铝灰的资源化利用及对策

铝灰的资源化利用及对策

罗恩荣

广东环境保护工程职业学院     广东    佛山   528000

Resource utilization and countermeasures of aluminum ash

Luo Enrong, Guangdong Vocational College of environmental protection engineering

Abstract:          

The aluminum ash generated during the processing of recycled aluminum and aluminum materials may pose a threat to human health and the environment. According to statistics from the Guangdong Province Solid Waste Environmental Supervision Information Platform, some aluminum profile industry enterprises in certain cities have large inventories of non-ferrous metal mining and smelting waste, which poses environmental pollution risks. Exploring the resource utilization of aluminum ash is of great significance for environmental protection,

关键词：危险废物；铝灰；资源化；利用。

一  绪论

2023年，广东省790家产生单位申报铝灰渣产量22.07万吨，安全处置20.03万吨，作为中国铝材加工制造大省，广东省铝加工是具有规模优势和品牌优势的产业。但行业的发展同时也带来了环境风险，再生铝和铝材加工过程中产生的铝灰渣对人体健康和环境都有可能产生危害。根据广东省固体废物环境监管信息平台统计数据，部分地市的铝型材行业企业有色金属采选和冶炼废物库存量大，存在环境污染风险隐患。

随着国家监管力度的加大，铝灰渣（含二次铝灰）等均被纳入《国家危险废物名录（2021年版）》。而对广东而言，处理处置行业的能力建设、企业的管理理念等方面没有及时跟上，导致铝灰渣贮存、利用处置等方面都存在诸多问题。

二  铝灰的资源化利用途径

1 铝灰的可回收利用成分

铝灰是电解铝、铝加工及再生铝加工过程中产生的危险固体废弃物。铝灰是含有多种盐分及金属氧化物、氮化物、氟化物的混合体，与水接触会释放多种气体，如氨气、甲烷、氢气、硫化氢等，易引起自燃和爆炸，而填埋则会使氟化物离子泄漏到地下水中造成污染问题。《国家危险废物名录》(2021版)对电解铝、再生铝、铝加工及收尘等工艺产生铝灰进行了明细分类，明确了不同工艺产生铝灰的危险特性。2020年新修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》要求由单位设立危险废物管理账户，该单位通过国家危险废物管理制度向有关环境部门报告，其中载有关于危险废物的性质、产生、循环、储存、处置等方面的资料。根据危险固体废物的规章和程序进行的危险货物储存、运输和处置，不得在未经许可的地点存放或这些储存地的其他制造商不得使用或处置。随着电解铝的不断发展，铝灰量不断增加，如果不能找到经济上有效和无害环境的解决办法，环境保护的严重威胁就越来越明显。国家、省、市等一系列政策和法律的出台和实施促进了铝厂的标准化。下一步是通过在地区集中铝处理中心来发展工业，从而实现高效、清洁和无害环境的铝处理。铝是金属、铝、氮化铝、盐等组成丰富资源的成分的混合物。

2．利用铝灰产氢气、氨气、甲烷

暂存铝灰通过抓斗提升至高位料仓，然后进入滚筒筛进行筛分。筛下的细铝灰通过管道输送到铝灰预处理暂存仓中，筛上的铝片作为危废委外处理，筛上的粗铝灰通过管道输送至铝片暂存区打包存放或到球磨机中研磨，研磨后的铝灰通过斗提回到滚筒筛中进行筛分。把铝灰、水、氧化钙分别加入反应器中，发生如下化学放应

一次反应釜产生的气体（氨气、甲烷、氢气）通过管道被输送到气体缓冲罐中，然后进入4级射流吸收装置。射流塔设置检测仪表和阀门方便检测氨水浓度和排放氨水。主要目的是为了吸收一次反应釜中产生的氨气，射流塔中的氨水达到一定浓度（9%）后可以通过排液泵输送到氨水储罐中。

