一、利用燃煤煙氣赤泥脫堿及脫硫脫碳超低排放技術

1.1 項目技術簡介

赤泥作為氧化鋁生產過程中產生的工業廢棄物，是我國排放量最大的工業固體廢棄物之一。目前國內外氧化鋁廠大都將赤泥輸送堆場，筑壩濕法堆存，該法易使大量廢堿液滲透到附近農田，造成土壤堿化等，污染地表地下水源；另一種常用的方法是將赤泥干燥脫水和蒸發后干法堆存，這雖然減少了堆存量，但處理成本增加，并仍需占用土地，同時有些地方雨水充足，也容易造成土地堿化及水系的污染。赤泥的顆粒細、脫水性差并且凝結的赤泥塊體強度較低，當筑壩高度增加時，下部赤泥在上部赤泥重力作用下，會出現滲水和變形，很容易發生漏壩、垮壩事故。對生態環境帶來了嚴重的問題。

隨著經濟的發展，我國對燃煤煙氣的處理利用率不高，造成這種局面的原因是多方面的，其中既有其自身的成分所決定的，也有技術、管理、標準、政策方面的因素所導致的。現階段，我國霧霾頻發造成空氣質量下降，影響生態環境，給人體健康帶來較大危害。燃煤煙氣排放的不斷增長，是產生霧霾的重要原因之一，煙氣無害化處理引起了社會對環境保護工作的重視。我國對燃煤工業鍋爐煙氣脫硫、脫碳、脫硝技術專門進行了研究及開發，引進電廠燃煤脫硫、脫碳、脫硝設備，除塵、脫硫裝置系統等處理成本高，且產生大量的廢渣問題。

2014年，中國單位GDP二氧化碳排放比2005年下降了33.8%，有力推動了經濟社會的可持續發展，也為應對全球氣候變化做出了重要的貢獻。國家發展改革委氣候司要求在確保完成“十二五”碳強度下降目標的基礎上，“十三五”還要繼續設立強有力的碳排放控制目標，力爭實現到2020年，在2005年的基礎上，二氧化碳排放的強度下降40%到45%的上限目標。

二、赤泥制備多元絮凝劑聯產復合白炭黑技術

2.1 項目技術簡介

目前我國城市污水排放總量在25～30億噸左右，而處理率尚不足20%。若以每處理1噸污水平均須用100克（即100ppm）絮凝劑計，則全國每年應需各種絮凝劑200～300萬噸。全國現有生產四大類絮凝劑，即無機鹽絮凝劑如鋁鹽（明礬）、鐵鹽（綠礬）等；無機高分子絮凝劑如聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）等；天然有機高分子絮凝劑如殼聚糖、改性淀粉等；合成有機高分子絮凝劑如聚丙烯酰胺（PAM）等。從產品性能價格比考慮，我國市場常用的絮凝劑主要是無機高分子絮凝劑PAC、PFS和合成有機高分子絮凝劑PAM。按2010年絮凝劑銷售總額170萬噸計（也有估計說150萬噸），平均每家年產3000噸（固體）左右（相當于液體產品10000噸左右），僅能滿足總需求量的60％左右。

由于赤泥的主要組成部分是鐵/鋁的氧化物或氫氧化物，對赤泥有效成分利用，可有效避免二次污染。利用赤泥制備多元絮凝劑聯產復合白炭黑產品可大量應用于環境保護、工農業生產、社會經濟建設和改善人民生活水平等眾多領域，該技術產業化后可望批量化的消耗工業固體廢棄物---赤泥，不但節約了大量的鋁土礦產資源，同時還消減了大量的廢物處理費用，以低成本固體工業廢棄物創造了新的經濟價值。

中國地質大學（北京）研制開發成功的赤泥多元絮凝劑是一種新型無機－有機復合型高分子絮凝劑，含有多種金屬、非金屬和礦物材料吸附核，采用獨有的特殊合成技術經水解、絡合、聚合、復合、同質等反應精制而成，兼具無機高分子絮凝劑與有機高分子絮凝劑的特點。具有礬花形成快、絮體大而密實的特點，在不增加污水處理綜合費用的前提下，大幅度提高了無機高分子類絮凝劑的絮凝效果。同時，利用其中的硅、鈣等元素轉化成復合白炭黑，復合白炭黑比表面積大，添加到橡膠中具有較好的補強效果。該技術的產業化可望較大批量消耗赤泥，將環境污染治理固體廢棄物與資源化利用制備環境工程新材料結合起來，具有低成本、節能環保等特點。該技術研究較為成熟，該技術專利已經授權，且在山東中試生產。

