摘要：電解鋁二次鋁灰是一種危險(xiǎn)廢物，含有大量氟化物、氰化物、碳化鋁、氮化鋁等有毒有害物質(zhì)，對其處理一直是電解鋁行業(yè)的研究的熱點(diǎn)。
傳統(tǒng)的填埋和堆存方式已經(jīng)被明令禁止，針對二次鋁灰的處理，業(yè)內(nèi)開發(fā)出了多項(xiàng)工藝技術(shù)，本文針對二次鋁灰現(xiàn)有的工藝技術(shù)和處置項(xiàng)目進(jìn)行了深入分析，并分析了二次鋁灰處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。
鋁灰是電解鋁或二次鋁在熔鑄爐中浮于鋁液表面的灰渣，主要由鋁液中的不熔夾雜、澄清劑、鋁液氧化生成的氧化鋁等構(gòu)成，具有保溫和防止鋁液氧化的作用。
熔鑄過程會(huì)定期扒出灰渣被稱為一次鋁灰，一次鋁灰中金屬鋁含量在70~80%，通常采用炒灰或壓榨等方法回收鋁灰中的金屬鋁，灰渣冷卻后進(jìn)一步細(xì)磨篩分出鋁顆粒，得到的細(xì)灰即為二次鋁灰。
二次鋁灰會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害
不同原料熔鑄過程產(chǎn)生的二次鋁灰化學(xué)成分不同，電解鋁熔鑄過程產(chǎn)生的二次鋁灰中氟化物、氮化鋁含量較高，再生鋁熔鑄過程產(chǎn)生的二次鋁灰中氧化鋁和鹽分含量較高。
二次鋁灰主要成分為氧化鋁、AlN、Al4C3、少量的金屬鋁和一定量的氟化物、氰化物、NaCl、KCl和SiO2，有毒有害物質(zhì)為AlN、Al4C3、氟化物和氰化物等。
AlN、Al4C3遇水產(chǎn)生NH3和CH4等，散發(fā)惡臭氣味，氟化物和氰化物遇水溶出會(huì)污染自然水體，因此如不加處理直接進(jìn)行填埋將會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。目前二次鋁灰已被列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》，廢物類別HW48有色金屬冶煉，廢物代碼321-024-48。
二次鋁灰現(xiàn)有工藝存在消納量不足的缺點(diǎn)
二次鋁灰當(dāng)前處理工藝主要分為無害化和資源化兩類，無害化指二次鋁灰經(jīng)過處理去除氮化物、氟化物、鹽分等雜質(zhì)后得到無害化鋁灰進(jìn)行安全填埋，無害化工藝主要為酸浸、堿浸、洗滌等方式。
資源化是指脫除有毒有害物質(zhì)后二次鋁灰經(jīng)過高溫或冷加工制成不同的產(chǎn)品如鋼爪保護(hù)環(huán)、棕剛玉磨料、精煉劑和凈水劑等，或是返回電解槽作為電解鋁原料。
在環(huán)保的壓力下，目前國內(nèi)多家電解鋁廠紛紛上馬二次鋁灰處理項(xiàng)目，例如青海某電解鋁企業(yè)的電解鋁廢碳渣和二次鋁灰處置線于2018年4月通過青海省環(huán)保廳的驗(yàn)收并投入使用。
項(xiàng)目總投資1.3億元，項(xiàng)目規(guī)模為年處置廢鋁灰1.9萬噸、廢碳渣1.4萬噸，年產(chǎn)出電解質(zhì)1萬噸、重熔鋁錠0.5萬噸、鋼爪保護(hù)環(huán)296萬付、冶金焦2.8萬噸、人造石墨碎0.42萬噸。
鋁灰生產(chǎn)陽極保護(hù)環(huán)工藝過程為：
1.鋁灰的初選和破碎，廢鋁灰給入條形篩，篩出大塊的鋁塊，篩下物給入鄂式破碎機(jī)破碎，破碎后物料進(jìn)入集料斗;
2.球磨和篩分，破碎物料給入球磨機(jī)，球磨后物料經(jīng)給料機(jī)給入振動(dòng)篩，篩分出不能磨碎的鋁片和二次鋁灰;
3.鋁塊重熔，將篩分的金屬鋁塊給入1t的中頻爐中熔煉并鑄成鋁錠;
4.壓制保護(hù)環(huán)，二次鋁灰與碳素添加劑和水進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?，混合好的物料進(jìn)入制環(huán)機(jī)直接壓制陽極保護(hù)環(huán)，成型保護(hù)環(huán)送入電熱隧道窯進(jìn)行烘干;
5.氨氣回收，由于二次鋁灰中含有氮化鋁，烘干過程會(huì)產(chǎn)生氨氣，隧道窯產(chǎn)生的廢氣經(jīng)吸氨塔吸收，稀氨水泵送入蒸氨塔，使稀氨水部分氣化冷凝得到大于20%的成品氨水出售。
返回電解槽煉鋁
是二次鋁灰綜合利用的發(fā)展趨勢
由于二次鋁灰產(chǎn)量十分巨大，目前全國僅電解鋁企業(yè)年產(chǎn)二次鋁灰就達(dá)到200萬噸，無論是利用鋁灰生產(chǎn)鋼爪保護(hù)環(huán)還是棕剛玉磨料等產(chǎn)品，都面臨產(chǎn)品消納問題，因此如何解決如何大量消納二次鋁灰成為企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。
中南大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種低溫堿熔技術(shù)處理二次鋁灰，產(chǎn)品作為電解鋁和水玻璃的原料。
技術(shù)原理是將鋁灰加入碳酸鈉、氫氧化鈉作為熔煉介質(zhì)，在低于900℃的溫度下熔煉，熔煉完成后進(jìn)行熱水浸出，分步沉淀完成各組分的分離；鋁灰中碳化鋁、氮化鋁和氰化物分解，氟化物、氯化物與堿性物質(zhì)反應(yīng)生成氟化鈉和氯化鈉，氧化鋁和氧化硅生成氯酸鈉和硅酸鈉，水浸后調(diào)節(jié)PH值，分步沉淀出氫氧化鋁和水玻璃，剩余溶液多效蒸發(fā)出工業(yè)用鹽，氫氧化鋁經(jīng)煅燒后返回電解槽回用。
整個(gè)過程低溫節(jié)能、清潔高效，真正做到了資源的綜合利用，成為二次鋁灰利用的技術(shù)的發(fā)展趨勢。
結(jié)語
隨著環(huán)保壓力的日益加大，電解鋁鋁灰成為電解鋁廠亟待解決的問題，市場空間也在逐步擴(kuò)大。二次鋁灰的應(yīng)用目前開發(fā)了多種技術(shù)如生產(chǎn)鋼爪保護(hù)環(huán)、磨料、耐材等產(chǎn)品，但都面臨產(chǎn)品消納的問題，以二次鋁灰返回電解槽煉鋁成為其利用的發(fā)展趨勢。
原標(biāo)題:被列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》，電解鋁二次鋁灰利用技術(shù)分析！
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