赤泥的綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展建議

李靖

赤泥是鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的尾渣，因其含有大量的赤鐵礦而成紅褐色，外觀(guān)像泥水，故稱(chēng)之為赤泥。依據(jù)鋁土礦品位及采用的生產(chǎn)工藝的不同，赤泥可分為三種主要類(lèi)型：拜耳法赤泥、燒結(jié)法赤泥和聯(lián)合法赤泥。不同生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生的赤泥的礦物質(zhì)存在一定的差異。

目前赤泥綜合利用仍屬于世界難題，國(guó)際上對(duì)于赤泥大規(guī)模處置的方法主要是通過(guò)建設(shè)赤泥堆場(chǎng)，進(jìn)行長(zhǎng)期堆放。赤泥堆場(chǎng)的建設(shè)依據(jù)其所處地理位置的不同而不同：在山區(qū)可利用山谷深坑等地形建設(shè)；在平原地區(qū)可采用在平地上推出深坑建設(shè)；在臨海地區(qū)采用管道直接輸入深海中，使其自然沉積于海底等方法。

赤泥的運(yùn)用現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)于赤泥的綜合利用雖然研究較早，但運(yùn)用并不多，而赤泥高產(chǎn)國(guó)如美國(guó)、澳大利亞、巴西等，均為地廣人稀地區(qū)，對(duì)赤泥的利用主要還是采用堆存的方式，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)技術(shù)方面。

一是改良堆存方式，用于農(nóng)業(yè)復(fù)墾。

澳大利亞儲(chǔ)有豐富的優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源，氧化鋁產(chǎn)量位長(zhǎng)期位居世界第一，直到2015年才被中國(guó)超越。澳大利亞所有氧化鋁廠(chǎng)均采用拜耳法生產(chǎn)工藝，產(chǎn)生的赤泥具有很高的堿性，為了防止堿性濾液的滲透，采用大規(guī)模的干燥處理作業(yè)，強(qiáng)化赤泥脫水和蒸發(fā)。這種處理方法既能減少環(huán)境污染，又能減少濕法堆存較高的基建投資，有利于降低生產(chǎn)成本。同時(shí)在這種干堆的赤泥堆上，堆上一定厚度的表土，種上植被進(jìn)行復(fù)墾。同時(shí)，澳大利亞還將赤泥用于酸性土壤的改良。赤泥加入量從11%-50%可以使酸性土壤的pH值從4提高到pH值6-7，有效改良土壤 。

美國(guó)凱撒鋁和化學(xué)公司經(jīng)過(guò)多年研究開(kāi)發(fā)出兩種赤泥產(chǎn)品。一種是填充廢料覆蓋層，就是采用向拜耳赤泥中加入粘結(jié)劑，以助于赤泥的輸送和土工技術(shù)；另一種是作為吸收劑，吸附液體的能力可和某些工業(yè)固體物料競(jìng)爭(zhēng)。這兩種赤泥制品的開(kāi)發(fā)利用，不僅解決了由于赤泥筑壩所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，還提高了氧化鋁廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

二是用于提取金屬。

美國(guó)是世界上第三大氧化鋁生產(chǎn)國(guó)，采用拜耳法生產(chǎn)，所產(chǎn)赤泥含有大量的氧化鐵、氧化鋁和堿。美國(guó)很早就提出了利用赤泥生產(chǎn)鐵的方法，用還原焙燒處理赤泥，將赤泥含水率控制在30%以下，再自然蒸發(fā)，干赤泥在還原氣氛下流態(tài)化焙燒，氧化鐵轉(zhuǎn)化成磁鐵礦，經(jīng)過(guò)磁性分離制成高純冶金團(tuán)塊。匈牙利、日本、德國(guó)、加拿大、俄羅斯等國(guó)對(duì)赤泥的性質(zhì)及從中提取鐵鋁的方法也進(jìn)行了大量的研究。