三、赤泥塑料及木塑復合材料

3.1 項目技術簡介

中國塑料工業經過長期的奮斗和面向全球的開放，已形成門類較齊全的工業體系，成為與鋼材、水泥、木材并駕齊驅的基礎材料產業，作為一種新型材料，其使用領域已遠遠超越上述三種材料。進入21世紀以來，中國塑料工業取得了令世人矚目的成就，實現了歷史性的跨越。作為輕工行業支柱產業之一的塑料行業，近幾年增長速度一直保持在10%以上，在保持較快發展速度的同時，經濟效益也有新的提高。塑料制品行業規模以上企業產值總額在輕工19個主要行業中位居前列，且實現產品銷售率97.8%，高于輕工行業平均水平。從合成樹脂、塑料機械和塑料制品生產來看，都顯示了中國塑料工業強勁的發展勢頭。2007年1-12月，中國塑料制品企業實現累計工業總產值8018億元，比上年同期增長27.06%，2008年1-10月，中國塑料制品企業實現累計工業總產值7880億元，比上年同期增長22.16%。

以赤泥為原料，通過加工處理、活化、復合、改性、成型、強化，作為填料對聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）進行增強。赤泥填料的生產過程不用高溫燒結，沒有二次污染排放，具有增塑、穩定、潤滑、偶聯等多種功能。PVC、PP樹脂中填充赤泥新型材料后，塑化時間縮短，熱穩定時間增加，在加工過程中不分解，又減少了加工能耗，且耐腐蝕性達標，適用于管材。本產品在塑料、橡膠、農業、環保工業中廣泛應用。

中國木塑產業始于上個世紀90年代末期，其起步比國外晚了20多年，此后逐漸成長成為一個原料來源廣泛、加工手段豐富、工藝技術相對獨立而自成體系的新興資源綜合利用行業。這得力于循環經濟理念的支撐和國家環境保護與資源節約政策的大力推行。以木塑建筑材料參與北京奧運會、上海世博會和廣州亞運會建設等重大活動為標志，木塑產業在中國進入一個高速發展時期。

近幾年來，木塑企業和產量的平均增長率超過20%，現總產量已達到50萬噸/年，可與曾經長期雄踞世界排名第一美國木塑產業并駕齊驅。，根據專家預測，國內木塑復合材料的潛在需求量在118萬噸左右，未來幾年國內需求還有進一步增加的趨勢，預計增速在20%以上，市場潛力巨大。

請多項中國發明專利，并授權1項。研究表明赤泥可作為塑料復合材料填充粉體，部分替代目前碳酸鈣等天然填充粉體，結合抗菌劑，可制備出具有抗菌功能的塑料母粒及其復合材料制品，其生產過程環保，且天然為紅色，無需額外添加紅色母粒，即可生產出具有廣泛用途的復合材料，用于管道、建筑板材、園林等行業。

3.2 產品技術指標

利用赤泥制備的塑料制品，其生產過程環保，價格低廉，力學性能優異，抗老化性能強，吸濕性小，天然為紅色，使用時可減少塑料中紅色母粒用量，且具有良好的抗菌和阻燃性能。

3.3 市場前景分析

在塑料填料中使用數量最大、應用面最廣的粉體填料是碳酸鈣，其次是滑石粉和高嶺土，據統計，這些粉體填充復合材料年產量已超過3000萬噸，粉體填料添加量占塑料總質量>50%，目前我國塑料工業每年使用的各種規格的塑料填充粉體至少在1500萬噸以上。通過上述數據可以看出，目前塑料填料行業中對粉體填料的需求量相當大，并且隨著塑料行業的快速發展，粉體填料的需求量必將進一步增大，其市場不容忽視。

