赤泥作為鋁工業(yè)大宗固廢，具有“污染物”和“資源”的雙重屬性?；赝^(guò)去，赤泥大多以污染物對(duì)待，大多走堆場(chǎng)填埋單一治理路線，對(duì)赤泥的資源化利用技術(shù)研究探索雖然很多，如赤泥用作建筑材料、環(huán)保材料、有價(jià)元素提取等，但真正產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)卻較少，只有赤泥選鐵、赤泥做路基材料、赤泥做建筑材料等技術(shù)得到了實(shí)施。近年來(lái)，《固體廢物污染環(huán)境防治法》《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見》《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》等涉及固廢的政策法規(guī)不斷頒布，意味著未來(lái)國(guó)家對(duì)固廢的治理要求將要增加，赤泥的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將迎來(lái)更大的挑戰(zhàn)和壓力。
1 赤泥概況及理化特性
1.1 赤泥概況
根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年中國(guó)氧化鋁產(chǎn)量為7757.5萬(wàn)t，約占世界氧化鋁產(chǎn)量的55%，持續(xù)保持世界第一大氧化鋁生產(chǎn)國(guó)地位。按照1t氧化鋁排放1.5t赤泥測(cè)算，2021年全國(guó)赤泥產(chǎn)生量約1.2億t，產(chǎn)出量前3的地區(qū)分別是山東、山西和廣西，約占全國(guó)總量的75%?；谥猩坍a(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的2021年我國(guó)氧化鋁產(chǎn)能布局情況，推測(cè)中國(guó)赤泥地區(qū)分布情況如圖1所示。目前全國(guó)赤泥累計(jì)堆存量超8億t。
赤泥作為氧化鋁行業(yè)的典型大宗固廢，綜合利用率不超過(guò)6%，年用量不足700萬(wàn)t。要實(shí)現(xiàn)2025年，新增大宗固廢綜合利用率達(dá)到60%，存量大宗固廢有序減少的目標(biāo)，赤泥年綜合利用量需要達(dá)到6000萬(wàn)t以上。目前的赤泥利用規(guī)模和利用率相比目標(biāo)值還有很大的差距。赤泥主要成分由鋁土礦提取氧化鋁后的殘?jiān)耙睙掃^(guò)程中添加的輔料(如堿、石灰)等構(gòu)成。拜耳法工藝產(chǎn)生的典型赤泥成分及微量元素含量見表1，實(shí)際生產(chǎn)中各企業(yè)的赤泥成分取決于鋁土礦組成類型及生產(chǎn)工藝。赤泥粒度極細(xì)，粒徑小于75μm的赤泥占比在90%以上，平均粒徑通常不大于10μm；赤泥的比表面積為10～30m2/g，其主要與鋁土礦的磨礦程度有關(guān)。赤泥的塑性指數(shù)為17.0～30.0，孔隙比為2.53～2.95，pH值在10.0～12.0，氟化物含量為4.89～8.6mg/L。赤泥因具有強(qiáng)堿性，屬于Ⅱ類一般工業(yè)固廢。除此之外，赤泥還具有含水量大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高以及塑性良好等特點(diǎn)。2 赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀目前，赤泥的規(guī)模化應(yīng)用主要集中在赤泥選鐵、赤泥材料化(建筑材料、道路材料、功能材料)兩大領(lǐng)域。
隨著國(guó)內(nèi)鋁土礦資源儲(chǔ)量減少、品位下降，以國(guó)內(nèi)一水硬鋁石礦為主的鋁產(chǎn)能逐漸減少，以進(jìn)口鐵含量高的三水鋁石礦為原料的鋁產(chǎn)能不斷增加。據(jù)估算當(dāng)前國(guó)內(nèi)約一半以上新增赤泥為高鐵赤泥(TFe≥30%)。2021年我國(guó)鋼產(chǎn)量超過(guò)10億t，鐵礦石對(duì)外依存度超80%，尋找新的鐵礦石資源勢(shì)在必行。盡管赤泥中鐵品位相對(duì)較低，但考慮到赤泥排放量巨大，高鐵赤泥被認(rèn)為是低品位鐵礦石替代原料之一。赤泥中鐵主要以赤鐵礦(Fe2O3)、針鐵礦(α-FeOOH)、鋁針鐵礦和鋁磁鐵礦等復(fù)合礦相形式賦存，回收鐵是實(shí)現(xiàn)赤泥減量化的重要途徑之一。