于目深，王旭江，孫德強(qiáng)，李敬偉，王文龍，毛巖鵬

(山東大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，燃煤污染物減排國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，環(huán)境熱工技術(shù)教育部工程研究中心，山東省能源碳減排技術(shù)與資源化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省固廢綠色材料工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250061)

拜耳法、燒結(jié)法和拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法是制鋁工業(yè)提取氧化鋁的主要工藝方法。其中，拜耳法是利用高溫的氫氧化鈉溶液溶出鋁土礦，過(guò)濾后提取溶液中的氧化鋁，排出不溶于氫氧化鈉的殘?jiān)粺Y(jié)法是將鋁土礦與無(wú)煙煤、石灰石混合后高溫煅燒，使其中的氧化鋁轉(zhuǎn)化為可溶于稀堿溶液的鋁酸鈉，經(jīng)過(guò)濾后提取濾液中的氧化鋁；聯(lián)合法是拜耳法和燒結(jié)法相結(jié)合的生產(chǎn)工藝。這些工藝方法都會(huì)排放殘?jiān)?，殘?jiān)泻幸欢康腇e3+，呈紅棕色，因此稱為赤泥[1]。由于拜耳法的流程和操作簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)的氧化鋁質(zhì)量高，因此全球90%以上的氧化鋁來(lái)自拜耳法[2]。

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)[3]，近五年我國(guó)的氧化鋁產(chǎn)量均超過(guò)7 000萬(wàn)t，超過(guò)全球氧化鋁產(chǎn)量的50%，是氧化鋁的主要生產(chǎn)國(guó)。目前，我國(guó)赤泥年產(chǎn)量超過(guò)1億t，是世界上赤泥產(chǎn)量最大的國(guó)家，2018年我國(guó)赤泥利用量不足2 000萬(wàn)t，利用率不足20%[4]，因此造成赤泥大量堆存(圖1)。

圖1 2010—2018年我國(guó)赤泥產(chǎn)量及利用情況Fig.1 Production and utilization of red mudin China from 2010 to 2018

作為一種工業(yè)固體廢棄物，赤泥通常以赤泥漿的形式堆存，或直接通過(guò)管道排入附近的海洋[5]，由于赤泥中含有大量的金屬離子，顆粒細(xì)小、堿度高(pH=10～12.5)，容易引發(fā)地下水和海洋環(huán)境的污染，赤泥中的堿液還會(huì)造成土壤的堿化、沼澤化，引起嚴(yán)重的土壤污染。此外，濕法堆存的赤泥漿中赤泥的含量?jī)H為15%～40%[6]，堆積空間較大，干法堆存的赤泥，由于赤泥粉末顆粒細(xì)小，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的粉塵污染，嚴(yán)重危害人類(lèi)的身心健康。同時(shí)，赤泥的堆存成本和管理費(fèi)用也很高，企業(yè)面臨較大的壓力[7]。目前，鋁土礦品位逐漸降低，因此可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)生產(chǎn)氧化鋁排放的赤泥將逐漸增多，赤泥的利用問(wèn)題亟待解決[8]。

目前，有關(guān)赤泥的回收利用主要集中在以下三個(gè)方向：一是提取其中的有價(jià)金屬元素，如鐵、鋁和稀有金屬等元素；二是利用赤泥生產(chǎn)建筑材料，如水泥、陶粒、免燒磚、陶瓷材料等；三是利用赤泥的吸附性能，制備環(huán)保材料，用于污水治理、尾氣處理、土壤修復(fù)等環(huán)保領(lǐng)域。

1 有價(jià)金屬的回收利用

赤泥中Al2O3和Fe2O3含量豐富，不同產(chǎn)地的赤泥中含有的元素不盡相同，但幾乎所有的赤泥都含有不同種類(lèi)和數(shù)量的稀有金屬元素，所以赤泥中有價(jià)金屬具有較大的回收利用潛力[9]。

