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從根本上解決赤泥的大規(guī)模低成本無害化和資源化
中低品位鋁土礦如何有效利用一直是我國氧化鋁工業(yè)的技術(shù)瓶頸難題，為解決這一難題，東北大學教授張廷安帶領(lǐng)團隊從改變赤泥中平衡固相結(jié)構(gòu)出發(fā)，經(jīng)過10幾年的潛心研究，提出了理論上不含堿、不含鋁的新型結(jié)構(gòu)的赤泥，不僅從理論上擺脫了拜耳法生產(chǎn)氧化鋁對鋁土礦鋁硅比品位的限制，實現(xiàn)了利用低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁。而且，實現(xiàn)大幅度降低赤泥中鈉和鋁的含量，從根本上解決了赤泥的大規(guī)模、低成本無害化和資源化，使氧化鋁生產(chǎn)擁有了顛覆性技術(shù)。
我們知道，氧化鋁是生產(chǎn)金屬鋁的基礎(chǔ)原料，也在陶瓷、醫(yī)藥、電子、機械等行業(yè)用作有機反應催化劑、研磨劑、拋光劑、耐火材料等，與國民經(jīng)濟的關(guān)聯(lián)度高達90%以上。我國氧化鋁產(chǎn)量每年約5000萬噸，約占世界的50%，是全球最大的氧化鋁生產(chǎn)國。對氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新和突破顯得尤為重要。傳統(tǒng)的生產(chǎn)氧化鋁的拜耳法（目前95%以上氧化鋁生產(chǎn)都是采用拜爾法生產(chǎn)）存在兩個基本缺陷：一是對鋁土礦的品位要求高，二是產(chǎn)生大量高堿性赤泥。其中，平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁，附帶產(chǎn)生1~2噸赤泥，且赤泥因無經(jīng)濟可行的利用方法而建壩堆存。赤泥的綜合利用是制約氧化鋁工業(yè)健康發(fā)展的世界性難題，目前全球堆存量已超過30億噸，中國堆存量超過4億噸，不但危害環(huán)境，而且占據(jù)大量土地。
我國鋁土礦資源70%屬于中低品位礦，大量需要進口，對外依賴度達50%以上。目前，該技術(shù)形成的“大規(guī)模低成本無害化處理拜耳法赤泥技術(shù)”、“鈣化-碳化法高效利用中低品位鋁土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁技術(shù)”2015年9月通過中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的技術(shù)鑒定，一致認為兩項技術(shù)均達到國際領(lǐng)先水平。
在技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，兩項技術(shù)還在工業(yè)上進行了廣泛實踐。包括在赤泥出口直接進行高效、清潔利用；開發(fā)了鈣化與碳化反應裝置，建立了擴試示范系統(tǒng)等，為該技術(shù)的工業(yè)化提供了裝備基礎(chǔ)。
技術(shù)的研發(fā)成功對我國的氧化鋁工業(yè)具有重大意義，相當于可使我國鋁土礦資源擴大2~3倍，延長鋁土礦使用年限30年以上，可擺脫氧化鋁工業(yè)對鋁土礦進口的依賴。使用該技術(shù)處理中低品位鋁土礦，每生產(chǎn)1噸氧化鋁成本較現(xiàn)有方法降低400~500元；應用該技術(shù)處理拜爾法赤泥可使其中的堿含量由4%~6%降低0.12%~ 0.20%，可直接用作水泥工業(yè)原料或土壤化處理。處理1噸赤泥經(jīng)濟效益可達150元以上，節(jié)省赤泥堆場維護費用6000萬元/年以上。如果我國普遍采用該技術(shù)，氧化鋁生產(chǎn)每年額外可獲得經(jīng)濟效益數(shù)百億元，如現(xiàn)有的拜耳法赤泥全部采用該方法處理，則可以產(chǎn)生經(jīng)濟效益近千億元，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
目前，兩項技術(shù)發(fā)明形成了15項發(fā)明專利，并在美國、歐盟、澳大利亞和俄羅斯四個國家申報了國際發(fā)明專利，并獲得2015年度中國國際經(jīng)濟交流中心與保爾森基金會聯(lián)合頒發(fā)的“2015年可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃項目”國際獎。（豆志河）