赤泥是工业氧化铝生产过程中产生的腐蚀性副产物-富含金属和硅的氧化物的腐蚀性混合物，是规模最大的工业副产品之一，因含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，故被称为赤泥。

德国汉堡 Stade 氧化铝精炼厂附近的赤泥储存池(Photo: Ra Boe.)

大量赤泥的堆积，不仅占用大量的土地，对土壤和水体造成污染，而且还耗费巨额的堆场建设和维护管理费用。同时，赤泥堆场坝体裂缝、渗漏、滑坡及雨季洪灾等涉及坝体稳定事故造成的环境污染，人员、建筑物埋压等事故时有发生。据了解，我国赤泥年产生量超过1亿吨，累计堆存量已超过12亿吨，堆场占地面积10万亩以上。

赤泥的塌方将造成灾难性事故，可怕的是赤泥堆场即使它没有坍塌和泄露，强碱性也可能会渗入地下并污染水源。

赤泥不仅是腐蚀性的，它还是确切组成不固定的，其理化性质主要因地区矿石及不同的工艺流程不同而有所区别，因此工艺适应性差。铝土矿是生产氧化铝的主要原材料，目前的主流工艺中，生产一吨氧化铝，大约需要2.1-2.5吨铝土矿、250kg石灰、150kg碱和500kg标准煤。

拜耳法生产工业氧化铝示意图

备注：尽管可以通过其他化学工艺从铝土矿生产氧化铝，但拜耳法是是提纯含有大量Fe2O3的铝土矿的最经济工艺，是工业氧化铝生产的主要工业路线。全球超过95%工业氧化铝是使用拜耳工艺从铝土矿中提取的。

大部分铝土矿残渣进入垃圾填埋场，或留在巨大的沉淀池中，要想从根本上解决赤泥的大量堆存问题，可行的办法只能是将赤泥的处理方式从简单的堆存变成大规模综合利用。重腐蚀性（设备防腐能力吃不消）及复杂多变的成分（工艺适用性差）给氧化铝副产物“赤泥”的再利用之路变得非常艰难。目前赤泥基产品普遍附加值不高，产业化动力不足，许多对赤泥处理的研究都只是停留在“文档中”而非工业规模上的应用，下文一起来探讨一下赤泥的出路。

一、赤泥“有价成分”是啥？

在讨论赤泥能干嘛之前，我们先来看看它的一些有价值的成分在哪里。前文提到，不同的矿石及工艺产生的赤泥成分是不同的。我们知道，目前氧化铝生产工艺主要有烧结法、拜耳法和联合法3种方式。铝土矿中铝含量较高时，采用拜耳法炼铝，所产生的赤泥为拜耳法赤泥；铝土矿中含铝较低时，采用烧结法或联合法炼铝，得到的赤泥为烧结法赤泥或联合法赤泥。如下是不同工艺产生的赤泥的成分汇总。

氧化铝不同工艺类型的赤泥主要化学组成与含量%

二、赤泥的应用机会在哪？

结合赤泥特性可以发现，赤泥的利用主要体现在4个方面：①赤泥中含有有价金属，如铁、铝、钛、稀土等，可以提取其中的有价金属；②赤泥中含较高的钙、硅、铝等硅酸盐体系矿物，可以用作建筑材料的原料：路面基层材料、生产水泥和混凝土、烧结砖等；③赤泥具有碱性和吸附性能，可以制备环保材料：烟气脱硫技术、土壤改良、工业废水治理等；④赤泥具有高比表面积且含有较高的硅、铝、铁和钛等阻燃元素，可以制备用于消防的阻燃和灭火材料。

赤泥做的装饰性陶瓷及其它结构陶瓷（图片：伦敦皇家艺术学院）

艺术品可能不会成为主流，仅供参考

三、氧化铝副产物“赤泥”的资源化方向

目前,对赤泥的处理一是将其作为原料整体加以利用，二是提取其中的有用成分。

1.提取氧化钪--俄铝从赤泥中工业化生产氧化钪

2016年，俄铝在试点单位生产了首批氧化钪，其物料的纯度超过99%，在2016年和2017年间，俄铝在工艺和硬件方面都做出了许多改进，大大增加了回收率，提高了镜精矿的质量，减少了在生产过程中关键化学物质的消耗。

乌拉尔铝冶炼厂（UAZ）

铝中加入钪可有效提高合金的性能，对强度、硬度、耐热性、耐腐蚀性和焊接性等有明显提高。在俄罗斯铝-钪合金已在航空航天器制造中获得大量应用。

俄铝在历年的年报中披露，俄铝已经研发多年小试从赤泥中提取氧化钪，现在已经可以把生产线镶嵌在氧化铝的生产线中，提取氧化钪后的赤泥再干燥储存，成本大幅降低。不过钪只占赤泥的百万分之140，意味着99.99%的赤泥依然存在，这样并不能消灭它们，只是再次榨出了它的价值。

