冶金有色金屬熔煉鋁灰綜合利用處理探

析摘要：冶金有色金屬鋁冶煉壓延加工行業(yè)既是高耗能行業(yè)又是高污染行業(yè)，產(chǎn)生的固廢對環(huán)境有較大污染。金屬熔煉鋁的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量鋁灰渣和二次鋁灰。若鋁灰不經(jīng)處理直接廢棄，既污染環(huán)境又會給企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。本文從鋁行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)、綜合利用的角度從出發(fā)，介紹了從鋁灰、二次鋁灰產(chǎn)生來源，從鋁灰的危害和資源無害化資源利用進(jìn)行探討介紹。如何實現(xiàn)固危廢的無害化環(huán)保綜合利用，即避免污染環(huán)境，又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，是鋁行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)之一。關(guān)鍵詞：鋁灰；有色金屬；冶金；綜合利用；無害化；引言有色金屬鋁冶煉壓延加工行業(yè)既是高耗能行業(yè)又是高污染行業(yè)，產(chǎn)生的固廢對環(huán)境有較大污染。有色冶煉鋁企業(yè)如何實現(xiàn)固廢的無害化綜合利用，即避免污染環(huán)境，又創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，是鋁行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)之一。鋁灰的概念鋁灰是電解鋁或鑄造鋁生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的熔渣經(jīng)冷卻加工后的產(chǎn)物，其主要成分為氧化鋁，三氧化二鋁和二氧化硅等。不同來源的鋁灰成分會有所差別，按照金屬原料的來源可分為以下四類。（1）電解鋁鋁灰：以液態(tài)電解鋁水為原料，采用短流程熔煉工藝生產(chǎn)的鋁錠、鋁棒、鋁板帶、鋁桿等鑄錠坯料，在熔煉工序中產(chǎn)生的固體廢棄物。（2）熔鑄鋁灰：以重熔鋁錠為原料，經(jīng)過熔煉工藝生產(chǎn)鋁錠、鋁棒、鋁板帶、鋁桿等鑄錠坯料，在熔煉工序中產(chǎn)生的固體廢棄物。（3）再生鋁鋁灰：以回收的各類鋁制品、混合鋁切片、機(jī)加工鋁屑等為原料，經(jīng)過熔煉工藝生產(chǎn)鋁錠、鋁棒、鋁板帶、鋁桿等鑄錠坯料，在熔煉工序中產(chǎn)生的固體廢棄物。（4）其他：所有鋁工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的主要成分為金屬鋁、氧化鋁的固體廢料，如電解鋁抬包清理料，熔煉爐清爐料，熔煉爐煙氣凈化收塵粉。通常的，按照鋁灰的生產(chǎn)加工流程，行業(yè)上又將鋁灰按照一次鋁灰、二次鋁灰以及殘灰來歸類。剛從熔鋁爐中扒出來的鋁灰通常叫做一次鋁灰也叫鋁渣，其中的含鋁量高達(dá)60%以上，而且基本都在高溫狀態(tài)，很多時候被直接轉(zhuǎn)移到炒灰機(jī)里面，對其中的含有的金屬鋁直接進(jìn)行分離，從炒鋁的坩蝸底部流出，變成鋁錠。隨后，被炒過的鋁灰再次進(jìn)入球磨及內(nèi)，利用鋁的延展性使得金屬鋁發(fā)生變形，而氧化鋁等無機(jī)物在球磨機(jī)的砸磨作用下，變得越來越細(xì)，然后可以利用篩分的方法把金屬鋁分離出來，最后篩子底下的細(xì)粉就成了最后的殘灰。也通常叫做廢鋁灰。按照最新2021版國家危險廢物名錄將鋁灰定義為危險廢物，由于生產(chǎn)工藝的差異，鋁在加工過程中，各企業(yè)生產(chǎn)水平、生產(chǎn)工藝不一樣，造成鋁水、鋁合金液與空氣接觸的時間不一樣，所產(chǎn)生的氮化鋁與氧化鋁就不一樣，在翻動過程中時間越長與空氣接觸時間越多，與空氣接觸時間越長，產(chǎn)生的氮化鋁越多，就一個翻炒過程產(chǎn)生的氮化鋁與氧化鋁就不一樣，且金屬鎂、硅含量不一樣，各種成份就會不一樣，對于處理鋁灰要求的工藝技術(shù)就非常的不一樣，還有精煉劑的復(fù)雜多樣性。但因為精煉劑產(chǎn)品廠家不同，用戶所使用原料的不同、生產(chǎn)鋁合金產(chǎn)品的不同，導(dǎo)致的精煉劑本身（含氟量、含氯量、鈉鎂鈣鉀等含量）也有很大的差異。這些雜質(zhì)的存在影響著鋁制品的性能，為此人類想辦法把鋁熔體中的雜質(zhì)除掉。再則，就是鋁灰的管理問題，企業(yè)的管理與政府管理，是鋁灰復(fù)雜難處理的因素之一。一個企業(yè)可能存在生產(chǎn)多種性能的鋁，把不同牌號的熱鋁灰一同炒灰、冷鋁灰一同球磨，殘灰的成分波動更大，也可能回為量少而混堆導(dǎo)致成分雜多不一增加了處理難度。