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)赤泥選鐵開展了大量研究工作，主要的選鐵路線有物理分選、火法冶金、濕法冶金，不同技術(shù)路線的優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。赤泥物理選鐵技術(shù)具有能耗低、投資相對(duì)較小等特點(diǎn)，目前已在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。截至2021年底，全國(guó)已建成赤泥選鐵項(xiàng)目8個(gè)，均采用高梯度磁選工藝，目前在運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目6個(gè)，年減排赤泥200余萬(wàn)噸，其中:中鋁廣西分公司年減赤泥72萬(wàn)t，廣西華銀年減赤泥30萬(wàn)t，文山鋁業(yè)年減赤泥30萬(wàn)t，田東錦江年減赤泥10萬(wàn)t，靖西信發(fā)年減赤泥10萬(wàn)t，魏橋鋁業(yè)年減赤泥30萬(wàn)t。中鋁山東分公司與魏橋鋁業(yè)等企業(yè)由于赤泥選鐵生產(chǎn)線產(chǎn)出的鐵精礦品位不高(TFe含量≤49%)，生產(chǎn)運(yùn)行不穩(wěn)定。赤泥火法冶金路線目前處于中試階段，部分技術(shù)呈現(xiàn)出較好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景，例如懸浮磁化焙燒技術(shù)、流化床還原技術(shù)，但存在鐵精礦中鋁含量高、冶煉裝備專業(yè)化、大型化水平不足等問(wèn)題。濕法工藝由于酸耗高、設(shè)備易腐蝕等原因，尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。關(guān)于赤泥用于制備路基材料方面，目前山東省已形成地方標(biāo)準(zhǔn)《公路工程赤泥路基應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(DB37\T3559—2019)，并實(shí)現(xiàn)了一定規(guī)模的推廣應(yīng)用。根據(jù)山東地區(qū)赤泥路基示范工程案例測(cè)算，每千米高速公路可消納20～30萬(wàn)t赤泥，每千米省干線公路可消納6～10萬(wàn)t赤泥，每千米市政公路可消納2～5萬(wàn)t赤泥，具有規(guī)?；{赤泥的前景。但是赤泥用于制備路基材料技術(shù)本身還需要系統(tǒng)優(yōu)化，需要對(duì)用于制備路基的赤泥材料進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，特別是材料的壽命及對(duì)周邊土壤、植被及地下水等指標(biāo)的影響。此外，該技術(shù)方向尚未得到其他地方政府的支持。赤泥建材化是實(shí)現(xiàn)赤泥規(guī)?；{的重要手段。國(guó)際鋁協(xié)(IAI)發(fā)布的赤泥利用路線圖，也在鼓勵(lì)和推動(dòng)赤泥用于水泥和混凝土產(chǎn)品。歐盟在2021年啟動(dòng)了“赤泥活化用于生產(chǎn)可持續(xù)水泥”(ReActiv)項(xiàng)目，希望將赤泥轉(zhuǎn)化為一種適用于新型低二氧化碳排放水泥產(chǎn)品的活性材料，從而實(shí)現(xiàn)用赤泥為原料生產(chǎn)水泥，以實(shí)現(xiàn)氧化鋁和水泥行業(yè)的節(jié)能減排。我國(guó)在赤泥制備(地聚物)膠凝材料方面開展了大量研究，目前全球首條赤泥基低碳膠凝材料示范生產(chǎn)線已在河南焦作啟動(dòng)建設(shè)。赤泥在建材方面的應(yīng)用顯示了其在低碳、節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)，其規(guī)?；茝V應(yīng)是助力有色行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的重要路徑之一。此外，傳統(tǒng)的赤泥摻燒制備燒結(jié)磚、硅酸鹽(Portland)水泥和硫鋁酸鹽水泥等技術(shù)也已成熟，在山東、廣西、云南等地區(qū)已有商業(yè)化運(yùn)行工廠，但受赤泥中堿含量影響，摻量有限。