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铝灰危废处置方案

文章来源:kaiyuntiyu时间:2023-10-12 点击:49

  铝灰危废处置方案包括“电解铝过程中电解槽维修及产生的废渣危废处置方案”和“电解铝过程中产生的盐渣、浮渣危废处置方案”又增加了“再生铝熔炼、精炼过程熔体表面产生的浮渣危废处置方案,及其回收铝过程产生的盐渣和铝灰危废处置方案。

  铝灰产生于电解铝、铸造铝和再生铝行业中所有铝发生熔融的工序,我国铝工业每年产生的工业铝灰量已超过200万吨,根据铝灰在回收利用过程中的使用次数和金属铝含量,铝灰危废处置方案包括一次铝灰危废处置方案和二次铝灰危废处置方案,一次铝灰主要是铝和铝的氧化物混合而成,其中金属铝含量一般在30%~70%之间,具有较高的回收利用价值,回收利用较普遍,一次铝灰危废处置方案有炒灰回收法、等离子体速熔法、压榨回收法等,且回收率可达70%以上。二次铝灰是一次铝灰经回收大部分金属铝后的含铝固体废弃物,含有5%~30%的金属铝,但由于其中含有一定量的氮化铝、碳化铝活性组分,si、mg、fe等氧化物,k、na等氯化物,na3alf6、alf3、naf等微量氟化物,以及微量的重金属。氮化铝、碳化铝等活性组分与水反应可产生易燃有毒气体;可溶性盐类会导致土壤盐碱化,农作物死亡;部分微量的氟化物及重金属具有浸出毒性,会造成水体污染。二次铝灰由于其成分复杂,处理难度大,多数企业采取填埋或堆存做处理,因此,无害化处理二次铝灰,不仅是实现铝资源的二次循环利用的需要,也是对环境健康发展以及经济可持续发展的必然要求。

  铝灰危废处置方案综合利用铝灰,最大限度提取铝灰中的有价物质,同时减少铝灰对环境的 污染,是世界性难题。已经有很多的专利技术对铝灰进行了不同方式的处理, 如:铝灰采用烧碱溶出生产氧化铝(氢氧化铝);铝灰采用纯碱烧结生产氧化铝 (氢氧化铝);铝灰采用烧碱溶出和纯碱烧结串联生产氢氧化铝或沸石;铝灰生产 棕刚玉耐火材料;铝灰采用盐酸或硫酸溶解生产净水剂;铝灰分别酸溶碱溶生 产阻燃剂等。以上对于处理铝灰都是很好的技术,但由于铝灰的成分复杂,单 独用一种方法处理成本高,产品价值低,还会产生废渣、废水和废气等二次污 染。因此,目前尚没有综合处理废铝灰的生产企业。

  如今电解铝加工公司对二次铝灰的铝灰危废处置方案大致上可以分为两类,无害化和资源化。铝灰危废处置方案无害化工艺:通过酸浸、碱浸、洗涤等方式,去除二次铝灰中的氮化物、氟化物、盐分等杂质后得到无害化的铝灰再进行安全填埋。资源化工艺:脱除有毒有害于人体健康的物质后,二次铝灰经过高温或冷加工制作而成不同的产品如钢爪保护环、棕刚玉磨料、精炼剂和净水剂等,或是返回电解槽作为电解铝原料。

  但是市场上二次铝灰产量十分巨大,年产达到200万吨。利用铝灰生产的钢爪保护环、棕刚玉磨料等产品,都面临滞销的问题。近年来,不断有研究团队研究开发一种低温碱熔技术处理二次铝灰。铝灰危废处置方案低温碱性熔炼是将含金属物料与碱性介质混合后,在远低于传统火法冶金冶炼温度下进行熔炼,以得到金属单质或可溶性碱式金属盐的过程,具有金属直收率高、低温、环保等诸多优点。

  铝灰危废处置方案技术原理是将铝灰加入碳酸钠、氢氧化钠作为熔炼介质,在低于 900℃的温度下熔炼,熔炼完成后进行热水浸出,分步沉淀完成各组分的分离;铝灰中碳化铝、氮化铝和氰化物分解,氟化物、氯化物与碱性物质反应生成氟化钠和氯化钠,氧化铝和氧化硅生成氯酸钠和硅酸钠,水浸后调节PH值,分步沉淀出氢氧化铝和水玻璃,剩余溶液多效蒸发出工业用盐,氢氧化铝经煅烧后返回电解槽回用。整一个完整的过程低温节能、清洁高效,实际做到了资源的综合利用,将会成为二次铝灰利用的技术的发展趋势。

  公知的铝灰危废处置方案是通过对铝灰渣进行水浸,使其中的氮化铝与水发生水解反应生成氢氧化铝和氨气,氨气溶于水或逸出,过滤后得脱氮滤饼。该工艺虽能使铝灰中的氮化铝得到某些特定的程度的分解,使处理后的铝灰中氮化铝含量明显降低。但若无法对所产生的氨气进行相对有效控制和回收,那么将会对大气环境能够造成二次污染。同时,反应生成的氢氧化铝胶体会对氮化铝微粒形成包裹,影响水与氮化铝之间水解反应的顺利进行,使除氮效果受到限制。

  有研究者提出了铝灰中氮化铝的深度水解方法,该法系在加温条件下将铝灰与水混合并在一定条件下进行水解反应。高温加快了反应速率,也提高了水解效率,对水解过程所产生的氨气进行吸收,可以收得氨水或铵盐。但存在的问题是水解反应需在高温条件下进行,能耗较高。而且缺少对水解液中氟、氯元素进行分离提取的可靠方法,所产生的废水会对环境能够造成二次污染。

  也有研究者对水解除氮工艺进行了改进,通过水解过程反应剂的加入,在氮化铝与水发生水解反应生成氢氧化铝与氨的同时将氨转化为铵盐,经过滤得脱氮铝灰和含有铵盐的溶液。但由于该工艺缺少对含铵溶液及氟、氯有害于人体健康的物质的处置方法,任旧存在环境隐患。

  对二次铝灰的铝灰危废处置方案是对铝灰进行资源化利用的难点,目前没有切实可行的利用方法。研究开发环保、无害,先进、实用,适用于铝冶炼及加工公司的二次铝灰无害化处置与资源化利用技术既是环境保护的需要,更是企业可持续发展的需要。