赤泥脱碱的工艺技术探讨
赤泥是铝土矿提取氧化铝工艺中产生的强碱性废渣( PH12～13) ，对环境危害大。赤泥脱碱是降低其环境 风险的重要处理方法，本文介绍了近年来常用的赤泥脱碱的方法，并对其进行分类归纳和比较。据此提出赤泥脱碱的 可行性工艺，为今后赤泥的无害化处理提供参考。
赤泥的性质与组成 1．1 赤泥的物理性质
赤泥由于含铁量不同，其颜色会有暗红色、 棕色和灰白色，形状呈颗粒状。颗粒直径 0．088 ～ 0．25 mm，熔点为 1 200 ～ 1 250℃，最大的比表面 积为 186．9 m2 /g，孔隙比 2．53～2．95。
1．2 赤泥的化学成分及其矿物组成
赤泥中主要元素为 Fe、Si、Ga、Al、Na、K 等， 另外还含有少量的稀土元素。不同地区赤泥 的化学成份及物理性质与氧化铝的生产方法、生 产过程中添加的物质以及铝土矿的化合物等有关。拜耳赤泥中通常含有 6．8 ～ 71．9%的氧化 铁，2． 12% ～ 33． 1% 氧 化 铝 和 0． 1 ～ 12． 4% 氧 化钠。
赤泥主要的矿物为文石和方解石，其次是蛋 白石、三水铝石、针铁矿，最少的就是钛矿石、菱 铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和烧碱。通常赤泥 的 PH 值约为 12，并含有微量氟化物。根据 GB5058－85 有色金属工业固体废物污染控制标 准，赤泥属于固体废渣，其附液则为超标废水。
赤泥脱碱工艺 2．1 湿法脱碱
(1) 石灰脱碱法，常用的湿法石灰脱碱有常 压和高压石灰脱碱。刘喜会等人采用常压石 灰脱碱法对长铝公司的赤泥进行脱碱处理，脱碱 效率可达 75%。杨久俊等人采用石灰处理烧 结法赤泥，结果表明反应时间和石灰掺量是脱碱 效果的主要因素，在最佳条件下可使 K2O、Na2O 的溶出率分别达到 50．75%和 71．40%。张亚莉 等的研究结果表明温度和石灰的添加量是赤 泥脱碱的关键因素，脱碱率达到 80%以上。韩亚 美等将石灰和赤泥混合后，放入温度为 100 ℃ 的低压釜中加热，最后可使 Na2O 的溶出率高达 87．58%。
(2) 盐类脱碱法，利用某些无机盐或其酸性 溶液作溶出剂溶出赤泥中的碱。王利英等人 利用脱硫石膏法对赤泥进行脱碱处理，原理是脱 硫石膏中的钙离子取代赤泥中的钠离子，使钠离 子从赤泥中溶解出来，从而降低赤泥的碱性。最 佳条件下，赤泥中的碱含量由 8．2%降低至 2．7%。崔姗姗等人利用盐酸法生产磷酸氢钙工艺中 产生的 CaCl2废液与赤泥相互作用，使赤泥中 钠与废液中的 CaCl2进行离子交换，降低赤泥碱 含量。在最佳的实验条件下，钠的去除率达到 75%，处理后的 CaCl2废液 PH 约为 7，实现了“以 废治废”的目的。利用该工艺，张振等研究表 明，使赤泥中的 Na2O 含量从 2%降低到 0．13%， 即使在常温常压下也能达到工业上生产水泥原 料的碱 含 量 小 于 0． 80% 的 要 求 指 标。王 云 山 等采用氯化铵处理赤泥，可使赤泥中的 Na2O 含量从 8．3%降低至 1%以下，可满足脱碱赤泥作 为生产水泥添加料的要求。
(3) 酸法脱碱。由于赤泥中含有大量的游离 碱，所以采用酸中和处理赤泥中的碱，也是赤泥 脱碱的研究热点之一，该工艺的难点在于酸的选 择，酸用量的控制。李望等人提出了赤泥草酸 脱碱的实验研究，使赤泥的脱碱率超过了 95%。但是该方法的不足就在于脱碱处理后废酸的处理。
(4) 酸性气体脱碱。除了直接使用酸浸以 外，也有研究者使用酸性气体溶于水形成相应的 酸，然后与赤泥中的碱反应，达到脱碱的目的。国内科学家对氧化铝厂拜耳赤泥吸收净化 SO2废 气进行了研究。南 相 莉 等 人利 用 赤 泥 吸 收 SO2，脱碱率达