赤泥用于功能材料通常需要對(duì)赤泥進(jìn)行改性處理，經(jīng)深度加工后其性能及附加值得到提升，成為可持續(xù)削減儲(chǔ)量的補(bǔ)充途徑。目前赤泥在功能材料方面的研究進(jìn)展如圖2所示，各技術(shù)中，只有赤泥制備絮凝劑技術(shù)被中鋁山東推進(jìn)到產(chǎn)業(yè)化階段，其他技術(shù)雖然擁有較好的應(yīng)用前景，但受限于改性技術(shù)手段、生產(chǎn)成本及產(chǎn)品利用途徑等多種因素影響，多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。未來(lái)，還需要對(duì)赤泥基材料的性能進(jìn)一步提高，并加大對(duì)赤泥相關(guān)產(chǎn)品的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為商業(yè)化做好鋪墊。
3 赤泥綜合利用過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題3.1 赤泥利用主體責(zé)任不強(qiáng)
依據(jù)“誰(shuí)污染、誰(shuí)治理”原則，氧化鋁企業(yè)應(yīng)作為赤泥治理的責(zé)任主體，必須承擔(dān)起赤泥綜合利用的主體責(zé)任。但國(guó)家同時(shí)規(guī)定，對(duì)暫時(shí)不利用或者不能利用的，必須按照國(guó)務(wù)院環(huán)境保護(hù)行政主管部門的規(guī)定建設(shè)貯存設(shè)施、場(chǎng)所，安全分類存放，或者采取無(wú)害化處置措施。受限于過(guò)去經(jīng)濟(jì)社會(huì)和技術(shù)水平，這條政策為氧化鋁企業(yè)赤泥綜合利用留下了可緩和的空間，部分氧化鋁企業(yè)考慮資金、利益等因素，對(duì)赤泥的處置仍然是堆存。只要有堆場(chǎng)可用，氧化鋁企業(yè)對(duì)赤泥資源利用的主動(dòng)性和積極性并不高，未能有效發(fā)揮赤泥利用的主體責(zé)任。利廢企業(yè)作為理性投資人，以追求利益最大化為目標(biāo)。但赤泥利廢企業(yè)在與氧化鋁企業(yè)合作時(shí)，氧化鋁企業(yè)多將赤泥作為產(chǎn)品出售，存在與利廢企業(yè)爭(zhēng)奪利潤(rùn)現(xiàn)象，氧化鋁企業(yè)和赤泥利廢企業(yè)之間的博弈，導(dǎo)致利廢企業(yè)的投資風(fēng)險(xiǎn)加大，對(duì)赤泥的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用及推廣興趣不高。赤泥具有堿性強(qiáng)，比表面積大，各種組分互相包裹、嵌布等特征，使其利用難以直接借鑒其他領(lǐng)域成熟的工藝、技術(shù)和設(shè)備，導(dǎo)致赤泥利用技術(shù)成本增加。實(shí)驗(yàn)室技術(shù)難以走向產(chǎn)業(yè)化，主要還是因?yàn)榧夹g(shù)的成本優(yōu)勢(shì)不明顯，利用赤泥為原料制備建材產(chǎn)品、化工產(chǎn)品及其他產(chǎn)品存在成本高、效益差、技術(shù)成熟度不足的短板，產(chǎn)品質(zhì)量和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，大規(guī)模、高摻比、低成本的可應(yīng)用技術(shù)及其研究仍然不足。例如:綠色建材是規(guī)模消納赤泥的一個(gè)重要領(lǐng)域，但長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)天然建材生產(chǎn)規(guī)模較大，天然砂石等原材料開采成本低廉，而赤泥基綠色建材及相關(guān)再生產(chǎn)品成本高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱。3.3 缺乏標(biāo)準(zhǔn)支撐，市場(chǎng)消納存在瓶頸赤泥目前可制備的產(chǎn)品種類繁多，但由于缺乏赤泥相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，其利用過(guò)程面臨與市場(chǎng)對(duì)接難、市場(chǎng)不認(rèn)可等問(wèn)題。