鋁是國民經濟發展和國防建設必不可少的戰略金屬材料，也是產量和消費量最大的有色金屬，廣泛應用于交通運輸、電力電子、建筑建材、航空航天、武器裝備、包裝等領域，與國民經濟的關聯度高達91%。氧化鋁作為生產金屬鋁的基礎原料，每生產1噸鋁大約消耗2噸氧化鋁，國民經濟的迅速發展直接拉動了對金屬鋁以及氧化鋁的需求。

赤泥是氧化鋁工業生產過程中產生的高堿性廢棄物,因其富含Fe2O3(20～50%) 呈紅褐色，而稱之為赤泥。赤泥顏色隨含鐵量不同而存在很大差異。在氧化鋁生產過程中，鋁土礦中的Al2O3組分進入溶液，而SiO2、Fe2O3、TiO2等雜質礦物以及添加劑石灰則通過反應以復雜化合物形式進入渣中形成赤泥，每生產1噸氧化鋁產生1.0～2.0噸赤泥。

迄今為止，全球積存的待處理赤泥超過30億噸，并以每年1.2億噸的速度遞增。因赤泥堿性強、鹽分含量高，污染物遷移風險大、自然風化過程慢、堆場生態重建難等，赤泥環境安全問題正嚴重威脅氧化鋁工業可持續發展。氧化鋁工業過程的赤泥減排和綜合利用已成為世界性難題，迄今國際上尚無切實可行的赤泥規模化處置方法。

赤泥堆存的環境安全問題  

根據氧化鋁生產工藝的不同，赤泥主要分為燒結法赤泥和拜耳法赤泥兩種。拜爾法是現代氧化鋁工業生產的普遍采用的工藝，但是拜爾法赤泥堿性強、鹽分含量高，綜合利用難度大，消納量小，大量外排赤泥以堆存為主。2010年匈牙利Ajkai Timfoldgyar氧化鋁廠赤泥堆場潰壩事件，100萬立方米赤泥外泄，流入多瑙河，造成“匈牙利史無前例的生態災難”。

我國是世界第一大氧化鋁生產國和消費國，產量占全球總產量的39%，消費量占世界消費量的45%，目前已建成世界最大的氧化鋁工業體系，年產生赤泥約7000萬噸。我國氧化鋁企業主要分布在河南、山西、山東、廣西、貴州、云南等省份，赤泥堆存影響的土地面積已達數百平方公里，近幾年在貴州貴陽、廣西靖西、山東聊城、山西交口、河南鄭州等地相繼發生了多起由于赤泥堆場引起的地下水和地表水污染事故，甚至誘發群體性事件。因此，開展氧化鋁工業過程赤泥減排技術研究、探索適宜的外排赤泥處置方式、加強赤泥堆場的環境治理和生態重建已成為國內外氧化鋁工業面臨的緊迫任務之一。

赤泥的處置和綜合利用  

幾十年來，世界各國一直將赤泥的惰性化處置和經濟利用列入優先研究主題，科研人員競相對此展開了大量的研究。不同國家和地區采取的赤泥處置方式差異較大，與氧化鋁企業所處地理環境條件相關。目前國際上采用赤泥處置方式有四種：(1)海底排放、(2)濕式堆存、(3)干式堆存、(4)生態修復。

燒結法赤泥堿和鐵含量低、CaO含量高，綜合利用率高，涉及有價金屬資源回收、建筑材料制備、環境修復材料、微晶玻璃研制、塑料熱穩定性改良、煙氣脫硫研究等方面。廣西氧化鋁企業外排赤泥鐵含量較高，在鐵回收方面取得明顯的效果;山西和山東的氧化鋁企業的燒結法赤泥則嘗試做建筑材料使用。然而， 拜爾法赤泥迄今尚無有效的處置方法。

中南大學、北京礦冶研究總院、中國科學院生態環境研究中心、中國科學院地理所、華中科技大學、華南農業大學等高校和科研單位的專家學者相繼開展赤泥土壤化過程、赤泥基質改良和赤泥堆場邊坡穩定的相關研究，篩選了磷石膏、生物質鋸末等一批改良劑，可在一定程度上改善赤泥的物理化學特性。國外赤泥基質改良的研究主要圍繞堿性調節、鹽分控制和基質培肥等方面，使改良后的赤泥具備植物生長的基本條件。用狗牙根干草覆蓋后，微生物產酸，pH值降至7;石膏可以降低赤泥中植物可利用性鋁含量，緩解鋁毒;接種磷酸鹽增溶劑后，赤泥pH值也明顯降低。國內外學者盡管在赤泥基質改良方面做了大量的研究，但僅限于堿性調控、營養供應、植物生長影響，未能從赤泥特殊的物理化學特性入手，開展赤泥成土過程研究，這將直接影響赤泥規模化處置技術的研發。

赤泥土壤化發生過程  

團聚體形成是赤泥成土過程的關鍵，在協調土壤水肥氣熱和維持土壤結構方面具有重要作用。團聚體結構是由土粒的多次凝聚和多次膠結形成的，與土壤肥力、土壤生物有關、植物根系切割等因素有關。國外科研人員發現赤泥堆存30年后，經過無人為干擾的自然風化，當地物種開始入侵堆場，赤泥的pH值、鈉含量、總鋁含量明顯降低，有機質含量增加，形成一種類似土壤的生長介質。赤泥改良12年后，開始形成半自然化的土壤，微生物種類和數量明顯增多，而且發現有植被生長的赤泥堆場物理化學特性明顯改善、團聚體穩定性提高。

針對現行氧化鋁工業生產體系赤泥產生量大、綜合利用率低、環境風險大的問題， 首先應開展不同堆存年代赤泥堆場的物理結構、化學特性和生物群落狀況研究，闡明環境因子對赤泥土壤化發生和演化過程的影響，建立赤泥土壤化可行性診斷體系；研究赤泥顆粒的粘結團聚過程和切割造型過程，提出赤泥堆場土壤化過程的物理化學特性調控方法，篩選適宜的耐性植物，探討不同植物的組合模式，提出赤泥堆場植物生態配置模式;建立赤泥土壤化處置技術示范工程，開展赤泥土壤化過程的環境風險評估，實施赤泥堆場環境風險防控與環境監管。

未來赤泥生態化處置技術研究方向  

綜述國內外赤泥生態化處置研究存在的問題，今后的研究方向應圍繞八個方面開展： (1) 赤泥自然風化過程中的土壤發生特性；(2) 赤泥土壤化發生過程中的成土因素； (3) 赤泥堆場土壤發生過程的可行性診斷； (4) 赤泥土壤化過程中的脫堿和脫鹽作用； (5) 耐性植物和耐性微生物的篩選與定植(殖)；(6) 赤泥土壤化過程中團聚體的形成與調控機制； (7) 赤泥土壤化過程中腐殖化和人為土壤熟化作用; (8) 赤泥土壤化過程的環境風險和污染控制。