一、赤泥现状

所谓赤泥就是炼铝过程中产生的一种碱性固体废渣。在生产氧化铝的过程中，铝土矿首先经过粉碎和研磨，大块的矿石变成颗粒非常小的粉末。然后在铝土矿粉末加入到高浓度的氢氧化钠溶液，在高温高压条件下，铝土矿中的氧化铝与氢氧化钠反应生成水溶性的铝酸钠，其他则不能与碱发生反应的成分，仍然以固体形式存在。经过过滤，就可以把氧化铝与铝土矿中的其他不溶化合物分离开来。再通过向溶液中加入少量氢氧化铝作为“晶种”；在晶种的诱导下，溶液中的铝酸钠就会围绕氢氧化铝的晶体生长，于是大量的氢氧化铝从溶液中沉淀出来。这些氢氧化铝经过高温煅烧会重新变成氧化铝，再经过电解就得到金属铝。不能被碱溶解的SiO2、Fe2O3、TiO2等化合物对铝的生产毫无帮助，因此必须以过滤的形式从溶液中分离出来。过滤过程中，一些氢氧化钠溶液也跟随固体被分离出来，因此最终得到的废弃物通常是暗红或者砖红色的泥浆，泥浆经过压滤车间，挤掉大部分碱液之后变成红色泥土。这些废弃物之所以呈现红色，是因为其中主要成分是暗红色的Fe2O3。因此，人们给这种废弃物起了一个非常形象的名字“赤泥”。

根据统计，每生产1吨的氧化铝，就会随之产生1.0~2.0吨的赤泥。截止2017年底，我国赤泥累计堆存量约11.8亿吨，足足能够填满60个西湖，年排放量已经超过1.12亿吨，占地超过12万亩，约相当于北京主城四个区的面积。山东省作为我国铝产业第一大省，赤泥的堆存量已经超过3.0亿吨，年赤泥排放量超过4500万吨，堆场占地超过3万亩。另外，随着氧化铝产量的逐年增长以及铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还在不断增加，所有赤泥几乎没有得到任何有效利用。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。已成为制约我国生态文明建设与新旧动能转换的一个严峻问题。

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综合利用。除了从赤泥中回收铁等金属元素，研究人员们还开发出其他利用赤泥的方法。例如，赤泥可以被用作生产砖瓦、水泥和陶瓷等建筑材料。赤泥的粉末颗粒非常小，很容易吸附其他物质，因此一些研究人员尝试利用赤泥吸附污水中的有害物质。还有人尝试将赤泥用作化学反应的催化剂。这些研究虽然取得了不错的进展，但是仍然存在很多的问题。许多利用赤泥的方法生产成本较高，得到的产品的性能也不完全令人满意，因此很难得到大规模的推广应用。另外，许多方法都只能利用到很少一部分赤泥，例如赤泥用于污水处理虽然效果不错，但是处理污水一般只需要很少量的赤泥，因此希望用这种方法消化掉每年产生的几千万吨赤泥无疑是不现实的。因此，到目前为止，全世界大量的赤泥仍然只能通过堆放的办法处理。

随着经济的发展、科技的进步和我们生活的需要，越来越多的铝将会被生产出来，这也意味着随之而来的赤泥会对环境产生越来越严重的影响。寻找合适的方法对赤泥进行再利用，已是刻不容缓。因此，最大限度的减少赤泥堆存，实现赤泥的大规模、无害化综合利用是解决其环境污染和安全隐患的治本之策，也是我国铝工业持续发展的必由之路。

二、赤泥规模化工程利用可行性

赤泥物理成分与粘土相似，在物理、化学性质上具备了作为填筑材料使用的可能性，但也存在碱性强、颗粒细、表面积大、各组分互相包裹等不利于作为填筑材料使用的特征。经改性固化处理之后可替代目前公路、道路的路基或基层材料。既可以大规模消纳、利用赤泥，又可以减少获得填筑材料对自然环境的破坏，具有极大的社会及经济效益。结合我省的公路交通事业的发展现状与特点，将赤泥规模化的应用于我省公路建设，对于实现山东省绿色交通运输体系建设意义重大、亮点突出。对“生态山东”建设具有极高的战略意义，在具体实践中将“绿水青山就是金山银山”化为生动的现实。

