記者 周思同 華 凌
站在霧氣迷蒙的山巔遠望,地平線將景色切成涇渭分明的兩塊,上方是青翠的群山,下方是大片磚紅色的地塊,波浪般的沙痕在地塊上起伏,像潮汐褪去后的沙灘——這是記者走訪北方某市氧化鋁企業時所看見的赤泥堆場。
大地上的這一抹磚紅,是眾多以鋁為支柱產業的城市的“難言之隱”。作為氧化鋁生產過程中排放的大宗工業固體廢棄物,赤泥與鋁的產生如影隨形。每生產1噸氧化鋁,就會產生1.1噸以上的赤泥。
自2001年首次成為世界第一大原鋁生產國以來,我國鋁產量常年位于世界首位。與之相對的,是國內新增赤泥量已連續多年突破1億噸。有專家預測,截至2025年底,全國赤泥累計堆存超過16億噸。在山西、山東、河南、廣西等鋁業主產區,赤泥治理已成為城市產業發展與生態保護中無法忽視的“包袱”。
多重瓶頸制約大規模消納
作為大宗固廢,赤泥的紅色外觀來自它包含的大量氧化鐵。除此以外,氧化鋁、二氧化硅、氧化鈣等同樣是其核心成分。根據原材料鋁土礦與生產工藝的不同,鉀、鉻、釩、砷等微量元素及放射性元素也常常出現在其中。
赤泥治理難的根源,便藏在這份“大雜燴”的成分表里。
“赤泥成分的復雜性,增加了消納技術研發和應用的難度。”中鋁股份山西華興鋁業有限公司(以下簡稱“中鋁華興”)科技創新部經理楊桐介紹,因鋁土礦原材料來源、生產工藝不同,赤泥中的化學組成亦有顯著差異,成分組成的多樣性使得單一的消納技術難以適配所有類型的赤泥。“同一套技術,用在鋁土礦來源不同的赤泥上,取得的效果可能完全不同。這直接制約了技術的規模化應用。”楊桐說。
赤泥成分不僅復雜,還摻雜著妨礙治理的“搗蛋鬼”。“未處理的赤泥含有大量游離和結合態堿,pH值普遍在10—12.5,屬于強堿性一般固廢。傳統脫鈉固堿技術用在建材等場景中,會出現泛堿破壞結構的現象,帶來諸多隱患。”楊桐介紹,研究數據表明,赤泥摻雜量超過15%的水泥制品,28天抗壓強度下降30%,且凍融循環后表面剝落率增加5倍。
針對這一問題,目前雖已有赤泥脫堿工藝,但流程較繁瑣且需要大量試劑,不僅成本高,而且在中和過程中可能活化砷、鉛等有害元素,導致處理后赤泥有害元素的浸出濃度超過一般工業廢物標準。
除了技術瓶頸,政策保障不足也是制約赤泥消納的重要原因。多位受訪專家表示,赤泥治理項目普遍存在立項難、周期長特點,難以獲得足夠的政策支持,削弱了企業開展赤泥綜合利用的動力。在采訪中,多位企業負責人表示,現行政策對開展相關項目的企業補貼力度不夠,也缺少科研技改容錯機制,導致赤泥利用項目經濟效益不高,企業在成本限制下不得不轉向傳統的堆存處理。
用堆存法處理赤泥,價格可低至15—30元/噸。但與低價同行的,是巨大的生態與安全隱患。若堆場防護不到位,堿性物質與重金屬會隨雨水淋溶滲入土壤和地下水,造成不可逆的生態破壞。同時,赤泥堆存庫還存在潰壩風險,一旦發生事故,將對周邊居民生命財產安全造成巨大威脅。
多種路徑尋找“安身之處”
驅車走在國道207復線,灰黑的路面從車輪下飛速向后延伸。若不仔細看,很難發現這路途當中,夾著一段500余米的特殊道路。