1.1 回收鐵和鋁

赤泥中的鐵含量為5%～50%，在赤泥中主要存在于赤鐵礦、褐鐵礦和針鐵礦等礦物中[10]，對(duì)于赤泥回收鐵的主要方法有磁選法和濕法冶金等；赤泥中的鋁含量為4%～30%，在赤泥中主要存在于一水硬鋁石和三水鋁石等礦物中，對(duì)于赤泥回收鋁的主要方法有“鈣化-碳化”法和濕法冶金等。

1.1.1 磁選法回收鐵

磁選法回收鐵主要包括直接磁選法和還原焙燒磁選法。直接磁選法是直接使用磁選機(jī)分離未經(jīng)處理的赤泥中的磁性礦物[11]，但由于未經(jīng)處理的赤泥含有的磁性礦物較少，對(duì)赤泥直接使用磁選法磁選效果不好。劉培坤等[12]采用全重選法對(duì)赤泥進(jìn)行直接分選，使用鐵品位為26.57%的赤泥最終僅得到了鐵品位為48.83%的鐵精礦。

還原焙燒磁選法(圖2)的原理是在赤泥中加入還原劑進(jìn)行焙燒，還原赤泥中的鐵，再經(jīng)磁選對(duì)鐵進(jìn)行回收。兩種方法相比，直接磁選法能耗更低，但鐵的回收率也較低，而還原焙燒磁選法可以提高赤泥中鐵品位和回收率，因此還原焙燒磁選法被更廣泛應(yīng)用于赤泥中鐵的提取。邵國(guó)強(qiáng)等[13]采用流態(tài)化磁化焙燒-弱磁選工藝進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)將流態(tài)化磁化焙燒工藝與高階磁選工藝相結(jié)合后，粗精的鐵品位提高到了63.88%，鐵的回收率提高到了85.47%。張淑敏等[14]采用了氣基還原焙燒-弱磁選工藝，使用CO作為還原劑，對(duì)赤泥中的鐵先還原后再進(jìn)行磁選回收，結(jié)果顯示，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行弱磁選，可以獲得鐵品位為57.27%、回收率為90.82%的鐵精礦。

圖2 還原焙燒磁選法工藝流程圖Fig.2 Reduction sintering magnetic separationprocess flow chart

1.1.2 “鈣化-碳化”法回收鋁

“鈣化-碳化”法主要用于赤泥中鋁的回收，其工藝流程圖如圖3所示，首先將赤泥、石灰和水放入反應(yīng)釜進(jìn)行鈣化轉(zhuǎn)型，隨后通入二氧化碳，赤泥進(jìn)行碳化分解，得到碳化渣，再加入堿液，就可回收赤泥中的鋁[15]。在該工藝中研磨方式會(huì)影響鋁的提取率，LIU等[16]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)濕法研磨可以提高碳化效率和氧化鋁的回收率，并且研磨速度和研磨時(shí)間的增加，都會(huì)提高氧化鋁的回收率?！扳}化-碳化”法不僅可以回收赤泥中的鋁，還可以大大降低處理后赤泥的堿含量，WANG等[17]使用“鈣化-碳化”法處理后的赤泥Na2O含量從8.44%降低到了0.3%，這意味著經(jīng)處理后的赤泥危害性大大降低，更加適用于生產(chǎn)建筑材料。

圖3 “鈣化-碳化”法工藝流程圖Fig.3 “Calcification-carbonation” process flow chart資料來(lái)源：文獻(xiàn)[16]

1.1.3 濕法冶金回收鐵和鋁

濕法冶金是使用液相環(huán)境中從赤泥中分離目標(biāo)組分的冶煉工藝，該工藝通過(guò)浸出液與赤泥的相互作用，實(shí)現(xiàn)有價(jià)元素的轉(zhuǎn)移，將赤泥中的有價(jià)金屬元素從固相環(huán)境轉(zhuǎn)移到液相環(huán)境中，再對(duì)液相環(huán)境中的有價(jià)金屬元素進(jìn)行回收，濕法冶金適用于赤泥中幾乎所有的有價(jià)金屬元素回收，在用于鐵和鋁回收時(shí)可以對(duì)液相環(huán)境進(jìn)行沉淀分離，實(shí)現(xiàn)鐵和鋁的回收。

