致命红泥会萃，科学如何支招？

 
 
致命红泥会萃，科学如何支招？  
提炼铝所带来的赤泥成为全球储量最高的家产废物之一  

匈牙利一家铝厂，一名工人在查抄装有3000万吨红泥的池塘。2010年该池塘红泥的一次泄漏造成10人灭亡。图片来历：BELA SZANDELSZKY/《科学》

铝，实用且富有魅力，从厨房箔纸、饮料罐到特斯拉跑车和飞机，用它制造的产物备受推崇。这种银色的金属量大、价廉、质轻，且耐腐化，但它却有倒霉的一面——赤泥。

这种棕赤色的泥浆是一种腐化性殽杂物，由富含金属和硅的氧化物殽杂而成，凡是还含有少量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。在全球范畴内，约有30亿吨的赤泥被储存在庞大的废物池或干燥的土堆中，使它成为地球上最富厚的家产废物之一。铝厂每年会特别出产1.5亿吨铝。

但据《科学》报道，赤泥已经成为一些处所的贫苦。2010年，匈牙利一个废料池的土坝产生垮塌，两米高的赤泥倾泻而出，掩埋了奥伊考镇，导致10人灭亡、150人被化学物质严重烧伤。纵然赤泥仍被节制在原地，它的极高碱度也会渗透出来，污染地下水、四周的河道和生态系统。

因为这些倒霉因素的存在，以及对行业可一连成长禁锢压力的日益加大，促使全球尽力寻找接纳和再操作赤泥的要领。一些研究人员在开拓提取有代价的稀土金属的要领，尚有人则把赤泥酿成水泥或砖。

“这个规模尚有但愿。”比利时鲁汶大学的机器工程师Yiannis Pontikes说。但希腊雅典国立技能大学的冶金工程师Efthymios Balomenos却暗示，经济和市场方面的障碍依然存在，跟着禁锢机构思量采纳新的节制法子，“时间很是紧要”。“到某个时刻，我们将不能再发生废物。因此，急切需要做出改变。”

铝是最常见的可接纳质料之一，迄今为止出产的所有铝中有75%仍在利用。但相关需求仍在不绝增长。

铝的出产从开采铝土矿开始，这是一种富含氧化铝的岩石，个中也含有大量其他元素，包罗硅、铁和钛。工人通过一系列的处理惩罚要领提取铝，包罗化学腐化剂、热和电。由于铁的存在，剩下的物质凡是是赤色的，但其确切身分会跟着地域矿石身分的差异而差异，使得最后的废物更难以处理惩罚。美国伍斯特理工学院质料科学家Brajendra Mishra说：“赤泥的身分变革如此之大，意味着一种溶剂不会起浸染。”

一种好像可以奏效的要领是开采赤泥，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。研究人员最近发明，钪铝合金的强度比纯铝高40%。这让制造商们热切存眷这种合金。譬喻，飞机制造商可以用它来制造更轻的铝框架，使飞机耗损燃油耗损更少。钪今朝的价值是每公斤3500美元，因此人们有足够的动力去寻找价值更低廉的新原料。

其他要领旨在操作更多的废物。一种要领是操作凡是含有40%到70%氧化铁的赤泥出产富含铁的水泥。全世界每年利用的水泥高出40亿吨，主要用于混凝土黏结剂。最常见的是由钙硅酸盐制成的硅酸盐水泥，它与水产生回响，形成一种坚固的基质。

2015年，新西兰研究人员陈诉称，通过向赤泥中插手一种叫作硅灰的常见水泥添加剂，再加上适量的铁，可以制造出与硅酸盐水泥硬度大抵沟通的水泥。Pontikes和同事正在尽力扩展这些发明，通过开拓“配方”，使制造商可以或许从大量差异铁浓度的赤泥中出产水泥。研究小组但愿赤泥可以或许成为添加到水泥中的特别铁和催化硬化回响所需的碱性化合物的来历。

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doi:10.1126/science.abe4252