鋁灰的危害主要體現(xiàn)在對環(huán)境的污染。鋁加工需球磨篩分過程中，造成粉塵飛揚(yáng)，粉塵污染嚴(yán)重，使得廠區(qū)大氣的顆粒物（PM10、PM2.5）污染；氮化鋁遇水緩慢釋放氨氣、氫氣，造成大氣污染的同時，甚至可能引起火災(zāi)、爆炸。廢灰與空氣中的水份接觸后生成氨氣造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；鋁灰遇水呈堿性，會破壞土壤酸堿度。鋁灰里大量的氟元素會對地下水造成嚴(yán)重污染，人畜飲用后會對身體造成嚴(yán)重影響，氟和人體骨骼的主要成分鈣反應(yīng)，破壞骨骼的含鈣量，造成缺鈣，骨骼松軟，牙齒脫落等。無害化處置怎樣實現(xiàn)鋁灰無害化綜合利用處理，通過了解鋁灰的成分及鋁灰的有害元素氨、氮、氟、鹽，我們可以肯定，要處置好鋁灰無害化必須從鋁灰源頭抓起，首先不同類型產(chǎn)生的鋁灰區(qū)分保管，然后通過核心技術(shù)把鋁灰中有害元素分離，脫氨、固氟把有害的氟鹽固化回收達(dá)到無害化的目的。危險特性研究結(jié)果證明，鋁灰具有明顯的危險特性，尤其是二次鋁灰。二次鋁灰與水反應(yīng)釋放的氨氣量較大。氨氣是一種有刺激性的氣體，空氣中濃度較高時會對人體造成損害，甚至導(dǎo)致死亡。氨氣的釋放對生態(tài)環(huán)境和生命健康有一定危害。二次鋁灰中所含毒性物質(zhì)主要為氟化物、氯化物等。毒性浸出實驗證明，二次鋁灰中氟化物、氯化物毒性浸出濃度較高，超過標(biāo)準(zhǔn)限值，具有浸出毒性。且二次鋁灰具有明顯的化學(xué)反應(yīng)性，有毒有害物質(zhì)浸出毒性等危險性特征。鋁灰因此被列入2021版《國家危險廢物名錄》。對二次鋁灰進(jìn)行無害化處置勢在必行。眾所周知的鋁灰無害化處置方法是通過對鋁灰渣進(jìn)行水浸，使其中的氮化鋁與水發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鋁和氨氣，氨氣溶于水或溢出，過濾后得脫氮濾餅。鋁灰無害化處置方法首先是濕法脫氨，使其中的氮化鋁與水發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鋁和氨氣，氨氣經(jīng)工藝有效控制和回收氨水，降低了對大氣環(huán)境造成二次污染。氮化鋁得已分解，使處理后的鋁灰中氮化鋁含量明顯降低，有效降低水解中氫氧化鋁與空氣反應(yīng)產(chǎn)生爆炸的風(fēng)險。真正實現(xiàn)鋁灰無害化，不僅達(dá)到環(huán)境保護(hù)的需要，更實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。鋁灰的價值鋁灰的潛在價值體現(xiàn)在其所含的金屬鋁、氧化鋁、電解質(zhì)以及其蘊(yùn)含的熱能及資源化合理利用。鋁灰經(jīng)無害化處置后再生資源合理化綜合利用，可用作水泥、陶瓷、氫氧化鋁、脫氧劑、鋁酸鈣粉、速凝劑、耐火材料、聚合氯化鋁、阻燃電纜的填料、發(fā)泡保溫磚、普通建筑磚、人造石磚等原料，鋁灰的利用途徑很多，產(chǎn)生的價值自然是無限的。但是從實際操作來看，鋁灰資源化利用還存在諸多問題，如鋁灰、二次鋁灰進(jìn)出脫氮去除氨氣生產(chǎn)聚合氯化鋁凈水劑過程中涉及氫氣爆炸的安全問題；產(chǎn)品質(zhì)量問題以及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)問題。其中，安全問題通過研究，目前已找到了經(jīng)濟(jì)且實用的技術(shù)方法，可以有效地防止氫氣爆炸，確保生產(chǎn)安全。雖然鋁灰的資源化利用仍存在諸多問題，但可以肯定的是，我國鋁灰的資源化利用前景將非常廣闊。結(jié)束語一次鋁灰回收金屬鋁的工藝技術(shù)已逐漸趨于成熟，并投入工業(yè)化生產(chǎn)，但提取金屬鋁后的鋁灰渣，尤其是二次鋁灰的回收或綜合利用仍處于初級水平。國內(nèi)外學(xué)者對回收氧化鋁的工藝技術(shù)開展大量深入研究，分別采用水解法、酸浸法、堿浸法、堿性熔煉法等離子法等成功回收了鋁灰渣中的氧化鋁，并生產(chǎn)出聚合氯化鋁、硫酸鋁，連鑄保護(hù)劑復(fù)合材料等。這樣不但做到廢物有效利用，還能做到節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。未來的鋁工業(yè)的發(fā)展必將朝著低能耗、低污染和低成本的方向發(fā)展。鼓勵更多大型鋁企業(yè)對鋁灰進(jìn)行研究綜合再利用，開發(fā)出更具前景的回收無害化處理工藝技術(shù)，使得變廢為寶。參考文獻(xiàn)李菲，鄭磊，冀樹軍.鋁灰中鋁資源回收工藝現(xiàn)狀與展望[J].輕金屬，2009（12）：3-8.喬桂玲，朱廣斌，王紹鵬.