3回转炉熔盐回收铝

回转炉熔盐主要用于700-750 ℃下熔化铝片和某些含铝原料。为了防止铝流失和吸收废物中的氧化物和污染物，有必要向回转窑中熔盐添加主要由氯化盐组成的盐类添加剂虽然增加使用添加剂可以提高金属铝的回收率，但产生的废料数量也在增加。1t金属铝的生产可产生多达500kg的渣，具体取决于所使用的回收熟料和熔化废物的类型。调整添加剂的成分可以提高金属铝的回收率，例如使用复合盐，主要是因为金属与盐界面的高熔点层影响熔盐层中金属的聚合。虽然添加盐可以提高金属回收率，但盐渣中也可能含有金属，从而提高金属损耗率。此外，盐残留物由于氯和氟等有害离子含量高而有害。盐渣需要具体处理，这增加了操作成本。因此，无盐处理技术的设计有助于尽量减少金属损耗和副产品的生产。

4 碱性熔炼法

碱熔炼工艺是铝灰和强碱在一定温度下对熔炼反应的工艺，反应产物通过水浸出(稀释碱)、沉淀、格栅等形成氧化铝。以碱性熔盐为介质，在远低于传统冶金工艺的温度下熔化金属资源，形成金属单体或盐的工艺。α-Al2O3是利用低温碱性浸出-结晶多样性分解工艺制备的，铝灰、NaOH和NaNO3(Na2O2)按一定比例混合和熔化，在一定温度下掺入脱盐水，NaNO3添加剂的铝回收率为92.71%，Na2O2添加剂的回收率为92.76%。火焰回收铝氧化物的工艺要求在高温条件下将铝灰与添加剂混合、烧结、碱熔和碳酸分解，燃烧工艺成本高，设备性能要求高，需要大量碱酸浸渍，成本低，但容易生产大量废酸，需要大量设备；碱浸可以回收，但使用碱量大；燃烧过程中使用的碱量大，浸出过程的二次反应导致铝氧流失，铝提取率低。简而言之，与火法相比，回收铝的湿法浸出能耗低，使用方便，易于回收，具有工业可行性。

三、结束语

铝灰的成分比较复杂，现有处理技术主要针对铝灰中金属铝的回收，铝灰的毒性以及其他有价成分这两个关键问题至今仍未解决，需要寻求更有效的方法实现铝灰的无害化处理和资源化利用，提高铝灰的利用效率以减轻环境面临的巨大压力。然而，由于原料和生产工艺及路径的不同，铝灰的成分存在一定的差异，需要具体问题具体分析，其回收及综合利用方式也是不同的。针对铝加工行业具体成分，处理企业首先需摸清其对环境危害原理，采纳相应的无害化铝灰处理技术；然后，对铝灰进行功能性评估，确定其是否具有可回收价值，以及综合利用的潜力，如金属铝、氧化铝、硫酸铝、脱硫剂等；最后，调研本地产品市场行情，明确金属铝回收流程以及二次铝灰的综合利用方向，进而提出一套低投入、高效率、清洁化且适合本企业的铝灰全流程处理方案。

总之铝灰利用应当充分考虑其利用过程的环境风险，符合《固体废物鉴别标准 通则》（GB 34330）、《固体废物再生利用污染防治技术导则》（HJ 1091）和《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ 662）等相关技术要求。对于确实难以利用的铝灰，要通过填埋等方式进行无害化处置，并符合《危险废物填埋污染控制标准》（GB 18598）等相关技术要求。

[1 ] 王谢建.铝灰的资源化利用研究和无害化处理技术展望  期刊网 2022年 7月 .

[2 ] 孙德强. 铝灰资源化与无害化处置技术现状[J ].中国有色金属学报，2022年3 月.

[3 ] 石志平，江岚. 二次铝灰回收处理与资源化利用现状 《无机盐工业》 2024 年1月

【作者简介】罗恩荣（1968-），男， 大学本科，高级工程师，研究方向为固体废物处理处置污染物、排放管理、环境工程技术。