中国粉体网讯 赤泥，看似来历简单，实际成分非常复杂；把它视作没用的“废物”，但它造成的环境污染已经无法忽视；真想消灭它，又无从下手且耗时耗力；发现了它的价值，又不好利用。
但其实赤泥始终是被动的，主动的是那个谁。前世它是铝土矿，是氧化铝；今生是赤泥，是废物；未来是材料，是土壤……
纵观前世今生和未来，赤泥有什么错？
1、前世
赤泥主要来源于铝土矿生产氧化铝的工艺过程，根据生产工艺的不同，可分为拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥。
不同赤泥来源工艺流程
拜耳法赤泥约占全球赤泥总量的80%以上，其碱性更强（pH为10.5~13.0），化学成分更复杂，处理难度更大；其外观呈细腻粉状，粒径主要集中于0.1~50.0μm（平均粒径小于10μm），比表面积较大，具有多孔结构和较高的孔隙率。这使其具有吸附能力、反应活性、持水性强与脱水困难的特征。
与之相比，烧结法赤泥通过铝土矿、石灰石与纯碱的高温烧结形成，其物相组成以β-硅酸二钙（β-2CaO·SiO2）为主导，这使得赤泥具备潜在的水硬活性；同时，钛元素主要以钛酸钙（CaTiO3）形式稳定存在，铁相则多为赤铁矿（α-Fe2O3）和磁铁矿（Fe3O4）。
联合法赤泥作为拜尔法与烧结法工艺结合的产物，其物相组成为拜耳法、烧结法2类赤泥的混合物叠加，呈现出更为复杂的特征，其具体矿物的种类与相对含量介于两者之间，并兼具高碱性与高钙性的双重特性。
2、今生
从矿物结构上讲，赤泥主要是无定形相和结晶相混合，拜耳法赤泥主要为赤铁矿、针铁矿、方钠石等无定形矿物，烧结法赤泥主要为钙铝黄长石、硅酸二钙等结晶矿物。
物理性质上赤泥粒径小（0.01～0.1mm），比表面积大，部分拜耳法赤泥因疏松多孔有较强吸水性，高铁拜耳法赤泥（Fe2O3＞50wt%）结构致密，可以弥补疏松赤泥的性能缺陷；另外含铁赤泥具有较强的粘性，为其他固废造球、制备充填材料提供条件。
赤泥的化学组成比较复杂，含有多种无机元素，主要化学成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、TiO2等，还有Ti、Ga、Sc等稀散元素，这为有价元素提取和材料化利用提供物质基础。
不同生产工艺赤泥的核心特性对比
还有不可忽略的一个关键，赤泥的主要物理化学性质中，强碱性是最突出的，也是限制其资源化利用的主要因素，未经处理的赤泥会引发材料泛碱、土壤碱化等问题。
3、未来
根据赤泥的成分和特性，国内外已经开发出多种资源化利用工程途径，其中建筑建材领域是赤泥大宗消纳的主要方向，有价元素提取是高值化利用的核心，矿山和地下工程充填以及环境治理与生态修复实现了以废治废，吸波、阻燃等新兴应用拓展了赤泥的高附加值利用空间。
（1）建筑建材
建筑建材领域是赤泥资源化利用的主战场，利用量占赤泥总利用量的70%以上，主要利用赤泥中SiO2、Al2O3、CaO等成分与硅酸盐建材相似性来制备水泥、混凝土、陶瓷、路基材料等产品，通过多固废协同大幅度提高赤泥掺量。
赤泥制备胶凝材料的工艺流程
赤泥制备道路充填材料的工艺流程
赤泥制备透水免烧砖的工艺流程
（2）金属回收
赤泥中含Fe、Al、Ti以及Ga、Sc等稀散元素，是重要的二次资源，有价元素提取是赤泥高值化利用的主要途径，目前以铁、铝的回收为主，镍铁、稀散元素的提取为辅。
赤泥还原焙烧-磁选回收铁工艺路线图
稀土方面，赤泥中所富含的钒、锆、钪、稀土是赤泥的主要回收对象，钪占赤泥稀土价值的95%，是赤泥稀土回收提取主要目标，Fe、Al等杂质的含量较高，可作为回收稀土的副产品提高赤泥的回收率。