王琪等[18]使用硫酸作為浸出劑，考慮了反應(yīng)溫度、液固比、酸濃度、顆粒直徑、反應(yīng)時(shí)間及焙燒條件等多種因素，研究其對(duì)鐵元素和鋁元素的浸出率影響。最終發(fā)現(xiàn)在600 ℃的溫度下焙燒5 h的0.15～0.18 mm粒徑的赤泥顆粒，在反應(yīng)溫度為60 ℃，液固比為5∶1，硫酸濃度為12 mol/L的條件下浸取1 h，鐵、鋁元素的浸出率分別為46.7%和63.3%。與王琪等[18]不同的是，謝武明等[19]和姜平國(guó)等[20]以鹽酸為浸出劑，研究結(jié)果表明，反應(yīng)溫度和反應(yīng)酸濃度會(huì)大幅影響反應(yīng)結(jié)果，反應(yīng)時(shí)間和液固比次之，鹽酸酸浸的最佳工藝條件為反應(yīng)溫度80 ℃，液固比8∶1，鹽酸濃度10 mol/L，赤泥粒徑0.15 mm，反應(yīng)時(shí)間2.5 h，此時(shí)鐵和鋁元素的浸出率分別為95.1%和96.7%。

1.2 回收稀有金屬

對(duì)于稀有金屬的回收以浸出萃取為主，在回收稀有金屬時(shí)，對(duì)于浸出后的液相環(huán)境需要進(jìn)行分離除雜萃取等步驟，最后再對(duì)萃取后的液相環(huán)境富集回收，所以主要關(guān)注工藝的最佳浸出條件和萃取條件。

廖春發(fā)等[21]使用硫酸浸出赤泥中的鈦元素，研究赤泥粒徑、硫酸濃度、浸出溫度、攪拌條件對(duì)鈦元素浸出效果的影響，在最佳反應(yīng)條件下，鈦的浸出率在80%以上。 除了使用硫酸，孫道興等[22]發(fā)現(xiàn)，使用低濃度的鹽酸，對(duì)鈦的浸出率極低，而對(duì)鐵和鈧的浸出率很高，因此可以在浸出液中回收鈧，在過(guò)濾殘?jiān)谢厥这?，使用硫酸浸取殘?jiān)械拟?，浸出率?5%。

對(duì)于鈧浸出液的處理一般采用溶劑萃取法，孫道興等[22]使用P507作為萃取劑對(duì)鹽酸浸出液中的鈧進(jìn)行萃取，萃取率可達(dá)91%以上，隨后用氫氧化鈉溶液進(jìn)行反萃取，鈧的提取率可達(dá)95%以上。WANG等[23]使用稀硫酸浸出赤泥中的鈧，研究不同萃取劑的萃取效果，結(jié)果顯示，在最佳條件下，以P204萃取劑和TBP萃取劑組成的萃取體系，鈧的萃取率能達(dá)到99%以上，并且在萃取過(guò)程中萃取成分單一，后期更易進(jìn)行金屬分離。徐璐等[24]也采用P204作為萃取劑對(duì)鹽酸浸出鈧的浸出液進(jìn)行萃取，通過(guò)優(yōu)化鈧的萃取條件，加強(qiáng)過(guò)濾、洗滌效率和廢酸重復(fù)利用，可以使鈧的萃取率提高至99%以上。最后通過(guò)酸液洗滌、堿液反萃取、過(guò)濾和烘干等過(guò)程，鈧的總回收率超過(guò)了97%。

