限制赤泥综合利用的主要因素有碱性、重金属毒性、放射性。高温热处理是能够有效控制这三个因素的重要方法之一。本课题通过对赤泥原料及其烧结制品进行研究,探索合适的配比与烧结温度对其中的碱性、重金属毒性、放射性进行优化控制。一方面实验探究了烧结温度对赤泥各项材料化属性的影响,另一方面实验对赤泥烧结制品中碱性、重金属毒性、放射性在实际应用环境中的环境安全性进行了探索。对拜耳法赤泥、烧结法赤泥在不同温度下烧结,分析了两种赤泥高温处理后的物相组成、微观形貌以及化学成分的变化,以分析赤泥在烧结制品领域应用的可行性。结果发现:两种赤泥中矿物相组成比较复杂,在热处理过程中会形成钙铝黄长石、硅酸三钙、硅酸二钙、霞石,这是赤泥烧结后强度的主要来源。拜耳法和烧结法赤泥在加热过程中主要的烧失量来自水的蒸发与碳酸钙的分解,同时两者在高温下易挥发的物质含量低,热处理过程中不会对空气造成二次污染。拜耳法赤泥中碱性物质含量较高,具有较低的熔融温度,烧结过程能在较低温度下产生液相,相比于烧结法赤泥更适合用于烧结制品。使用去离子水对拜耳法赤泥进行碱性的溶出实验,发现原始赤泥中的不可溶性碱以霞石、钠长石为主,可溶性碱主要是水合氢氧化钠以及部分水合钠沸石,可溶性碱占原始赤泥总碱量的25%。高温下的玻化反应对赤泥中碱物质稳定起主要作用,1150℃烧结的赤泥中可溶性碱含量可降至0.39%,而相比于未加助剂的样品,适量的添加剂可使碱固化率提高45%,样品180d时的浸取液p H值能够控制在8.5以下,满足国家地表水质量标准中Ⅰ类水的规定,高温热处理及助剂的加入完全可以实现对赤泥的免脱碱资源化利用。赤泥在高温下发生的玻化反应不仅能够稳定碱物质,同样能够使重金属含量得到有效控制,对样品进行连续静态溶出,并对浸取液进行ICP检测发现:1150℃下添加30%添加剂的赤泥样品对重金属固化效果最好,重金属溶出含量最低。受物理传输过程中扩散与表面冲刷的作用,赤泥重金属集中于浸泡前期释放。赤泥烧结制品经浸泡270 d后,各项元素的累计溶出含量符合国家地表水质量标准中Ⅲ类水的规定标准。拜耳法赤泥是由极细小的一次颗粒组成的胶凝团聚体,而高温会破坏原始赤泥的团聚结构,造成部分被包裹的放射性核素被释放,同时高温使得放射性核素发生浓缩富集,引起放射性水平的提高,导致预烧赤泥的放射性相比原始赤泥的放射性有显著提高。当温度持续升高时,高温下产生的玻璃相对放射性核素进行包裹固化,放射性不再明显改变。加入添加剂制成烧结砖后,烧结砖的放射性相比预烧赤泥的放射性屏蔽率可达15%;外加5%硫酸钡后,钡元素与赤铁矿反应生成铁酸钡对内照射指数的屏蔽率最高可达33.9%,对外照射指数的屏蔽率可达21.7%;继续添加硫酸钡时,铁酸钡导致玻璃相减少,基体对放射性核素的固化作用减弱,放射性屏蔽效果反而降低,5%的硫酸钡添加量可以实现放射性屏蔽效率最大化,所制得的赤泥烧结砖放射性符合国家建筑材料放射性核素限量标准中的B类装饰材料规范。