冶金有色金属熔炼铝灰综合利用处理探析

冶金有色金属熔炼铝灰综合利用处理探析

邓建平

（四川自贡 643000）

 摘 要：冶金有色金属铝冶炼压延加工行业既是高耗能行业又是高污染行业，产生的固废对环境有较大污染。金属熔炼铝的生产过程中会产生大量铝灰渣和二次铝灰。若铝灰不经处理直接废弃，既污染环境又会给企业带来巨大经济损失。本文从铝行业发展循环经济、绿色经济、综合利用的角度从出发，介绍了从铝灰、二次铝灰产生来源，从铝灰的危害和资源无害化资源利用进行探讨介绍。如何实现固危废的无害化环保综合利用，即避免污染环境，又为企业创造经济效益，是铝行业发展循环经济、绿色经济，实现可持续发展的重要任务之一。

 关键词：铝灰；有色金属；冶金；综合利用；无害化；

  1.引言 

有色金属铝冶炼压延加工行业既是高耗能行业又是高污染行业，产生的固废对环境有较大污染。有色冶炼铝企业如何实现固废的无害化综合利用，即避免污染环境，又创造经济效益，是铝行业发展循环经济、绿色经济，实现可持续发展的重要任务之一。

2.铝灰的概念

铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物，其主要成分为氧化铝，三氧化二铝和二氧化硅等。不同来源的铝灰成分会有所差别，按照金属原料的来源可分为以下四类。

（1）电解铝铝灰：以液态电解铝水为原料，采用短流程熔炼工艺生产的铝锭、铝棒、铝板带、铝杆等铸锭坯料，在熔炼工序中产生的固体废弃物。

（2）熔铸铝灰：以重熔铝锭为原料，经过熔炼工艺生产铝锭、铝棒、铝板带、铝杆等铸锭坯料，在熔炼工序中产生的固体废弃物。

（3）再生铝铝灰：以回收的各类铝制品、混合铝切片、机加工铝屑等为原料，经过熔炼工艺生产铝锭、铝棒、铝板带、铝杆等铸锭坯料，在熔炼工序中产生的固体废弃物。

(4)其他：所有铝工业生产中产生的主要成分为金属铝、氧化铝的固体废料，如电解铝抬包清理料，熔炼炉清炉料，熔炼炉烟气净化收尘粉。

通常的，按照铝灰的生产加工流程，行业上又将铝灰按照一次铝灰、二次铝灰以及残灰来归类。刚从熔铝炉中扒出来的铝灰通常叫做一次铝灰也叫铝渣，其中的含铝量高达60%以上，而且基本都在高温状态，很多时候被直接转移到炒灰机里面，对其中的含有的金属铝直接进行分离，从炒铝的坩埚底部流出，变成铝锭。随后，被炒过的铝灰再次进入球磨及内，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，变得越来越细，然后可以利用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残灰。也通常叫做废铝灰。

按照最新2021版国家危险废物名录将铝灰定义为危险废物，由于生产工艺的差异，铝在加工过程中，各企业生产水平、生产工艺不一样，造成铝水、铝合金液与空气接触的时间不一样，所产生的氮化铝与氧化铝就不一样，在翻动过程中时间越长与空气接触时间越多，与空气接触时间越长，产生的氮化铝越多，就一个翻炒过程产生的氮化铝与氧化铝就不一样，且金属镁、硅含量不一样，各种成份就会不一样，对于处理铝灰要求的工艺技术就非常的不一样，还有精炼剂的复杂多样性。但因为精炼剂产品厂家不同，用户所使用原料的不同、生产铝合金产品的不同，导致的精炼剂本身（含氟量、含氯量、钠镁钙钾等含量）也有很大的差异。这些杂质的存在影响着铝制品的性能，为此人类想办法把铝熔体中的杂质除掉。再则，就是铝灰的管理问题，企业的管理与政府管理，是铝灰复杂难处理的因素之一。一个企业可能存在生产多种性能的铝，把不同牌号的热铝灰一同炒灰、冷铝灰一同球磨，残灰的成分波动更大，也可能回为量少而混堆导致成分杂多不一增加了处理难度。

3.铝灰的危害

主要体现在对环境的污染。铝加工需球磨筛分过程中，造成粉尘飞扬，粉尘污染严重，使得厂区大气的颗粒物（PM10、 PM2.5）污染；氮化铝遇水缓慢释放氨气、氢气，造成大气污染的同时，甚至可能引起火灾、爆炸。废灰与空气中的水份接触后生成氨气造成严重的环境污染；铝灰遇水呈碱性，会破坏土壤酸碱度。铝灰里大量的氟元素会对地下水造成严重污染，人畜饮用后会对身体造成严重影响，氟和人体骨骼的主要成分钙反应，破坏骨骼的含钙量，造成缺钙，骨骼松软，牙齿脱落等。