本文匯總了采用濕法萃取回收赤泥中有價(jià)金屬的多篇文獻(xiàn)，其最佳反應(yīng)條件及結(jié)果見(jiàn)表1。目前，在濕法冶金方面，仍以酸浸出法為主，采用的酸種類(lèi)、浸出溫度及浸出時(shí)間等其他反應(yīng)條件不同，得到的結(jié)果也不同，但通過(guò)總結(jié)以上實(shí)驗(yàn)，可以得到影響因素對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響趨勢(shì)，即降低赤泥的粒徑、提高浸出溫度、降低液固比、增加浸出時(shí)間以及在浸出前的焙燒過(guò)程中提高溫度、增加反應(yīng)時(shí)間都會(huì)提高元素的浸出率[18]。

表1 酸浸實(shí)驗(yàn)最佳反應(yīng)條件及結(jié)果Table 1 Optimum reaction conditions and results of hydrometallurgical experiment

由表1可知，目前濕法萃取回收有價(jià)金屬使用的酸幾乎都為無(wú)機(jī)酸，這種工藝的缺點(diǎn)是酸消耗量大，存在潛在環(huán)境問(wèn)題，在工藝中采用強(qiáng)酸還需考慮設(shè)備的耐腐蝕情況。同時(shí)，大部分工藝在浸出之前會(huì)對(duì)赤泥進(jìn)行烘干、焙燒等過(guò)程來(lái)破壞赤泥結(jié)構(gòu)，這些過(guò)程都會(huì)增加生產(chǎn)成本，所以一些學(xué)者提出了生物濕法冶金聯(lián)合工藝[30-31]，此工藝在生產(chǎn)成本和環(huán)境影響方面都好于傳統(tǒng)濕法萃取工藝，但由于目前研究較少，且主要為實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，若想大規(guī)模應(yīng)用，還需要進(jìn)一步完善工藝。此外，對(duì)于濕法萃取，另一個(gè)需要研究的方向是萃取劑的選擇，由于元素的共溶和共萃取會(huì)影響萃取和反萃取的效率，增加成本，所以在萃取劑的選擇和萃取效率的提高上還有許多工作要做。

2 制備建筑材料

目前，赤泥消耗量最大的利用方式是制備建筑材料，由于赤泥中含有SiO2、Al2O3、CaO等成分，可以用于生產(chǎn)水泥、免燒陶粒、免燒磚，或作為路基用于道路的建設(shè)[32]。建筑材料市場(chǎng)龐大，在保證赤泥儲(chǔ)量安全性的情況下，將赤泥用于建筑材料，不僅可以大量消耗赤泥，還可以減少水泥等建筑材料的用量，降低碳排放。

2.1 制備水泥及堿激發(fā)膠凝材料

赤泥與水泥生料的化學(xué)成分類(lèi)似，可以用于赤泥制備水泥。王冠[33]使用赤泥制備硫鋁酸鹽水泥，赤泥添加量為20%左右，制備的硫鋁酸鹽水泥3 d強(qiáng)度即可達(dá)到55.14 MPa，可以達(dá)到快硬硫鋁酸鹽水泥52.5R等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。但赤泥中鈉鉀元素含量高，將赤泥直接用于制備水泥會(huì)導(dǎo)致水泥出現(xiàn)泛堿現(xiàn)象，不僅影響美觀，并且會(huì)引起混凝土鋼筋部件的銹蝕，且赤泥水分高、黏度大，生產(chǎn)中容易在窯爐中出現(xiàn)堵料架空等現(xiàn)象，所以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中需要先對(duì)赤泥進(jìn)行脫堿、晾曬，以便于后續(xù)工業(yè)生產(chǎn)[34]。由于赤泥的化學(xué)成分包含Al2O3和SiO2，所以可以添加激發(fā)劑制備堿激發(fā)材料，對(duì)比拜耳法的赤泥和燒結(jié)法的赤泥，由于燒結(jié)法赤泥含有具有一定膠凝活性的β-硅酸二鈣，因此可用作堿激發(fā)膠凝材料的制備原料。 以70%赤泥和30%礦渣組成二元復(fù)合體系，添加5%液體水玻璃為激發(fā)劑制備堿激發(fā)膠凝材料，所制備砂漿試樣28 d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到65.0 MPa。