這段國道的路基材料是由山西中科泓源環保科技有限公司(以下簡稱“中科泓源”)和北京科技大學研究團隊利用赤泥、粉煤灰、煤矸石等固廢制成的。它也是各地探索赤泥回收利用的一個縮影。中科泓源總經理任曉明介紹,道路已完工7年,目前道路狀態良好,路基指標過關。該路基材料的“秘密武器”,就是多固廢協同利用機制。
“各類固廢材料有其自身的短板和優勢。以赤泥和粉煤灰為例,赤泥憑借自身強堿性組分,激活粉煤灰潛在火山灰活性,二者水化生成膠凝產物,復配形成固結性能優良的固廢基復合膠凝材料,實現多種固廢協同消納。”任曉明說。
然而,這條技術突破之路并非一帆風順。
“多固廢協同的關鍵是精確配比,就如同和面。但在實驗室里,材料配比、環境條件、添加數量均可精確控制。一旦進入大規模應用,我們拿到的‘面粉’往往是不同品牌的,粗細不勻、干濕程度不一樣。如果按照實驗室的比例,做出的產品不是稀就是稠,物料過于潮濕會粘黏設備,過于干燥則會揚塵,最終影響產品性能。”任曉明說。
為了能精確處理這些紅色“面粉”,中科泓源開展集智攻關。在配方上,團隊最終摒棄了業內通用的烘干法,轉而使用濕赤泥拌和方法:先檢測物料含水率,再通過各物料“體積比”進行復配;經過一定時間的陳化預處理工藝,讓赤泥、粉煤灰水分分布均勻。完成這一系列流程后,再進入二次破碎篩分的處理環節。
在工程處理階段,他們“見招拆招”。“以噸為單位的物料放在大型生產設備上,就如同‘用搟面杖夾豌豆’,是對工藝和設備的雙重考驗。”任曉明說,針對黏料、揚塵等生產問題,團隊多次優化設備,并將赤泥與粉煤灰的配比精度控制在5%以內。
如今,這一技術已在山西陽泉落地,當地時產300噸至500噸路基材料生產線和年產30萬噸固廢免燒建筑砌塊全自動生產線均以此為基礎。據估計,項目全部投用后,年綜合利用赤泥、煤矸石、CFB粉煤灰等固廢總量可達200萬噸。任曉明告訴記者,后續公司還將與高校合作,嘗試赤泥與其他物料進一步混合處理的路線,拓寬固廢協同利用的應用面,實現從“減量化”向“高值化”發展的轉變。
與多固廢協同的“加法”處理不同,中鋁華興則探索了赤泥選鐵的“減法”路徑,即去除赤泥中的其他雜質,提取可供利用的鐵成分。
中鋁華興赤泥綜合利用技術科科長溫亞平告訴記者,公司選取這一技術路線,主要是考慮到山西本地鋼鐵產業需求旺盛、下游鋼鐵企業集聚的區位優勢,可實現鐵精礦的本地消納。“但項目實施初期,由于技術限制,提取出的鐵精礦品位不足、產量偏低,產品銷路并不好,每噸售價甚至不到100元。”
問題根源在于赤泥的“先天不足”。“我國鋁土礦以一水硬鋁石為主,磁鐵礦含量較低。若利用傳統的磁選方法,很難提取出有效成分,從而制約了提鐵含量及鐵礦產品的品位。”溫亞平說。
針對原有設備分選效率低的問題,公司組織技術團隊對提鐵生產流程實施三級改造,重點優化了磁選機、旋流器等核心設備,通過旋轉離心作用分離粗細顆粒,并選取大顆粒物料進行磁選,使鐵礦品位提升10%以上,產量提升近一倍。
類似的技術在各地逐步示范落地,但與赤泥龐大的產生量相比,消納規模仍顯不足。想要真正減少赤泥數量,還需從源頭到末端多管齊下。
“目前,行業已提出了‘源頭減量、過程控制、末端資源化’的體系化思路,氧化鋁企業需樹立‘赤泥也是產品’理念,從礦石均化開始,關注重金屬及放射性元素含量;優化生產工藝,提高氧化鋁溶出率,減少赤泥產生量,為下游利用創造條件。”中國有色金屬工業協會赤泥綜合利用推進辦公室常務副主任曾慶猛表示。