當(dāng)前，已經(jīng)開發(fā)出的赤泥綜合利用產(chǎn)品，由于缺少國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的支撐，只能參照其他同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)認(rèn)可度低，產(chǎn)品應(yīng)用受限，難以大規(guī)模推廣。特別是赤泥自有的強(qiáng)堿性、輻射性等屬性，讓公眾對(duì)赤泥綜合利用產(chǎn)品的安全性存在較大的疑慮，導(dǎo)致赤泥基產(chǎn)品難以順利在市場(chǎng)推廣。總體上看，赤泥綜合利用方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺失嚴(yán)重，赤泥產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)制定工作嚴(yán)重滯后，導(dǎo)致相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品在利用和銷售過(guò)程中認(rèn)可度低，無(wú)法支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品規(guī)模推廣，在一定程度上阻礙了技術(shù)市場(chǎng)化進(jìn)程。此外，受資源分布及運(yùn)輸成本影響，赤泥的產(chǎn)生較為集中，當(dāng)前以建材、鋪路為主的規(guī)?；C合利用模式受運(yùn)輸半徑、人口規(guī)模等因素影響顯著，客觀上就近消納能力非常有限。3.4 跨領(lǐng)域協(xié)同利用交流少，產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)緩慢赤泥成分復(fù)雜，排放量巨大，僅依靠單一的技術(shù)手段很難規(guī)模化消納，且容易造成產(chǎn)品種類單一，引起產(chǎn)能過(guò)剩。赤泥的規(guī)模化利用技術(shù)涉及有色、建材、鋼鐵、交通、環(huán)保等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。加大赤泥利用產(chǎn)業(yè)鏈上、下游溝通交流，促進(jìn)赤泥多途徑、跨領(lǐng)域、多行業(yè)消納，特別是根據(jù)區(qū)域內(nèi)不同固廢開展協(xié)同處置利用研究，是促進(jìn)赤泥走向高附加值規(guī)模化利用的有效途徑。此外，赤泥利用項(xiàng)目在應(yīng)用實(shí)施過(guò)程中，需要環(huán)評(píng)許可支撐，但新技術(shù)、新產(chǎn)品項(xiàng)目環(huán)評(píng)通常需要較長(zhǎng)時(shí)間的論證，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化推廣緩慢。在高質(zhì)量發(fā)展的新要求下，赤泥資源綜合利用勢(shì)在必行。氧化鋁企業(yè)應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起赤泥綜合利用的主體責(zé)任，從源頭上消減赤泥量，同時(shí)在赤泥末端治理方面加大研發(fā)投入及參與的積極性，為推進(jìn)我國(guó)鋁工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展做出努力。基于赤泥綜合利用過(guò)程中面臨的問(wèn)題，建議從以下4個(gè)方面入手。
1)強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)政策引領(lǐng)。政府、企業(yè)要從戰(zhàn)略和頂層設(shè)計(jì)上把赤泥應(yīng)用納入到當(dāng)?shù)鼐C合利用產(chǎn)業(yè)布局或企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中，堅(jiān)持政策引領(lǐng)、規(guī)劃先行、市場(chǎng)導(dǎo)向，科學(xué)編制赤泥利用產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、實(shí)施方案及行動(dòng)計(jì)劃，引領(lǐng)赤泥利用產(chǎn)業(yè)健康高質(zhì)量發(fā)展。