三是用于建筑材料。

俄羅斯第聶伯鋁廠(chǎng)利用拜耳法赤泥生產(chǎn)水泥，生料中赤泥配比達(dá)14%。日本三井氧化鋁公司以赤泥為鐵質(zhì)原料配入水泥生料，赤泥利用量達(dá)到5-20 kg/t。還曾將赤泥用作道路基層材料，俄羅斯沃爾霍夫、阿欽和卡列夫氧化鋁廠(chǎng)以霞石為原料，利用產(chǎn)生的赤泥生產(chǎn)水泥，進(jìn)行石灰石、赤泥兩組分配料試驗(yàn)，水泥可利用赤泥629 kg/t-水泥至795 kg/t-水泥，為燒結(jié)法赤泥的綜合利用開(kāi)辟了有效途徑。日本和美國(guó)曾用赤泥制造人工輕骨混凝土，其強(qiáng)度比天然卵石混凝土高。德國(guó)將赤泥摻混瀝青混凝土中，改善了瀝青混凝土路面使用性能。

四是作為功能性材料使用。

赤泥在西班牙的工業(yè)催化應(yīng)用Fernando Diez等人在早期的研究中，考慮到拜耳法赤泥含有較大量的氧化鐵和氧化鈦，將赤泥直接硫化活化后，即可作為氫化催化劑。硫化赤泥在與未經(jīng)硫化赤泥的比較，具有明顯加快了蒽油氫化的反應(yīng)時(shí)間，并且更加具有選擇性。國(guó)內(nèi)對(duì)赤泥的運(yùn)用較為類(lèi)似，也是從以上幾個(gè)方向出發(fā)，具體包括以下三個(gè)方面：一是有價(jià)金屬的提取和回收，如浸出沉淀提鋁，磁化焙燒選鐵，酸浸提取鈧、鈦、釩等稀有金屬；二是建筑材料的制備，如制備免燒磚、燒結(jié)磚和水泥等；三是用作功能性材料，如作為脫硫劑、廢水處理的脫堿劑、塑料加工的填料，農(nóng)業(yè)復(fù)墾等。

發(fā)展建議

（一）積極進(jìn)行赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)化，完善企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

赤泥的綜合利用一直是困擾氧化鋁行業(yè)的世界性難題，目前貴州省赤泥的利用方式主要是采用堆放儲(chǔ)存的模式，這種方式不僅占用大量土地，且容易對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害。隨著我國(guó)對(duì)可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色經(jīng)濟(jì)的重視程度的不斷提高，環(huán)保的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。

對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)存的赤泥的露天筑壩堆存的利用方式，需要較高的建造成本，此外，為了防止赤泥中的堿水污染地下水源，還需要對(duì)于赤泥堆存要做好防滲等工作，也需要較高的維護(hù)成本。據(jù)了解，赤泥壩的平均年維護(hù)成本大約在1000萬(wàn)元/年，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)也是一筆不小的成本。

綜合上述因素，企業(yè)對(duì)于赤泥資源化綜合利用的需求也日益強(qiáng)烈。基于對(duì)赤泥綜合利用的技術(shù)的研究，建議企業(yè)加快使用目前赤泥利用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化前景較好的技術(shù)，如赤泥作為路基材料、赤泥作為燒結(jié)磚、免燒磚材料，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的合作研發(fā)，加快上述相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化步伐，加快轉(zhuǎn)變企業(yè)固有的發(fā)展模式，積極探索赤泥綜合利用的產(chǎn)業(yè)化道路，本著“化害為利、變廢為寶”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

此外，通過(guò)多元化的發(fā)展模式，加強(qiáng)節(jié)能管理，依靠技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，積極開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新工作，完善企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條，增加企業(yè)副產(chǎn)品附加值，一方面有助于企業(yè)節(jié)約環(huán)保成本，另一方面增強(qiáng)企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力，打造可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)鏈。

