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铝灰处理技术入门指南——第一篇:什么是铝灰?

文章来源:kaiyuntiyu时间:2023-10-07 点击:50

  铝灰是铝工业生产的全部过程产生的废渣,鉴于铝灰环境风险较高,2016年版《国家危险废物名录》已将其纳入。尤其近两年,国家对铝灰的环境监管加强,如何无害化和资源化处理铝灰成为铝行业必须面对和正视的问题,各地上马的铝灰处置项目逐渐多了起来。

  2022年3月,我接触到这个小众行业,在整理市面上的公开资料后,输出本指南。

  铝灰是电解铝、铸造铝、再生铝冶金熔融过程中漂浮在铝液上层的浮渣、撇渣,包括后续炒灰、球磨等处理过程后剩余的残渣。

  例如电解铝铝灰的氟化物含量普遍高于再生铝铝灰。 电解铝生产的全部过程中冰晶石(Na₃AlF₆)和一些氟化盐是工艺流程所必需的添加剂,冰晶石中富含54.3% 净重的氟,而再生铝生产的全部过程中冰晶石不是必需的,因此电解铝企业固废中氟化物含量更高。如何除氟就是处置电解铝铝灰要考虑的问题。

  再生铝的生产过程中,需要添加大量的混合盐(NaCl+KCl)熔剂,如何回收盐就是处置再生铝铝灰需要仔细考虑的问题。

  这个问题的答案并没看起来那么实用,哪家处置企业愿意自找麻烦,接收来历不明的铝灰。

  再生铝工艺废物中不含 β-氧化铝物相,而电解铝工业废物中普遍含有该物相。β-氧化铝是由 Na2O和 Al2O3组合而成的化合物,可在高温状态下由Al2O3和含Na元素的物质反应生成。电解铝生产原辅料及基体材料中存在上述物质,而再生铝原料使用的是废铝,因此导致上述现象的发生。

  废铝灰中的就没什么铝了,有也是用简单方法提炼不出来的,铝含量通常小于5%。

  铝灰处置企业接收的铝灰一般是经过“榨干吃尽”金属铝后的废铝灰,好一点的情况收到的是二次铝灰。二次铝灰和废铝灰一般口头上不做区分,统称为二次铝灰。

  从铝灰中回收铝属于成熟工艺,设备投资低,生产所带来的成本低,收益大,目前多数铝厂自建设备处理。国家还专门开了绿灯,让有关从业人员放心的干。

  根据《生态环境部 关于《国家危险废物名录(2021年版)》豁免清单适合使用的范围的复函》,铝灰渣和二次铝灰在回收金属铝的利用过程不按危险废物管理。

  一次铝灰中含有相当大比例的金属铝,在铝灰还处于高温半熔融状态,必须第一时间将铝分离出来。

  国内铝厂最常用的处理工艺是炒灰法和回转窑加热法。其中炒灰法简单易操作,但是环境差、粉尘大;回转窑加热法解决能力大,但是回转窑漏风率高,导致金属铝大量氧化,回收率偏低。

  文献[2],[3]列举了国外公司开发应用的一些其他火法回收工艺,如压榨法和离心分离法。

  提取金属铝后所产生的二次铝灰仍然含有5~20%的金属铝,具有一定的金属回收价值。

  回收工艺是:二次铝灰进入球磨机内,利用铝的延展性使得金属铝发生变形,而氧化铝等无机物在球磨机的砸磨作用下,慢慢的变细,然后可通过筛分的方法把金属铝分离出来,最后筛子底下的细粉就成了最后的废铝灰。

  筛分出来的金属铝粉回到熔炼炉中熔化为铝水回收,废铝灰作为令人头痛的危险废物再做进一步处置。

  筛分孔径是本工艺最关键的参数,根据文献[4],筛网的孔径一般为100目左右,筛网100目以下的废铝灰仍含有5~8%左右的金属铝粉,筛网的孔径范围为100~200目、200~325目、325目以下时,则废铝灰中分别含有8~5%、5~3%、3~1%的金属铝粉。

  筛网的目数越大(即孔径越小),分离出来的金属铝越多,但球磨机的能耗也越大。选择100目左右应是经济性平衡的结果。

  [1]徐思琪,王雪娇,陈平,等.我国铝冶炼企业固态废料的指纹特征及毒性[J].环境科学研究,2021,34(9):2248-2255

  [2]石志平,姜 澜,杨洪亮,等.铝灰的回收处理及资源化利用研究现状[J],无机盐工业,2020,52(9):21-25

  [3]杨群,李祺,张国范,等. 铝灰综合利用现状研究与展望[J].轻金属 2019,(6):1-5

  [6] 杨昇,吴竹成,杨冠群.铝废渣废灰的治理 [J].有色金属再生与利 用 ,2006,(10):30-32