70．45%，实现了赤泥的脱碱和降 低了 SO2的排放。王志等使用二氧化碳对拜 耳法赤泥进行湿法碳化脱碱实验，使赤泥的脱碱 率达到了 50%以上。唐小辉等提出用含 CO2 为 20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱实验。实验结果表明该方案可行，且能脱掉赤泥中的可 溶性碱，脱碱率为 31．1%，符合以废治废的循环经 济理念。因此，拜耳赤泥作为酸性气体的吸收 剂，具有吸收效率高、吸 硫 量 大、流 程 简 单 等 优点。
(5) 水洗脱碱法，利用水浸泡或冲洗，从而溶 解赤泥中所含的游离态碱组分。张国立等人对水洗脱碱工艺进行了探索，使赤泥中的钠离子 减少 95%。朱晓波等人进行了拜耳法赤泥水 浸脱碱实验及动力学研究，实验结果表明，赤泥 的脱碱率可达 71%。但是该类方法在实验过程 中会产生大量的碱性废水，需后续处理。
2．2 火法脱碱
何润德等人采用纯碱烧结法对赤泥进行 脱碱处理。以烧结法赤泥为原料，加入石灰进行 二次烧结，在最佳的实验条件下，使氧化铝的溶 出率达到 98%，其中脱碱率可达 92%左右。梅贤 功等对广西三水铝石铝土矿拜耳法赤泥的脱 碱进行了研究，并初步提出火法脱钠。通过考查 烧结温度、烧结时间、碱度、碳添加量，最后在最 佳工艺条件下使脱钠率达到了 67．46%。李军旗 等人采用添加石灰和纯碱烧结法处理，使脱碱 率达到了 84．97%。纪利春等以电石渣为活化 剂处理赤泥，并考察了活化条件和浸出条件对赤 泥中氧化铝浸出率的影响。在最佳活化条件下， 赤泥中氧化铝的浸出率高达 88．1%，而溶出的残 渣经洗涤后，其碱含量低于 1%，可以满足作为水 泥的原料。
2．3 其它赤泥脱碱技术 2．3．1 微生物脱碱
生物脱碱属于新型脱碱工艺，只要找到合适 的菌种，加以培养，根据其生活习惯来与赤泥相 互作用，达到脱碱目的。美铝公司采用氧化亚铁 硫杆菌与赤泥作用，使脱碱率达到 95%，廖建 雄等人的研究发现加入木质纤维素废渣可以 显著降低赤泥的 PH 值，利
用木质纤维素废渣和 复合微生物菌剂在一定的质量比下，可使赤泥的 PH 由 11．08 降到 8．35，同时也达到了以废治废的 目的。细菌脱碱技术中，对细菌的选择和培养都 有较高的难度和要求，而且脱碱时间较长，效率 减低。
2．3．2 膜分离技术和选择性絮凝技术脱碱
膜脱钠技术就是借助半透膜将稀赤泥浆和 纯分散剂隔开，使赤泥浆中的钠以及其它碱金属 离子透过半透膜，从而进入分散剂中，然后被分 离开，如果加入真空抽滤的作用，将会加快钠的 渗透速度。Cengeloglu Y 等人通过膜技术回 收赤泥溶液中的有价金属，在最佳的条件下，赤 泥洗脱液的 Na+有 33%被回收利用。选择性絮凝 技术采用高效絮凝剂选择性的吸附在赤泥表面， 而碱金属处于分散状态从赤泥中脱掉，但该技术 因处理成本过高未能推广。
综上对赤泥脱碱工艺的综述，各种方法的优 缺点比较如表 1。
根据上述所总结的脱碱工艺来看，湿法脱碱 操作简单，经济成本较小，脱碱的效果较好，但该 方法需要改善，诸如所使用的酸会对仪器设备造 成腐蚀以及带来二次污染的问题。在火法脱碱 中，可通过控制各种影响因素，使脱碱效果较好， 但能耗高，处理成本难以控制，同时，操作条件苛 刻，易产生灰尘废气等二次污染。细菌脱碱周期 较长，而且操作过程复杂，对技术的要求较高，而 膜脱钠经济性较差。利用酸性废气、废酸和废物 与赤泥协同处理实现赤泥脱碱的技术思路，具有 成本低及废物循环利用的优点，更加符合工业可 持续发展理念，是一种值得大力探索和发展的赤 泥脱碱技术。
作为铝行业的一大固废，赤泥的综合利用及 无害化处理，不仅是铝行业持续健康发展的必然趋势，同时也是对国家环境保护的践行，对 保护生态环境意义重大。本文介绍了赤泥的特 性及其潜在的污染危害性，在此基础上着重阐述 了目前国内外常用赤泥脱碱的方法，并对此进行 了分类探讨。笔者认为，赤泥的脱碱工艺应根据 其所处区域及处理成本选择合理的脱碱方法，最 理想的赤泥脱碱是“以废治废”，同步实现不同废 料的循环利用。