（二）加大研發(fā)力度，注重攻克產(chǎn)業(yè)化瓶頸

1.加大省內(nèi)機(jī)構(gòu)合作，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作

通過(guò)對(duì)赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研合作分析，我們可以認(rèn)識(shí)到，對(duì)于我國(guó)赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)而言，目前存在產(chǎn)學(xué)研合作比例相對(duì)較低的問(wèn)題。然而，產(chǎn)學(xué)研合作對(duì)于攻克產(chǎn)業(yè)瓶頸難題，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展具有不可忽視的重要作用，特別是在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前期階段，還存在著很多根本性的機(jī)理性問(wèn)題或瓶頸問(wèn)題亟待解決。

2.借鑒省外技術(shù)優(yōu)勢(shì)，注重技術(shù)引進(jìn)合作

雖然目前貴州省擁有一定的技術(shù)儲(chǔ)備，但主要的優(yōu)勢(shì)還在于將赤泥用于筑壩的技術(shù)以及針對(duì)性解決貴州赤泥放射性的相關(guān)技術(shù)，對(duì)于能實(shí)質(zhì)上大量消耗赤泥的相關(guān)技術(shù)，如將赤泥用于路基材料、用于制作免燒磚和燒結(jié)磚等建筑材料方面的技術(shù)，相比于全國(guó)其他省份，研究仍相對(duì)較少。對(duì)于亟待解決的赤泥問(wèn)題，不妨考慮借鑒引進(jìn)其他省市的相關(guān)優(yōu)勢(shì)技術(shù)，特別是目前已經(jīng)得到產(chǎn)業(yè)化或產(chǎn)業(yè)化前景較好的技術(shù)，形成省內(nèi)外優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)質(zhì)上解決赤泥利用的大難題。

（三）注重創(chuàng)新保護(hù)，完善專(zhuān)利布局

1.加強(qiáng)專(zhuān)利布局和運(yùn)用，形成專(zhuān)利保護(hù)網(wǎng)

從檢索到的專(zhuān)利數(shù)據(jù)來(lái)看，目前我國(guó)赤泥的綜合利用行業(yè)的專(zhuān)利主要都是來(lái)自中國(guó)的中國(guó)專(zhuān)利，較少在國(guó)外布局，這主要是由于各地域的赤泥成分差異較大，相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)并不能完全通用，因此專(zhuān)利地域布局廣泛的專(zhuān)利相對(duì)較少。

然而，將企業(yè)自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)通過(guò)知識(shí)產(chǎn)權(quán)進(jìn)行有效保護(hù)，是現(xiàn)代化企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中鞏固優(yōu)勢(shì)的必要手段。從兼顧經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)力度的角度來(lái)看，對(duì)于附加值較低，且銷(xiāo)售半徑較小的產(chǎn)品技術(shù)，由于用于出口的可能性較低，建議只在中國(guó)國(guó)內(nèi)進(jìn)行專(zhuān)利布局。

對(duì)于企業(yè)的核心技術(shù)，目前看到的情況是一般只申請(qǐng)1-2件專(zhuān)利，未形成有效的專(zhuān)利布局保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，建議從多角度，大范圍進(jìn)行保護(hù)，為該技術(shù)進(jìn)行后續(xù)產(chǎn)業(yè)化，或企業(yè)利用該專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)、許可和合作方面打下基礎(chǔ)。

2.有效利用專(zhuān)利資源，節(jié)約企業(yè)成本

針對(duì)赤泥領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)利的有效性來(lái)看，該領(lǐng)域?qū)＠钠毡槭适潜容^高的，平均失效率達(dá)60%以上。失效專(zhuān)利是一種重要的信息資源，且其技術(shù)為無(wú)償使用，合理開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的情況下，其可以為企業(yè)的技術(shù)發(fā)展帶來(lái)價(jià)值。因此，企業(yè)可重點(diǎn)關(guān)注本報(bào)告附表中的重要失效專(zhuān)利技術(shù)，對(duì)于已經(jīng)失效的專(zhuān)利可以對(duì)其技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究、利用，除了能夠節(jié)省研發(fā)成本外，還可能快速攻破技術(shù)上的難題。