以赤泥為原料與其它助劑和添加劑混煉而成為PVC、PP、PE填料。因其特性強更具有廣泛的應用性，可用于塑料、橡膠、造紙、涂料、鑄造、陶瓷等行業中。山東陽谷一處都有30萬噸/年的需求量，而此類粉狀填充料全國一年需2000萬噸以上，市場前景廣闊。赤泥作塑料填料的研究已進行多年，近年來隨著塑料加工及表面處理劑的不斷改進，赤泥在塑料行業的應用取得了新的進展。赤泥對PVC和PP具有顯著的熱穩定作用、優良的抗老化性能和阻燃性，可用于生產建筑型材。赤泥對PVC和PP具有顯著的熱穩定作用，同時使PVC和PP制品具有優良的抗老化性能，可延長制品的使用壽命。

赤泥填充PE石頭紙技術在整個生產過程無需用水，不需要添加強酸、強堿、漂白粉及眾多有機氯化物，比傳統造紙工藝省去了蒸煮、洗滌、漂白等幾個重要的污染環節，從根本上杜絕了造紙過程中因產生“三廢”而造成的污染問題，省去了大筆的廢物處理資金。另外，由于赤泥填充PE石頭紙優異的性能，及價格優勢具有廣闊的市場前景。

3.4 效益分析

四、赤泥固硫及固硫灰渣膠凝材料技術

4.1 項目技術簡介

我國的酸雨主要是由大量燃燒含硫量高的煤而形成的。近年來，二氧化硫的控制主要依靠的是控制燃煤工業的二氧化硫的排放，然而燃煤脫硫是減輕大氣二氧化硫污染的最基本的方法。目前常用的脫硫方法主要有三種：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫及燃燒后脫硫。現階段，國內外主要使用的固硫劑有鈣基、鎂基、鈉基、鉀基等，如：石灰石、白云石、方解石、氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈉等。在我國，石灰石的儲量很大，價格也低廉，而且其能分解出反應性好的堿性氧化物，是燃煤固硫中最常用的固硫劑，俗稱鈣劑固硫劑，也是目前應用最廣泛一種固硫劑。

我國大氣環境受到了嚴重污染，其中以SO₂和煙塵污染最為嚴重，煤炭燃燒排放的SO₂、煙塵分別占總排放量的90%、70%。1/3以上城市的SO₂年日均濃度超過國家空氣質量二級標準。未來的煤炭消耗量的大量增加和SO₂的排放量增加的矛盾不容樂觀。研究將赤泥與天然礦物材料復合，通過對赤泥細化改性，摻和到燃煤中燃燒，大大提高了其固硫效率和性能，研制出具有較好固硫效果的燃煤鍋爐固硫劑。研究探討了影響固硫劑固硫效率的主要因素，優化結果表明，固硫率可達80%以上，顯示良好前景。燃煤鍋爐配煤摻燒赤泥固硫劑，可以將燃煤中SO₂轉移至固硫灰渣中，大大減輕后期煙氣脫硫的負擔，使燃煤煙氣中的SO₂濃度達到國家規定的排放標準。

赤泥是在氧化鋁生產過程中產生的廢渣，因含堿量高等原因，綜合利用已成為世界難題。赤泥大量堆積，它不僅占用了大量的土地資源，嚴重的污染了我們的生態環境；而且赤泥中的許多可利用成分（Al₂O₃、Fe₂O₃等）沒有得到合理的利用，導致了資源的浪費。近年來，很多學者研究了燒結法赤泥的應用，燒結法赤泥在一些方面應用取得了一定的成果。但是隨著氧化鋁外礦的廣泛應用，拜耳法赤泥已經成為近年來新的污染物。拜耳法赤泥粒徑很細，有大的比表面，這有利于加大化學反應速度和反應深度，且赤泥富含堿、鈣、鐵等堿性物質，在天然礦物材料和燃煤助劑的聯合作用下，使具有助燃-催化-固硫協同作用的赤泥固硫劑與燃煤釋放出的SO₂經歷高溫固結反應形成具有可阻止固硫產物再分解特性的硅酸鹽固熔體，從而提高赤泥固硫效率。這就為拜耳法赤泥消耗提供了新的方法，實現了赤泥的高附加值利用。