2.2 制備免燒結(jié)陶粒

為了對(duì)赤泥進(jìn)行高附加值利用，在利用赤泥時(shí)需要考慮降低生產(chǎn)成本且所制備的產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值高，所以有研究人員在制備免燒結(jié)陶粒方向進(jìn)行了相關(guān)研究。王冠[33]在使用赤泥制備硫鋁酸鹽水泥后繼續(xù)使用該水泥與赤泥制備免燒結(jié)陶粒，最終制備的陶粒堆積密度為900～1 000 kg/m3，筒壓強(qiáng)度為7.98 MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)中人造輕集料1 000密度等級(jí)的強(qiáng)度要求，實(shí)現(xiàn)了赤泥從固廢到膠凝材料再到免燒結(jié)陶粒的兩級(jí)躍遷過(guò)程，對(duì)赤泥在建筑材料方面進(jìn)行高價(jià)值利用提供了參考方向。 萬(wàn)軍等[35]也利用赤泥、粉煤灰和頁(yè)巖等原料制備了高強(qiáng)陶粒，陶粒的筒壓強(qiáng)度達(dá)到了7.5 MPa，堆積密度為840 kg/m3，孔隙率為16.0%，1 h吸水率為7.6%，符合標(biāo)準(zhǔn)中人造輕集料900密度等級(jí)的要求。

2.3 制備免燒磚

赤泥中含有具有潛在活性的鋁硅酸鹽礦物，能夠發(fā)生地質(zhì)聚合反應(yīng)[36]，通過(guò)添加一定的激發(fā)劑、固化劑及骨料可以生產(chǎn)免燒磚制品。 季文君等[37]使用赤泥與粉煤灰為主要原料，在最佳條件下制備的免燒磚制品抗壓強(qiáng)度為26.76 MPa。 彭建軍等[38]添加45%赤泥、20%水泥、20%砂和10%粉煤灰，通過(guò)振動(dòng)成型制備的免燒磚28 d強(qiáng)度可達(dá)35.64 MPa。

2.4 制備陶瓷材料及微晶玻璃

赤泥中含有的Al2O3、SiO2和CaO是陶瓷和鋁硅酸鹽玻璃的主要成分，因此可以使用赤泥經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制備陶瓷材料和微晶玻璃材料。王清濤等[39]使用赤泥制備保溫裝飾一體化建筑陶瓷材料，結(jié)果表明當(dāng)赤泥的摻加量為35%時(shí)，制備的樣品發(fā)泡均勻，氣泡大小較一致，體積密度為0.25 kg/m3，孔隙率達(dá)74.58%，抗壓強(qiáng)度為9.87 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.059 W/(m·K)，軟化溫度為1 170 ℃，耐燃燒性達(dá)到A1級(jí)。張圣斌[40]使用赤泥和金渣為原料制備微晶玻璃，經(jīng)高溫?zé)粕a(chǎn)的微晶玻璃抗折強(qiáng)度為167 MPa，性能優(yōu)異。使用赤泥制備的微晶玻璃性能優(yōu)于天然大理石、花崗巖等材料，可以用于建筑裝飾材料[41]。

本文匯總了部分赤泥制備建筑材料的相關(guān)文獻(xiàn)，研究人員使用的赤泥制備建筑材料及產(chǎn)品主要性能見(jiàn)表2。由表2可知，赤泥在制備建筑材料方面有很多應(yīng)用方向，且制備的產(chǎn)品性能較為優(yōu)異，雖然使用赤泥制備的產(chǎn)品相較市場(chǎng)產(chǎn)品其附加價(jià)值仍舊相對(duì)較低，但制備建筑材料時(shí)赤泥添加量較高，大多可以高于30%。我國(guó)建筑材料市場(chǎng)大，易于大量消耗赤泥，所以使用赤泥制作建筑材料是解決赤泥處置問(wèn)題的可行方案之一。但使用赤泥生產(chǎn)制品之前需要對(duì)赤泥進(jìn)行脫堿處理，防止生產(chǎn)的制品出現(xiàn)泛霜現(xiàn)象，而且赤泥中含有部分放射性元素，所以需要保證生產(chǎn)的制品放射性滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的建筑材料市場(chǎng)巨大，如果可以找到有效解決赤泥相關(guān)問(wèn)題的辦法，赤泥的市場(chǎng)與應(yīng)用前景會(huì)變得更加廣闊。