4.无害化处置

怎样实现铝灰无害化综合利用处理，通过了解铝灰的成分及铝灰的有害元素氨、氮、氟、盐，我们可以肯定，要处置好铝灰无害化必须从铝灰源头抓起，首先不同类型产生的铝灰区分保管，然后通过核心技术把铝灰中有害元素分离，脱氨、固氟把有害的氟盐固化回收达到无害化的目的。危险特性研究结果证明，铝灰具有明显的危险特性，尤其是二次铝灰。二次铝灰与水反应释放的氨气量较大。氨气是一种有刺激性的气体，空气中浓度较高时会对人体造成损害，甚至导致死亡。氨气的释放对生态环境和生命健康有一定危害。二次铝灰中所含毒性物质主要为氟化物、氯化物等。毒性浸出实验证明，二次铝灰中氟化物、氯化物毒性浸出浓度较高，超过标准限值，具有浸出毒性。且二次铝灰具有明显的化学反应性，有毒有害物质浸出毒性等危险性特征。铝灰因此被列入2021版《国家危险废物名录》。对二次铝灰进行无害化处置势在必行。

众所周知的铝灰无害化处置方法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，氨气溶于水或溢出，过滤后得脱氮滤饼。铝灰无害化处置方法首先是湿法脱氨，使其中的氮化铝与水发生水解反应生成氢氧化铝和氨气，氨气经工艺有效控制和回收氨水，降低了对大气环境造成二次污染。氮化铝得已分解，使处理后的铝灰中氮化铝含量明显降低，有效降低水解中氢氧化铝与空气反应产生爆炸的风险。真正实现铝灰无害化，不仅达到环境保护的需要，更实现企业可持续发展的需要。

5.铝灰的价值

铝灰的潜在价值体现在其所含的金属铝、氧化铝、电解质以及其蕴含的热能及资源化合理利用。铝灰经无害化处置后再生资源合理化综合利用，可用作水泥、陶瓷、氢氧化铝、脱氧剂、铝酸钙粉、速凝剂、耐火材料、聚合氯化铝、阻燃电缆的填料、发泡保温砖、普通建筑砖、人造石砖等原料，铝灰的利用途径很多，产生的价值自然是无限的。

但是从实际操作来看，铝灰资源化利用还存在诸多问题，如铝灰、二次铝灰进出脱氮去除氨气生产聚合氯化铝净水剂过程中涉及氢气爆炸的安全问题；产品质量问题以及环保标准问题。其中，安全问题通过研究，目前已找到了经济且实用的技术方法，可以有效地防止氢气爆炸，确保生产安全。虽然铝灰的资源化利用仍存在诸多问题，但可以肯定的是，我国铝灰的资源化利用前景将非常广阔。

6.结束语

一次铝灰回收金属铝的工艺技术已逐渐趋于成熟，并投入工业化生产，但提取金属铝后的铝灰渣，尤其是二次铝灰的回收或综合利用仍处于初级水平。国内外学者对回收氧化铝的工艺技术开展大量深入研究，分别采用水解法、酸浸法、碱浸法、碱性熔炼法等离子法等成功回收了铝灰渣中的氧化铝，并生产出聚合氯化铝、硫酸铝,连铸保护剂复合材料等。这样不但做到废物有效利用，还能做到节能减排，保护环境，降低企业生产成本。未来的铝工业的发展必将朝着低能耗、低污染和低成本的方向发展。鼓励更多大型铝企业对铝灰进行研究综合再利用，开发出更具前景的回收无害化处理工艺技术，使得变废为宝。

  参考文献

        [1]李菲，郑磊，冀树军.铝灰中铝资源回收工艺现状与展望[J].轻金属，2009（12）：3-8.

        [2]乔桂玲，朱广斌，王绍鹏.铝灰在铝电解槽上添加应用研究[J].轻金属，2009（8）：43-47.

        [3]李小忠，许晓路，申秀英，等.以炼铝灰渣为原料制备絮凝剂及其应用[J].环境科学与技术，2002（21）：100-102.

        [4]高振朋，王芳，李钢林，等.铝灰处理工艺研究[J].铸造设备与工艺，2011（6）：41.

        作者：邓建平，身份证号：510321198401050338。