进口铝土矿赤泥高效资源化利用研究

一、引言

我国作为全球最大的氧化铝生产国，对铝土矿资源的需求巨大，近年来国内高品质铝土矿日趋匮乏，使得氧化铝产业对进口铝土矿的依存度不断加深 [1]。然而，利用进口矿生产氧化铝的同时会产生大量赤泥固体废物，其强碱性及巨大的堆存总量不仅侵占土地资源，更对周边生态环境构成潜在威胁，赤泥高效资源化利用已成为制约铝工业绿色可持续发展的关键难题。

二、进口铝土矿赤泥资源化利用现状与特性

（一）资源化利用主流技术途径

目前，针对进口铝土矿赤泥的资源化利用研究与实践主要聚焦于三大技术途径。首要途径是建材化应用，这是实现赤泥大规模消纳的最直接方式，具体包括将其作为原料生产水泥、烧结砖、陶粒以及道路基层材料等。赤泥中的铁、铝组分和硅酸盐矿物可作为替代原料或骨料，但该途径受赤泥碱含量制约，需进行预处理，且产品性能和市场接受度仍需提升[2]。其次为有价金属回收，主要针对进口矿赤泥中铁、铝、钪、钛等含量较高的特点。通过采用强化磁选、熔炼还原、酸浸或焙烧 - 浸出等工艺，回收其中的有价元素，旨在提升利用的经济价值。第三大途径是在环保领域的应用，利用赤泥较大的比表面积和碱性，将其加工成吸附剂用于处理废水中的重金属离子和磷酸盐，或作为脱硫剂用于烟气净化，但同样存在副产物处置和长期环境风险等有待深入研究的课题。

（二）进口矿赤泥的核心特性

进口铝土矿赤泥的核心特性是其资源化利用的基础与出发点。其首要特性体现在化学组成上，与国内一水硬铝石矿赤泥的高碱特点不同，源自几内亚、澳大利亚等地的三水铝石型进口矿赤泥通常呈现“高铁、高铝、低碱、低钙”的化学特征。具体而言，其 Fe₂O₃ 含量可高达 30%-50% ， Al₂O₃ 残留量在 15%-25% ，而 Na₂O 含量相对较低（通常<4% ），这为其回收铁铝资源和降低脱碱负荷提供了先天优势。其次是其矿物相组成复杂，主要物相包括赤铁矿（ Fe₂O₃ ）、针铁矿（ ∝ -FeOOH）、水合铝硅酸钠（沸石类）、方解石以及未完全分解的三水铝石等[3]。这些矿物结晶程度、嵌布粒度各异，且相互包裹，导致有价元素分离提取难度大。最后是其物理性质，赤泥颗粒细微、比表面积大、持水性强，这虽有利于其在吸附领域应用，但也导致堆存时固结困难、脱水能耗高，用于建材时需额外调整配比和工艺以改善成型与力学性能。

三、高效资源化面临的三大关键技术瓶颈

（一）残留碱含量高，制约大规模建材化应用

尽管进口矿赤泥的碱含量相对较低，但其残留碱（主要以可溶性钠盐和化学结合碱形式存在）依然是阻碍其大规模建材化应用的核心瓶颈。在制品后期，可溶性碱会迁移至表面析出，产生“泛霜”现象，严重影响产品外观与表层强度；其次，碱与集料中的活性二氧化硅发生碱-集料反应，会引起制品体积膨胀、开裂，导致长期的耐久性隐患。

（二）有价元素赋存状态复杂，提取效率与经济性差

进口矿赤泥中富含的铁、铝、钪等元素是其高值化回收的主要目标，然而这些元素的赋存状态极其复杂，导致提取分离困难，整体经济性差。铁矿物主要以赤铁矿和针铁矿形式存在，且嵌布粒度细微，与铝、硅、钛等矿物紧密共生，传统物理选矿方法（如磁选）的分选效率和精矿品位均不理想。

（三）材料化产品性能不稳定，缺乏标准体系

将赤泥用于制备建筑材料或环保制品面临的另一大瓶颈是产品性能的波动性与不确定性，其根源在于原料成分的波动和下游标准体系的缺失。由于进口矿来源多样（如几内亚、澳大利亚、巴西等），不同批

