赤泥废弃物如何变水泥？

  在山东省茌平县，铝加工产业一直是当地的支柱产业之一。在制铝工业中，提取氧化铝排出的污染性废渣赤泥一直因没有妥善的处理处置办法，堆存量逐年增加，不仅占用土地，而且存在严重的污染隐患。“赤泥综合利用是世界难题，过去虽有相关技术，但是利用量少，没有解决根本性问题。”山东省环保厅副厅长谢锋表示。

  近日，由山东大学、信发集团有限公司和山东茌平县信发盛吉处理有限公司共同研发的以利用赤泥等工业固废制备硫铝酸盐型水泥技术获得认可。

  由中国工程院院士、浙江大学教授岑可法、硫铝酸盐胶凝材料权威专家原国家建材局局长王燕谋、济南大学校长程新教授组成的鉴定专家委员会认为，结合利用赤泥、脱硫石膏等大宗工业固废制备硫铝酸盐型胶凝材料技术，利废量大、产品性能高、成本低，是赤泥、脱硫石膏等大宗工业固废大规模综合利用的有效途径之一。

  从实验室转向连续生产

  据茌平信发盛吉赤泥处理有限公司总经理田伟介绍，硫铝酸盐型水泥以硫铝酸钙、硅酸二钙和铁相为主要矿物成分，在制备时限制条件较多。“要求有硫酸钙，原料中铝硅比尽量高，此外，钙的比例要求低于普通硅酸盐水泥。”

  田伟表示，这些要求脱碱赤泥和脱硫石膏正好完全具备，但由于脱碱赤泥是新生事物，而硫铝酸盐水泥属于特种胶凝材料，迄今还没有任何相同构思的技术尝试。

  “为此，我们首先开展了一系列的尝试性试验工作。”田伟告诉记者，在技术研发中，他们以信发集团所产生的脱碱赤泥、原浆赤泥和除铁赤泥为主要对象，通过山东大学实验室高温煅烧炉和1kg/h的小型回转炉上反复试验，终于证明以赤泥+脱硫石膏为主原料，辅以粉煤灰、石灰石等原料校正，可以在1300℃左右煅烧出以硫铝酸钙、硅酸二钙和铁相为主要矿物的硫铝酸盐型胶凝材料，同时确认了技术在制备硅酸盐型胶凝材料的优势，即不受赤泥中高铁含量的限制，使用比例高达30%～60%。

  “与此同时，通过开发通用配料程序，我们还实现了利用任意固废原料制备硫铝酸盐胶凝材料的快速配料优化，可在最短的时间内确定适宜具有任意化学成分的固废的优化配料比例，无需开展大量反复试验来摸排元素匹配、煅烧温度等的优化参数。”田伟说到。

  田伟还介绍，通过先后利用铝灰、脱铝渣、电石渣、湿排粉煤灰、磷石膏、氟石膏等多种当地工业固废，在一条100kg/h回转窑系统上开展的无数次中试试验，证实这一技术对各种固废资源的广泛适用性。

  由于固废原料的性质差异大，赤泥、脱硫石膏、电石渣等原料水分含量可高达30%～60%，若采用常规的烘干—粉磨工艺，则原料须分别干燥，不但能耗高而且工艺难实施。为此，山东大学与盛吉赤泥处理有限公司又经过不断的论证与尝试，研发出适宜原料高水分特性的“湿法粉磨—均化—压滤”生料制备工艺。

  “这一工艺既实现了生料的高质量均化，又使原料的总水分通过机械压滤得以下降，还能降低生料的氯含量;与原料直接烘干处理相比，虽然是先加水再脱水的过程，却节约了能耗。” 山东大学燃煤污染物减排国家工程实验室副主任王文龙教授告诉记者。

  王文龙还对记者介绍说：“这一创新性工艺的实践成果，使工业生产线得以贯通，具备了工业生产的条件。 最终，我们利用赤泥、脱硫石膏、铝灰和电石渣4种工业固废，在一条1000t/d的回转窑生产线上实现了硫铝酸盐胶凝材料熟料的连续生产，截至目前已累计生产5000多吨。”

  协同处置固废的又一创新

  在山东省水泥质量监督检验站于今年初出具的检验报告上，由茌平信发盛吉赤泥处理有限公司委托检验的硫铝酸盐水泥样品，依据GB20472-2006标准检验为合格品。在建筑材料放射性核素检验报告中，委托检验的快硬硫铝酸盐水泥所检样品中天然放射性核素镭—226、钍—323、钾—40的放射性比活度符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》标准3.1条的要求，其产销与使用范围不受限制。

  济南泉鑫建材有限公司将这一新型水泥熟料与硅酸盐水泥熟料进行了配合应用的尝试与实践，发现具有良好的胶凝特性，非常具有推广应用价值。

  岑可法院士告诉记者：“结合利用赤泥、脱硫石膏等大宗工业固废制备硫铝酸盐型胶凝材料，实现了疑难固废的综合利用，而且应用情况很好，这对水泥行业是一项创新。”

  吃废量大 成本低

  据介绍，这一技术吃废量大，赤泥的用量占比可达30%～60%，脱硫石膏10%～20%，铝灰10%～30%，电石渣20%～40%。“只有制备硫铝酸盐型胶凝材料，才能实现如此高比例赤泥的利用，并克服赤泥高铁含量的限制。

  此外，固废原料成本低，在特定工业园区可趋近于零;原料多为粉状物料，粉磨能耗低;最佳煅烧温度仅为1250℃～1300℃，比普通硅酸盐水泥生产低约150℃～200℃。”王文龙透露，未来将着手开展300万吨/年硫铝酸盐胶凝材料生产项目的立项、设计与实施，力争使结合利用大宗工业固废制备硫铝酸盐胶凝材料技术发展为固废大规模资源化利用的有效方式，推动社会的循环发展。