研究发现，大部分钪可能以类质同象赋存于赤铁矿、针铁矿、钛铁矿中，少部分存在于富铝、富硅物相中，4Sc3+→3Ti4+、Sc3+→Fe3+可能是钪的主要流向，利用Ti、Fe具有的磁性或许是富集Sc的有效的手段。赤泥中铈主要以铈(Ⅳ)的形式存在，赤铁矿可能是其主要的载体矿物。赤泥中稀土的回收主要包括直接浸出法、火法-湿法联合以及生物浸出。
钠盐还原-磁选-盐酸浸出工艺
此外，赤泥中TiO2含量在6%左右，具有重要的回收利用意义。目前钛的提取普遍采用的是高温酸浸法与焙烧预处理—炉渣浸出法。
（3）矿山与地下工程充填应用
赤泥具有很强的碱性、黏性和胶凝活性，可以和水泥、粉煤灰等协同制备工程充填材料，用于煤矿沿空留巷、输水隧洞超挖修补等领域，既可以解决赤泥堆存问题，又可以代替传统的充填材料，降低工程成本。
膏体充填工艺流程
赤泥可以替代大量的水泥、石灰等传统充填材料，节约资源和能源，保护环境，有效减少了水泥生产中二氧化碳等温室气体的排放，经济、环境效益明显。矿坑、矿洞边界填充不紧密，膏体充填材料流动性好、强度高，可以有效契合充填区域边界，提升充填效果。赤泥掺配填料具有自流平、自压实、价格低的优点，不仅可以减少水泥等胶凝材料和砂石材料的使用，还可以省去充填后机械压实的施工步骤。
（4）环境治理与生态修复应用
赤泥具有很强的碱性、多孔结构和丰富的金属氧化物，在废水处理、废气净化、土壤修复等领域有着独特的优势，实现了“以废治废”的资源循环利用。
废水处理方面，赤泥和煤矸石协同制备地聚合物，对水溶液中Pb（Ⅱ）的理论最大吸附量为137.7mg/g，可以有效地固化重金属，减少重金属的浸出；改性赤泥还可以用于吸附废水中的Cr、Cd等重金属离子。
废气净化和固碳，酸碱改性赤泥负载四乙烯五胺（TEPA）制备的固态胺吸附剂，对CO2的吸附量为13.25mg/g，是未改性赤泥的15倍，经过8次吸附-脱附循环后吸附量只下降了18.3%；烧结法赤泥的Ca2+浸出率高，直接湿法矿化CO2效率达到67.25%，是高效的固碳固废。
土壤修复与肥料制备，赤泥可以中和酸性土壤、固化重金属实现堆场及周边土壤的原位修复；经KOH水热转变后，赤泥可与粉煤灰协同制备硅钾矿物质肥，有效K2O+CaO+SiO2含量达49.95%，可有效改善耕地缺素问题。
赤泥成土过程植被变化现象
微生物矿化治理采用微生物诱导碳酸盐沉积（MICP）技术处理拜耳法赤泥，可以促使CaCO3胶结赤泥颗粒，提高抗剪强度，使破坏形态由塑性变为脆性，并且降低碱性和重金属浸出风险。
4、赤泥资源化、生态化利用要做好三方调控
整体来说，目前赤泥生态化综合利用技术在产业化推广方面受限，导致消纳量依然是重要议题。
未来需持续谋求赤泥综合利用途径，要做好：
1）源头调控，对氧化铝生产工艺进行创新和改进，减少污染物的生成，并对赤泥进行源头改性，为后续更好资源化利用创造有利条件;
2）过程调控，利用赤泥选铁、提钪等金属提取资源化工艺过程中对赤泥改性，降低改性成本，也能减免赤泥二次利用污染处理的压力;
3）末端消纳，对经资源提取后的赤泥尾泥进行生态化大规模消纳，一方面注重赤泥土壤化这个可以消纳大部分赤泥的途径，努力创造良好的异地应用条件；另一方面要不断加快高掺量赤泥基充填材料的研发，并制定赤泥充填材料的技术标准，提升赤泥在充填领域的应用力度。
参考文献：
徐兴卫：赤泥资源化综合利用研究进展，昆明冶金高等专科学校
李伟光：赤泥脱碱技术研究进展与展望，矿物加工科学与技术全国重点实验室
李艳明:赤泥土壤化和矿山充填综合利用研究进展，中铝郑州有色金属研究院有限公司
乔善翔：从赤泥中回收稀土研究现状与展望，昆明理工大学
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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