表2 赤泥制備建筑材料及產(chǎn)品主要性能Table 2 Red mud preparation of building materials and main properties of products

3 制備環(huán)保材料

由于赤泥的pH值高、粒度細(xì)、孔隙率高且富含氧化鐵，所以赤泥有著良好的吸附性能。赤泥不僅可以用來(lái)提取金屬元素和制備建筑材料，還可以用來(lái)制備性能良好的無(wú)機(jī)環(huán)保材料，處理污水，凈化尾氣，同時(shí)也可以作為土壤改良劑用于改性土壤[45-48]。

3.1 污水治理

由于赤泥有良好的吸附性能，可以制備吸附劑用于污水處理，OLIVEIRA等[49]使用赤泥和碳納米管制備的復(fù)合材料具有很好的潤(rùn)濕性和親和力，可以更容易分散在液體系統(tǒng)中，具有很強(qiáng)的吸附作用。TOR等[50]研究了赤泥對(duì)廢水中氟化物的去除效果，結(jié)果顯示，赤泥顆粒具有較好的低濃度除氟能力，并且吸附作用以物理吸附為主，具有良好的可逆再生性，可以作為吸附劑去除廢水中的氟離子。文小年等[51]對(duì)赤泥吸附鉛離子進(jìn)行了研究，并探究了多種影響因素對(duì)其吸附能力的影響，結(jié)果表明，在吸附鉛離子時(shí)主要是化學(xué)吸附，溫度越高吸附性能越好，且不易解析，在最佳條件下，赤泥最高吸附效率可以達(dá)到99%以上。

使用赤泥制備的吸附劑材料的吸附原理主要有兩個(gè)，分別為化學(xué)吸附和物理吸附。在探究吸附劑吸附能力的影響因素時(shí)發(fā)現(xiàn)，以物理吸附為主時(shí)，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致吸附劑解吸，對(duì)于以化學(xué)吸附為主時(shí)，溫度的升高可以適當(dāng)增加化學(xué)反應(yīng)速率，提高吸附能力。此外，廢水初始離子濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致吸附劑吸附能力快速達(dá)到飽和，影響處理效果。而對(duì)于不同的污染物，需要調(diào)節(jié)不同的pH值來(lái)使得吸附劑達(dá)到最佳吸附能力[46,51-53]。

3.2 尾氣處理

由于赤泥呈堿性，含有較多的堿金屬氧化物等成分可以用于吸收SO3、SO2、H2S和NOx等酸性氣體[54]，而且赤泥的比表面積大，所以赤泥還可以用于脫硫脫硝等過(guò)程。XIAO等[55]使用拜耳法赤泥來(lái)抑制污泥熱解過(guò)程中的含氮?dú)怏w轉(zhuǎn)化為NH3和HCN，發(fā)現(xiàn)在900 ℃時(shí)加入赤泥后，NH3和HCN的還原效率分別為15.10%和24.72%，并指出，赤泥中的CaO和Fe2O3在降低熱解過(guò)程中氮氧化物排放方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。陳義等[56]研究了赤泥吸收和凈化含硫廢氣的效果，結(jié)果顯示，赤泥作為脫硫劑有吸收性能良好、吸收SO2廢氣的能力強(qiáng)、效率高、吸收率高、赤泥利用率高等優(yōu)點(diǎn)，并且處理完SO2后的赤泥可以用做生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥。他們認(rèn)為，在吸收過(guò)程中起主要作用的是化學(xué)吸附，其次是物理吸附，反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)式(1)～式(4)。