①工程质量可靠性

为推动赤泥的大规模综合利用，团队在济青高速公路改扩建工程、淄博市东一路市政工程、国道G309淄博段、滨州北海静脉产业园园区路等道路工程中对改性固化赤泥路用材料路用情况进行了实体工程应用。针对改性固化赤泥路用材料的室内工程特性以及现场工程质量情况，委托山东省交通科学研究院开展工程质量检测并论证工程质量可行性。通过长期严格的检测评估，路基同等造价情况下，改性固化赤泥路基的CBR值分布在2560之间、实测静态回弹模量分布在100250之间；现场DCP得到的CBR与相应层位顶面现场载荷板试验成果相一致，远远满足路基设计控制要求。改性固化赤泥路用材料各项工程质量指标已全面优于传统的灰土材料，满足公路路基设计要求。

赤泥规模化工程利用项目经山东省住房和城乡建设厅组织鉴定，该技术达到国际先进水平、填补国内空白。该技术已作为交通运输部绿色科技示范工程在济青高速公路改扩建工程中推广应用，并将此赤泥路用技术列入山东省绿色交通省战略亮点工程。已发布实施山东省地方标准《公路工程赤泥路基（拜耳法）应用技术规程》（DB 37/T 3559—2019），中国工程建筑协会标准《赤泥路基设计与施工技术规程》也已完成立项和征求意见稿编制。

②环境保护可控性

为确保在环境安全的前提下推进赤泥综合利用，北海静脉产业园赤泥路用示范工程设置了传统材料和赤泥材料对比试验段，在改性固化赤泥材料路基上下分别设置了渗滤液采集器监测赤泥中污染物的溶出情况，在工程两侧设置地下水环境监测井，制定了监测计划，定期采样由山东省分析测试中心检测，掌握赤泥路用材料对地下水环境的影响。经过600多天的监测，渗滤液采集器未收集到渗滤液，改性固化赤泥材料中无液体渗出，形成的路基填筑体为不透水结构，未有外部环境水体渗入。由长期跟踪监测结果可见，赤泥路用示范工程周围地下水环境中污染物浓度满足《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）中Ⅲ类标准要求。

同时，为确保极端环境条件下的环境安全，将赤泥路用示范工程填筑施工完成的赤泥路用材料取样，由山东省分析测试中心按照《固体废物浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007）（即模拟将赤泥路用材料粉碎后经我国酸性最强酸雨长时间浸泡对污染物的浸出）检测污染物浸出浓度，并由环保部中国环境科学研究院评估赤泥路用的环境风险。根据中国环境科学研究院评估结论，改性固化赤泥路用材料对赤泥中污染物有较好的稳定固化效果，改性固化赤泥用于道路建设不会对地下水环境产生明显的不利影响。

③经济合理性

目前公路工程建设是解决赤泥减量化应用的最佳途径，根据测算每公里高速公路消纳赤泥20~30万吨、每公里国省干线公路可消纳赤泥5~10万吨、每公里市政道路可消纳赤泥2~5万吨。我省在赤泥堆场合理运距范围之内高速公路、国省干线、市政道路等工程，每年工程填方需求量在5000万吨以上。在不考虑目前国家保护耕地的严峻形势以及取土难的现实情况下。路基回填采用改性赤泥比普通灰土便宜，一般情况下每公里公路可以为公路建设单位节省50万元以上。

根据国家税务总局2015（78号）2.1的规定，在工程建设中所采用工业废弃料含量超过70%，享受17%增值税的全额退税。同时赤泥的大规模消纳，可以为氧化铝企业每年节省40元/m3的赤泥堆存维护费用，减少上万亩的土地占用。