借鑒貴州省磷石膏以渣定產(chǎn)政策成功經(jīng)驗(yàn)，從國(guó)家或者省、市層面制定“以用定產(chǎn)”政策，倒逼氧化鋁企業(yè)承擔(dān)治污的主體責(zé)任。借助政策激勵(lì)和倒逼機(jī)制，全力構(gòu)建赤泥利用消納的政策體系和監(jiān)管機(jī)制，將氧化鋁企業(yè)消納赤泥的情況與氧化鋁產(chǎn)品的生產(chǎn)量掛鉤，提高氧化鋁企業(yè)參與赤泥利用的主動(dòng)性和積極性。2)建立完善赤泥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)和規(guī)范的基礎(chǔ)作用。當(dāng)前制約赤泥利用突出的障礙是標(biāo)準(zhǔn)缺失，標(biāo)準(zhǔn)的缺失使赤泥資源化利用的產(chǎn)品和再生原料的生產(chǎn)銷售流通和使用都受到阻礙。一方面要加快推進(jìn)和建立政府主導(dǎo)制定的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)；另一方面要積極推進(jìn)市場(chǎng)自主制定的推薦性標(biāo)準(zhǔn)，如赤泥用于礦山、道路充填材料的標(biāo)準(zhǔn)、赤泥用于煉鋼輔料的標(biāo)準(zhǔn)、赤泥建材化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等。兩種標(biāo)準(zhǔn)相互補(bǔ)充、充分銜接，構(gòu)建起赤泥資源化利用標(biāo)準(zhǔn)體系。同時(shí)，制定赤泥綜合利用技術(shù)評(píng)估方法，篩選出具有一定經(jīng)濟(jì)效益且可規(guī)?；瘧?yīng)用的技術(shù)。3)加大政產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，降低赤泥處置成本。加深氧化鋁企業(yè)、設(shè)計(jì)院及高校間的創(chuàng)新交流與合作，推動(dòng)校企間科技資源與人才共享，消除校企之間的信息不對(duì)稱問(wèn)題，逐步提升企業(yè)自主研發(fā)水平。著力開發(fā)具有一定經(jīng)濟(jì)意義或者有明顯生態(tài)效益的技術(shù)，特別是在赤泥低成本脫堿、赤泥源頭減量、赤泥堆場(chǎng)生態(tài)復(fù)墾、赤泥高值化利用及赤泥利用專用裝備開發(fā)等方面開展聯(lián)合攻關(guān)，引導(dǎo)構(gòu)建以氧化鋁企業(yè)為主體、院校為支撐、市場(chǎng)為導(dǎo)向的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體系，破解赤泥規(guī)?；秒y題。4)搭建跨領(lǐng)域合作平臺(tái)，推動(dòng)赤泥產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。鑒于赤泥具有成分復(fù)雜屬性，針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域和行業(yè)，建立精細(xì)的管理數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)一步摸清赤泥及其他工業(yè)固廢產(chǎn)生和利用情況，加強(qiáng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的研判應(yīng)用，提升各項(xiàng)管理措施的精準(zhǔn)性和可操作性，為赤泥協(xié)同利用多源固廢提供支撐；激勵(lì)和指導(dǎo)產(chǎn)廢企業(yè)進(jìn)行區(qū)域間的協(xié)同利用，開展跨行業(yè)協(xié)同處置利用赤泥的試點(diǎn)示范，樹立行業(yè)標(biāo)桿，遴選一批技術(shù)先進(jìn)的赤泥規(guī)?；玫湫推髽I(yè)，進(jìn)行推廣宣傳，引領(lǐng)赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。轉(zhuǎn)自：工業(yè)固廢網(wǎng)（有版權(quán)方面不當(dāng)之處，歡迎告知?jiǎng)h稿事宜，本號(hào)將盡快處理。）
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