一、利用的紧迫性
赤泥是氧化铝生产过程中排放的一种工业固体废弃物。根据2017年最新统计数据显示,我国赤泥的年排放量已经超过1.2亿吨,累计堆存量约5亿吨。截至目前,山东省赤泥的堆存量超过2亿吨,占地超过2万亩,每年新增赤泥排放量约4000万吨,然而赤泥的综合利用率不足1%。
赤泥的大量堆存,既占用大量土地,浪费资源,又造成严重的环境污染隐患,已成为制约我国生态文明建设的一个严峻问题。因此,最大限度的减少赤泥堆存和危害,实现多渠道、大规模的资源化利用已迫在眉睫。
将赤泥规模化应用于我省公路建设,山东省建设绿色交通运输体系的重点领域意义重大、亮点突出。赤泥的规模化路用可实现赤泥的大规模消耗,不产生二次污染、减少赤泥堆存对环境的影响,节约大量土地资源,并将由实验室研发出的新技术、新产品培育发展成为新产业、新动能,将有效解决目前赤泥堆存面临的困难局面,促进铝产业健康绿色发展,推动我国生态文明建设。
二、赤泥资源化利用可行性
山东省交通科学研究院经过五年的科研攻关,突破赤泥工程应用的工程技术及污染控制瓶颈问题。
1、工程质量可行性
为推动赤泥的大规模综合利用,已在道路工程中采用改性固化赤泥路用材料示范工程,通过工程质量检、力学特性检测测达到了工程质量技术要求。经改性固化后的赤泥路用材料赤泥利用率不低于92%,并经过了试验场、试验段、示范工程、实体工程的跟踪监测。山东省交通科学研究院主编的山东省地方标准《公路工程赤泥(拜耳法)应用技术规程》与中国工程建筑协会标准《赤泥路基设计与施工技术规程》已完成立项和初稿编制。
2、环境保护可行性
为确保在环境安全的前提下推进赤泥综合利用,在示范工程中设置了传统材料和赤泥材料对比试验段,分别设置了渗滤液采集器、监测井监测赤泥中污染物的溶出情况,定期采样检测。经过1年多的监测,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。
长期跟踪监测结果表明,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。通过对赤泥路用示范工程填筑施工完成的赤泥路用材料取样检测污染物浸出浓度,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6~10万吨、每公里市政道路可消纳赤泥2~5万吨。
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的赤泥堆存费用,减少上万亩的土地占用。
三、赤泥路用示范工程
目前以赤泥为代表的大宗工业固体废物的综合利用工艺路线复杂、投资大、能耗高、成本高,且利用量较少,难以应用于工业化生产和彻底解决固体废物的环境污染问题。同时,赤泥的物理力学性质、颗粒组成、化学成分等能够满足道路材料的适用性要求,并且已有用作路基填料、路面基层材料甚至路面面层材料的实验性应用报道。因此,将赤泥大规模应用于公路工程建设中,不仅可以变废为宝,而且废渣处理量大、工艺简单、操作方便,工业生产成本低,是目前实现大量消耗及无污染排放赤泥等大宗工业固体废物的最有效途径之一。
济青高速公路公路两侧十公里范围之内堆积着接近1.5吨赤泥,改扩建工程为了加大新技术、新材料的推广应用和关键技术的研究创新,建设“耐久扩建、资源利用、节能环保”的现代化高速公路,切实解决改扩建工程设计、建设、管理、运营过程中的各种问题,针对交通部绿色科技示范工程的实施,开展了赤泥的资源化路用科技成果推广应用。
作为交通运输部绿色科技示范工程,济青高速公路改扩建工程在路基上采用改性拜耳法赤泥进行路床填筑,经专用改性固化剂(CPS-12)处理之后,采用路拌法直接用于路床的分层填筑施工,每层厚度为20cm。根据后期试验检测与环境影响监测,赤泥路床的路用指标和污染性控制指标完全满足设计与国家相关规范要求。实施效果优良,各项路用指标良好,赤泥路基未对周围环境造成任何影响,取得了良好的经济效益和社会效益。
本次拜耳法赤泥在济青高速改扩建工程建设中的应用,作为世界第一次将赤泥应用于高速公路建设,为赤泥规模化应用技术进行了新的探索,使赤泥综合利用达到一个新的阶段。为赤泥的无害化、规模化利用提供有效途径,能有效解决赤泥无害化处理处置的难题,解决赤泥大量堆存带来的环保、安全隐患,同时节约工程建设消耗及赤泥堆存占用的大量土地资源,可有效解决铝产业发展的瓶颈问题,促进铝产业健康绿色发展,该技术具有显著的社会、经济和环境效益,资源化应用前景广阔。
赤泥路用绿色科技示范工程将赤泥应用于山东省绿色交通建设,对“生态山东”建设具有极高的战略意义,不仅可以引领全国甚至全世界赤泥利用,而且对有效解决我省交通运输绿色发展问题,在实践中将“绿水青山就是金山银山”化为生动的现实。
四、赤泥绿色科技示范工程实施照片