yùn)輸距離導(dǎo)致赤泥應(yīng)用成本增加的資金補(bǔ)償，力爭將鋁土礦、氧化鋁等產(chǎn)品列入進(jìn)口貼息產(chǎn)品目錄。

（六）設(shè)立赤泥綜合利用專項(xiàng)基金

赤泥大規(guī)模利用關(guān)鍵技術(shù)的突破離不開資金的支持，因此相關(guān)部門需要探索從年度財(cái)政預(yù)算內(nèi)投資資金中拿出一部分成立專項(xiàng)資金，引導(dǎo)商業(yè)銀行、風(fēng)險(xiǎn)投資資金、信托積極等金融機(jī)構(gòu)和社會(huì)投資主體參與其中。每年從節(jié)能專項(xiàng)資金、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展資金、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)資金及戰(zhàn)略發(fā)展基金中安排一定數(shù)額的資金用于支持赤泥大規(guī)模利用關(guān)鍵技術(shù)突破重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。同時(shí)相關(guān)部門應(yīng)引導(dǎo)企業(yè)積極申請(qǐng)國家相關(guān)資金支持，加快企業(yè)設(shè)備更新和技術(shù)進(jìn)步。

（七）推進(jìn)建立信貸支持機(jī)制

引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)信貸資金流向，支持赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鼓勵(lì)企業(yè)開展赤泥大規(guī)模利用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，并為相關(guān)項(xiàng)目提供低息或無息貸款。

（八）加強(qiáng)監(jiān)管

加強(qiáng)對(duì)赤泥綜合利用的監(jiān)管，嚴(yán)格執(zhí)行固體廢物無害化處理的法律法規(guī)，對(duì)赤泥排放企業(yè)和赤泥資源化利用項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，采取嚴(yán)厲的懲處措施，確保赤泥資源化利用環(huán)境控制指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

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作者簡介：杜軍艷（1986），女，湖北省襄陽市人，博士，工程師，研究方向?yàn)橥寥琅c地下水污染防治研究。