SO2+Na2O→Na2SO3

(1)

4SO2+4Na2O→3Na2SO4+Na2S

(2)

9SO2+2Al2O3→2Al2(SO4)3+3S

(3)

4SO2+4CaO→3CaSO4+CaS

(4)

3.3 土壤修復(fù)

赤泥用于修復(fù)重金屬污染的土壤的主要機(jī)理之一是土壤中的重金屬離子與赤泥中的可交換離子交換形成鍵合氧化物，從而除去土壤中的重金屬離子[57-58]；另一個(gè)機(jī)理是赤泥中的碳酸鹽與重金屬離子反應(yīng)形成沉淀，從而降低土壤中的重金屬離子反應(yīng)活性[59-61]。高衛(wèi)國(guó)等[62]研究了添加堆肥和赤泥對(duì)土壤中Cd2+和Zn2+的影響，結(jié)果顯示，在培養(yǎng)3個(gè)月后，與對(duì)照組相比，添加堆肥和赤泥的土壤Cd2+和Zn2+含量分別降低了43.9%和58.4%。LOMBI等[63]發(fā)現(xiàn)向土壤中添加2%的赤泥可以抑制農(nóng)作物對(duì)重金屬離子的吸收，在進(jìn)行土壤改良以后，土壤的游離水和種植在土壤上的生菜的Zn2+含量分別降低了95%和97%。

將赤泥用于污水處理和土壤修復(fù)時(shí)，需要注意的是，赤泥本身就含有部分重金屬離子，在使用中可能會(huì)發(fā)生重金屬離子浸出的情況，所以需要在利用赤泥前對(duì)赤泥進(jìn)行預(yù)處理，并對(duì)赤泥基環(huán)保材料的穩(wěn)定性加強(qiáng)研究。

4 結(jié) 論

赤泥作為氧化鋁工業(yè)的副產(chǎn)物，年排放量與堆存量都非常大，所以赤泥的利用仍然是一個(gè)世界范圍的難題。根據(jù)全文對(duì)各技術(shù)的介紹，提出建議如下所述。

1) 提取有價(jià)金屬是目前提高赤泥價(jià)值最有效的辦法，在提取赤泥中有價(jià)金屬元素方面需要對(duì)其工業(yè)化的應(yīng)用方面進(jìn)行研究，優(yōu)化復(fù)雜工藝，降低生產(chǎn)成本，早日實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化應(yīng)用。

2) 在建筑材料方面，使用赤泥制備的產(chǎn)品較市場(chǎng)產(chǎn)品附加價(jià)值相對(duì)較低，還應(yīng)開(kāi)發(fā)新的高附加值利用方法并解決因此產(chǎn)生的相關(guān)問(wèn)題，如果實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，使用赤泥制備的建筑材料在市場(chǎng)上會(huì)有非常大的競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的應(yīng)用前景。

3) 在環(huán)保領(lǐng)域方面，由于赤泥中本就含有重金屬離子，所以在利用時(shí)要對(duì)赤泥進(jìn)行預(yù)處理并關(guān)注其在復(fù)雜環(huán)境下的長(zhǎng)期重金屬浸出特性，降低赤泥基環(huán)保材料二次污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)并且進(jìn)行相關(guān)研究提高材料的吸附能力等。

4) 因?yàn)槌嗄嗟奶厥庑再|(zhì)，有關(guān)赤泥利用的問(wèn)題，涉及了眾多的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，要完成對(duì)赤泥的減量化、增值化、無(wú)害化的應(yīng)用目標(biāo)，還要繼續(xù)加強(qiáng)各學(xué)科之間的緊密合作，通過(guò)多學(xué)科多領(lǐng)域的交叉研究找出更有價(jià)值、更加有效的赤泥解決方案。