匈牙利一家铝厂,一名工人在查看装有3000万吨红泥的池塘。2010年该池塘红泥的一次走漏构成10人逝世。图片来自:BELA SZANDELSZKY/《科学》
铝,有用且赋有魅力,从厨房箔纸、饮料罐到特斯拉跑车和飞机,用它制作的产品备受推重。这种银色的金属量大、价廉、质轻,且耐腐蚀,但它却有晦气的一面——赤泥。
这种棕赤色的泥浆是一种腐蚀性混合物,由富含金属和硅的氧化物混合而成,一般还含有少数的放射性元素和稀土元素,这是铝从矿石中被提炼后的残留物。在全世界内,约有30亿吨的赤泥被储存在巨大的废料池或枯燥的土堆中,使它成为地球上最丰厚的工业废料之一。铝厂每年会额定出产1.5亿吨铝。
但据《科学》报导,赤泥渐渐的变成了一些当地的费事。2010年,匈牙利一个废物池的土坝产生垮塌,两米高的赤泥倾注而出,掩埋了奥伊考镇,导致10人逝世、150人被化学物质严峻烧伤。即便赤泥仍被控制在原地,它的极高碱度也会浸透出来,污染地下水、邻近的河流和生态系统。
因为这些坏因的存在,以及对职业可持续发展监管压力的日益加大,促进全球尽力寻觅收回和再运用赤泥的办法。一些研讨人员在开发提取有价值的稀土金属的办法,还有人则把赤泥变成水泥或砖。
“这个范畴还有期望。”比利时鲁汶大学的机械工程师Yiannis Pontikes说。但希腊雅典国立技能大学的冶金工程师Efthymios Balomenos却表明,经济和商场方面的妨碍仍然存在,跟着监督管理的组织考虑采纳新的控制措施,“时间很急迫”。“到某个时间,咱们将不能再产生废料。因而,火急地需求做出改动。”
铝是最常见的可收回资料之一,迄今为止出产的一切铝中有75%仍在运用。但相关需求仍在不断增加。
铝的出产从挖掘铝土矿开端,这是一种富含氧化铝的岩石,其间也含有很多其他元素,包含硅、铁和钛。工人经过一系列的处理办法提取铝,包含化学腐蚀剂、热和电。因为铁的存在,剩余的物质一般是赤色的,但其切当成分会跟着区域矿石成分的不同而不同,使得最终的废料更难以处理。美国伍斯特理工学院资料科学家Brajendra Mishra说:“赤泥的成分改变如此之大,意味着一种溶剂不会起作用。”
一种好像可以见效的办法是挖掘赤泥,将其作为钪的来历,钪是一种用于强化金属合金的稀土金属。研讨人员最近发现,钪铝合金的强度比纯铝高40%。这让制作商们热切重视这种合金。例如,飞机制作商可以用它来制作更轻的铝结构,使飞机耗费燃油耗费更少。钪现在的价格是每公斤3500美元,因而人们有满足的动力去寻觅价格更低价的新质料。
其他办法旨在运用更多的废料。一种办法是运用一般含有40%到70%氧化铁的赤泥出产富含铁的水泥。全世界每年运用的水泥超越40亿吨,大多数都用在混凝土黏结剂。最常见的是由钙硅酸盐制成的硅酸盐水泥,它与水产生反响,构成一种坚固的基质。
2015年,新西兰研讨人员陈述称,经过向赤泥中参加一种叫作硅灰的常见水泥添加剂,再加上适量的铁,可以制作出与硅酸盐水泥硬度大致相同的水泥。Pontikes和搭档正在尽力扩展这些发现,经过开发“配方”,使制作商可以从很多不同铁浓度的赤泥中出产水泥。研讨小组期望赤泥可成为添加到水泥中的额定铁和催化硬化反响所需的碱性化合物的来历。