本項目依托國家“十二五”863重大項目子課題研究成果，利用工業氧化鋁生產產生的拜耳法赤泥作為主要原料，以白云石、蛭石粉塵作為固硫添加劑，研制出的拜耳法赤泥-礦物復合固硫劑，主要應用于燃煤領域，大大的節約了天石灰石等礦產資源。積極利用赤泥這一工業固廢，提高資源總體利用率，發展循環經濟，走可持續發展道路，在生產過程中應用新工藝，科學合理的利用和處理廢棄物。同時，對固硫灰渣制備油田廢棄鉆井液無害化處理特種膠凝材料方面加以應用。

4.2 產品技術指標

在赤泥固硫劑制備方面，以拜耳法赤泥為主要固硫劑，水鎂石、白云石、蛭石及鹽泥作為固硫添加劑，氧化鋅作為固硫催化劑的赤泥基協同固硫劑，固硫率就可達80%以上。

以赤泥為主要原料制備固硫灰渣膠凝材料，以電石渣、生物炭、聚合氯化鋁等配制的復合膠凝固化劑固化廢泥漿獲得的固結物，其抗壓強度達到0.56MPa， 浸出液污染物指標滿足國家標準(GB 8978-1996)第二類石油類污染物允許排放的濃度。

4.3 市場前景分析

我國赤泥處于積存階段，尚無明顯有效的資源化利用方式，赤泥的大量積存不僅會占用大量的土地，同時還會對人們的生產、生活帶來很多的不便。利用赤泥進行脫硫、固硫不僅具有明顯的成本優勢，同時可以有效的利用赤泥，可以為企業省去一大筆的脫硫運行管理費用，利用赤泥有效地進行脫硫、固硫，降低了固硫劑的生產成本，減少了煤炭燃燒過程中SO₂的排放，實現變廢為寶；另一方面，隨著我國環境污染問題的日益突出，利用赤泥進行脫硫、固硫必將得到越來越多的重視。因此，利用赤泥進行脫硫、固硫具有良好的社會效益與經濟效益。

4.4 效益分析

出其勃勃生機，因此將赤泥成為石灰石首選替代產品，用拜耳法赤泥替代部分石灰石已是大勢所趨，市場前景廣闊。

五、赤泥燒結蜂窩、濾料等多孔功能材料技術

5.1 項目技術簡介

目前，國內外已有許多研究致力于赤泥吸附劑對廢水凈化應用的研究，利用赤泥吸附劑對廢水的砷、鎘、磷等的去除。由于赤泥本身滲透性系數，以及赤泥中含有的氧化鋁、氧化鐵、二氧化硅、氧化鈣等組分形成不同的礦物組成，起到膠結物作用，增加赤泥結構強度，具有一定吸附性能，通過利用赤泥為原料燒結制成多孔材料，對水中有害物質吸附，達到水處理目的，不同工藝方法制備的功能性多孔功能材料，分別具有蓄熱、脫硝、殺菌等應用特性。

本項目依托國家“十二五”863重大項目子課題研究成果，以拜耳法赤泥為原料研制抗菌型蜂窩多孔材料，制備出耐高溫的負載Zn系和Ag系抗菌劑，然后將其添加到蜂窩陶瓷中高溫焙燒，得到具備抗菌功能的陶瓷蜂窩。

蓄熱型蜂窩多孔陶瓷以赤泥為主要原料，利用樣品制備模具壓制蜂窩小樣，制備過程中對成孔劑類型及粒度、成孔劑添加量、脫模技術、煅燒溫度等進行調整測試制備出性能優良且美觀的蜂窩多孔材料。

水處理用燒結多孔材料是以赤泥為主要原料，膨潤土、粉煤灰等與赤泥混合，燒結使熔融的原料均勻發泡膨脹，赤泥具有膠結孔架結構，內部可形成了凝聚體空隙、集粒體空隙和團聚體空隙，使得赤泥的比表面積增加，在水介質中穩定性較好。在滿足強度要求的前提下，在燒結溫度為1200℃時可以制得綜合性能較好的多孔材料。不同的工藝和不同的造孔劑可以控制赤泥多孔材料的氣孔率：用有機泡沫浸漬法制得的材料氣孔率最大，可達72%，用煤炭粉作為造孔劑的多孔材料最大氣孔率可達64%。

在此基礎上，對赤泥多孔材料進行負載改性，并利用這些材料進行含聚乙烯醇（PVA）的模擬紡織污水處理、有色污水處理，飲用水中氟離子可降低到1.4ppm。這不僅可以開發赤泥的新用途，而且對于實現以廢治廢和節能減排的目標具有重要的意義。