次甚至同一批次赤泥的化学与矿物组成存在一定波动，这直接导致基于固定配方和工艺生产出的产品性能（如强度、耐久性、稳定性）难以保持稳定，产品质量控制成为巨大挑战。

四、破解技术瓶颈的三大对策建议

（一）开发低成本高效脱碱与碱性调控技术

攻克赤泥碱性难题需从预处理和过程调控两方面着手。在预处理环节，应研发基于循环经济的深度脱碱技术，例如构建闭路循环的多次逆流洗涤系统，对洗涤液进行蒸发结晶回收碱盐，实现废水废碱的近零排放与资源化。同时，探索引入 CO₂ 、CaO 等廉价试剂进行碳化或钙化固化处理，通过化学反应将易溶碱转化为稳定的不溶物，从根本上消除碱害。在过程调控方面，可在建材化制备过程中添加富含活性SiO₂ 、 Al₂O³ 的工业固废（如粉煤灰、矿渣）或特定粘土矿物，通过高温烧结或水热反应促使碱金属离子进入硅铝酸盐网络结构，形成稳定的nepheline、feldspar 等矿物相，从而将有害碱转化为无害组分，实现碱性的原位稳定化与资源化。

（二）发展多元素协同提取与短流程富集技术

提升有价元素回收经济性的核心在于设计协同提取与短流程富集工艺。首先，开发基于还原焙烧 - 磁选 - 浸出的一体化技术，通过引入廉价还原剂在特定温度下将弱磁性的赤铁矿、针铁矿转化为强磁性的磁铁矿，同步实现铁的高效磁选富集，并为后续铝、钪的酸浸创造有利条件。其次，研究采用酸性铵盐或低浓度有机酸等温和介质，在常压条件下选择性浸出钪、铝，并通过阶梯沉淀、溶剂萃取或离子吸附等技术实现多元素的分离与富集。最后，探索熔融还原- 电炉冶炼等高温短流程，将赤泥直接投入电炉，通过碳热还原一次性得到铁合金和富集了钪、铝的炉渣，极大缩短流程，实现铁与有价元素的协同回收。

（三）强化材料化应用研究与建立标准体系

保障材料化产品性能稳定与市场准入需从基础研究与标准建设并行推进。在应用研究层面，系统开展赤泥基材料组成 - 结构 - 性能关系研究，通过掺加特定调理剂（如硅质材料、钙质材料、聚合物改性剂）和优化制备工艺参数（成型压力、烧结制度、养护条件）来调控材料的微观结构，改善其力学性能与耐久性。同时，建立赤泥原料的快速检测与分类分级方法，根据成分波动动态调整配方，实现产品的性能稳定。在标准体系建设方面，联合行业协会、科研机构及领先企业，优先开展赤泥用于路基材料、水泥掺合料、烧结建材等大宗应用领域的标准研制工作，明确产品的技术指标、试验方法、检测规则与环境安全评价方法，为产品质量控制和市场推广应用提供法定依据。

结束语

综上所述，实现进口铝土矿赤泥的高效资源化利用是推动我国铝工业绿色可持续发展的关键环节。本研究通过系统分析，明确了残留碱含量高、有价元素提取难以及产品性能不稳定三大技术瓶颈，并针对性提出了低成本脱碱、多元素协同提取与标准化体系建设三大对策。这些对策着眼于从根本上解决赤泥资源化过程中的技术经济性难题，为产业化应用提供了明确的技术路径。

参考文献

[1] 卢海峰 . 进口铝土矿赤泥选铁技术研究 [J]. 世界有色金属 ,2021(5):2

[2] 熊浩, 张涣清, 杜禹艽, 等. 赤泥的资源化利用研究进展[J].中国井矿盐 , 2023, 54(3):24-26.

[3] 董红军 , 陈忠平 , 刘琼 , 等 . 堆积型铝土矿赤泥混凝技术路用研究与应用 [J]. 轻金属 , 2023(2):15-21.