铝土矿渣（赤泥）在碳酸盐介质中浸出钪工艺示意图

俄铝，全称俄罗斯铝业，俄罗斯铝业联合公司(UC RUSAL)是俄罗斯蓬勃发展的大型公司之一,也是世界铝业主导型公司之一。

2、水泥中的红土和岩藻替代品--Hindalco 签署协议，向印度水泥公司 UltraTech供应赤泥

2020年8月20日，印度铝冶炼厂Hindalco和印度最大的水泥和混凝土公司Ultra Tech CementLtd.已达成协议，由Hindalco向Ultra Tech在印度的14家工厂供应120万吨赤泥。

赤泥富含氧化铝、二氧化硅和碱，非常适合用于生产水泥，因为该行业已经完善了使用这些矿物作为红土和岩藻替代品的工艺。赤泥将替代UltraTech大约3%的熟料原料混合物量，这将有助于他们减少对自然资源的依赖。此举还将有助于在印度发展更加循环的经济。

UltraTech Cement Limited 是印度最大的灰水泥、预拌混凝土(RMC)和白水泥制造商，是一家拥有超过 1 亿吨产能的水泥公司。

3、硫磺混凝土--Rusal与Tiocomposite签署协议，使用赤泥开发特种混凝土

2019年4月2日，俄罗斯联邦铝业巨头UCRusal与蒂科姆波锡特公司Thiocomposite 签署了意向协议签署了一份意向备忘录，开始测试赤泥用于硫聚合物混凝土的生产。

Thiocomposite公司是一家非常有趣的公司，专注于从冶金和其他行业的废料中生产建筑材料。硫磺混凝土生产是 Tiocomposite 的专长。它是一种创新的建筑材料，可用于生产路面板、路缘石、排水沟托盘、砾石和实施基础设施项目所需的其他材料。硫磺混凝土与传统材料不同，具有强度高、耐腐蚀、吸水率和渗透率低、强度生成快、成本低等特点。

4、赤泥土壤化-郑州研究院开发的赤泥土壤化生态修复技术实现规模化应用

2021年8月，中铝郑州有色金属研究院有限公司（以下简称“郑州研究院”）承担的遵义铝业二期2.9万平方米赤泥堆场边坡生态修复示范工程通过竣工验收，现场植被生长状况良好。截至目前，郑州研究院自主研发的“赤泥土壤化生态修复技术”已在中铝矿业、遵义铝业、东方希望等企业实现规模化应用，应用面积达到3.6万平方米，修复后赤泥土壤肥力达到旱地Ⅰ级标准，植被绿化覆盖率达到95%以上。

5、低碳固废基胶凝材料-山东高速集团赤泥综合利用技术产业化示范项目正式投产

山东高速集团和山东大学联合开展的赤泥综合利用技术产业化示范项目于2022年12月8日在淄博正式投产，在全国首次实现了赤泥制备低碳固废基胶凝材料全替代水泥用于交通工程基层和路基建造。项目全部达产后，每年能消纳赤泥等各种工业固废近60万吨，年产固废基胶凝材料50万吨，以双向六车道高速公路计算，每公里可减少碳排放近900吨。

6、广西百色—赤泥选铁、炼钢造渣剂、生产水泥等

百色市是中国十大有色金属矿区之一，其铝土矿资源丰富，是国内主要铝土矿资源富集区。百色有5家氧化铝生产企业，赤泥年产生量超过1400万吨，共有10座赤泥堆场（库），累计堆存量约1.63亿吨。

广西东懋再生资源公司70米浓密池 摄影 钟春云

备注：我国铝土矿分布比较集中，主要分布山西、贵州、河南、广西和山东5个省(自治区)，五省(自治区)储量合计占全国总储量的93.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%、山东3%)。

据悉，目前，百色市已投入使用的赤泥利用技术主要有赤泥选铁、赤泥土壤植被栽培、赤泥制备炼钢造渣剂、赤泥作为原料生产水泥、赤泥作路基材料等。已形成赤泥提铁221.3万吨/年、提镓180吨/年的规模，水泥原料掺比量达9%，路基材料使用取得新突破。其中中铝广西分公司赤泥选铁车间采用“赤泥选铁精选尾矿返回粗选”等生产工艺，每年可回收含铁量大于55%的铁精矿70万吨，至2021年已累计生产铁精矿551.15万吨。

截止2019年，全球赤泥堆存量已超过50亿吨，其中我国赤泥堆存量约占全球的60%,且每年以超过1.2亿吨的排放速度在增加。赤泥运输成本高昂，简单地堆放成本更低—因此目前世界上大量的赤泥通常采用海洋排放与陆地堆存的方法来处置，其综合利用依然是世界性的难题！仍需好好努力！

参考来源：

1、耿超,郭士会,刘志国等.赤泥资源化综合利用现状及展望[J].中国有色

2、部分资讯参考自aluminiuminsider.com

3、部分资讯山东广播电视台闪电新闻

粉体圈编辑：Alpha

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