5.2 產品技術指標

5.2.1 抗菌性能

六、脫堿赤泥路基材料技術

6.1 項目技術簡介

在最新版本的《國家重點支持的高新技術領域》中第七大類“資源與環境技術”的第三項“固體廢棄物的處理與綜合利用技術”的第二子項“工業固體廢棄物的資源綜合利用技術”明確提出“利用工業固體廢棄物生產復合材料、尾礦微晶材料、輕質建材、地膜、水泥替代物、工程結構制品等技術；電廠粉煤灰及煤礦矸石、冶金廢渣等廢棄物的資源回收與綜合利用技術；廢棄物資源化處理技術屬于國家重點支持的高新技術領域。”以上說明用赤泥尾礦生產赤泥路基材料屬于國家重點支持的高新技術領域。

赤泥路基膠凝材料可用工業廢渣包括石材廢料和尾礦尾砂、冶金爐渣、化工廢渣、粉煤灰和煤矸石及作為主要膠凝和增強輔料，匹配赤泥的反應活性，得到赤泥堿激發膠凝材料，并分別應用于鋁土礦渣基層、磷石膏赤泥穩定類基層、石灰、粉煤灰穩定赤泥基層、石灰赤泥穩定土基層，膠凝材料中拜耳法赤泥的添加量達到50%，達到二級公路水泥穩定土的抗壓要求（2.5-3Mpa）。生產過程不產生二次污染，原料產品本身也沒有所含有的危害人身健康的放射性和人為的有機化工物質污染，因此，利用赤泥尾礦生產赤泥路基材料具有巨大潛力，為解決環境污染和資源再生利用提供了重要途徑。

中國地質大學（北京）創新研究團隊采用室內試驗、理論分析，并依托公路鋪筑試驗路相結合的研究方法，通過對水泥石灰赤泥土混合料底基層、水泥赤泥級配碎石混合料基層材料組成、承載力特性、施工控制方法，對水泥赤泥級配碎石混合料基層材料配合比組成、路用性能分析及經濟性分析等方面的綜合分析研究，提出適合于部分地理環境路基的合理水泥石灰赤泥穩定土底基層、水泥赤泥穩定級配碎石混合料基層材料要求、配合比組成、施工質量控制等路面設計施工技術指標，以解決煉鋁廠附近大量工業廢渣赤泥的利用問題，使工業廢渣赤泥能很好的用于城市公路中，既有利于廢渣利用，又能降低公路工程造價。

6.2 產品技術指標

= 1 \* GB3 ① 無側限抗壓強度

在我國的基層研究中，采用無側限抗壓強度及剛度（模量）來進行評定，參照《公路土工試驗規程》JTJ051-93，確定其穩定性、安全性。

= 2 \* GB3 ② 收縮特性

收縮試驗采用機械法測定干燥收縮變形。采用的主要設備包括鋼制或鐵制的基座、測定變形量的千分表以及千分表架。

= 3 \* GB3 ③ 抗壓回彈模量： 參考JTGE51-2009-T0808公路工程無機結合料穩定材料試驗規程

6.3 市場前景及效益分析

赤泥路基材料主要涵蓋公路路基和鐵路路基兩個方面。赤泥路基材料是以赤泥為主，摻加其它活性成分經加工而成。活性成分盡量采用不缺乏的廉價材料，主要是工業廢渣。經過試驗研究，摻加部分磷石膏作為活性成分，提高了材料的凝固期或硬化期。同時，將鋁土礦渣磨成粉能大大提高其液壓活性，從而更有效地利用鋁土礦渣。

赤泥復配大量堆棄無用的工業廢渣制備成高價值的道路材料，通過研究和采用相適應的固化技術與筑路工藝將提高其路基要求相關性能，赤泥路基材料具有工藝簡單、成型方便、適應性強、重量輕、成本低的優點，避免了加工時大量切削、研磨、耗時、資源浪費嚴重、成本高的弊端，適應性強，應用范圍廣泛。使之滿足道路設計所要求的國家標準，具有廣闊的市場前景，同時也符合環保與基礎建設理念，使赤泥綜合利用達到一個新的階段。