據介紹,中南大學聯合多家科研單位推進的“鋁土礦拜耳法溶出赤泥源頭減量技術及大規模示范”,實現了外排赤泥減量30%以上;廣西田東錦鑫化工有限公司通過在鋁土礦溶出體系中加入氧化劑,促進鐵礦物與鋁硅礦物的分離,有利于下游赤泥選鐵;云南文山鋁業有限公司打造“強化溶出源頭減量—鈉鐵鋁鈣多組分回收—建材化終端處置”赤泥綜合利用模式,使赤泥綜合利用率遠超行業平均水平……這些新技術新方法,正在不斷拓展赤泥綜合利用的應用空間,為其尋找新的安放之處。
多方聯動構建產業新格局
2014年,《干法赤泥堆場設計規范》填補我國工程標準空白。2021年,《“十四五”工業綠色發展規劃》將赤泥綜合利用列為重點任務。2024年,工業和信息化部等六部門聯合印發《赤泥綜合利用行動方案》,明確提出“到2027年,新增赤泥綜合利用率達到15%;到2030年,新增赤泥綜合利用率達到25%”的治理目標。經過十數年的政策演進,我國赤泥治理已進入了從單點規范到系統布局、從末端處置到全鏈條資源化的新階段。
“作為鋁工業大國,我國赤泥綜合利用率已從2021年的5.5%升至2025年的14%。”曾慶猛表示,要實現行動方案提出的治理目標,還需進一步發揮政、產、學、研等多方作用,搭建跨部門、跨區域的協同治理平臺,推動鋁企業與建材、冶金、環保等行業形成常態化對接機制。
在破解技術瓶頸方面,要充分釋放企業和相關科研單位的創新活力。楊桐建議,將赤泥綜合利用關鍵技術研發納入國家和地方科技計劃,鼓勵企業及科研單位將科研成果轉化為實際生產力。對成功實現成果轉化的項目,給予資金支持、稅收優惠等政策傾斜,提高科研人員和企業參與成果轉化的積極性。
鋁產業密集區是多固廢協同的天然試驗場。楊桐提出,針對山西、廣西、山東等鋁重點產區,依托當地氧化鋁產業集群,構建“氧化鋁生產—赤泥消納—資源化利用”一體化的產業園區,鼓勵赤泥產生地和消納地建立合作機制,實現赤泥的就近消納和資源化利用。
在政策落地方面,由于赤泥本身成分復雜、不同地域產業基礎差異大,治理切忌“一刀切”。曾慶猛提出,赤泥治理須堅持“一企一策、因地制宜”,結合區域資源、環境、產業情況等制定個性化方案,按照“誰產生誰治理,誰利用誰受益”原則,落實氧化鋁企業赤泥治理主體責任。《赤泥綜合利用行動方案》提出“強化落實氧化鋁企業主體責任,鼓勵探索‘產用掛鉤’等方式”。業內專家建議,各地可借鑒貴州磷石膏產業“以渣定產”的政策經驗,將企業產能與固廢消納掛鉤,根據赤泥消納量決定企業可啟用的產能規模,進一步壓實氧化鋁企業主體責任,推動企業承擔赤泥治理責任。
針對治理過程中資金支持不足等問題,任曉明建議,在赤泥集中地區,政府加大投入力度,出臺本地赤泥利用專項扶持政策,建設赤泥綜合利用產業化示范工程,吸引技術、企業資源集聚,帶動技術的推廣應用。
赤泥治理不僅是技術問題,更是產業生態重構的過程。曾慶猛表示,唯有將技術創新、政策引導、市場機制與區域協同深度融合,方能將這一抹“磚紅”從生態負擔轉化為可循環利用的綠色寶藏。
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