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  • 被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》,電解鋁二次鋁灰利用技術(shù)分析!
  • 電解鋁二次鋁灰是一種危險(xiǎn)廢物,含有大量氟化物、氰化物、碳化鋁、氮化鋁等有毒有害物質(zhì),對(duì)其處理一直是電解鋁行業(yè)的研究的熱點(diǎn)。

    傳統(tǒng)的填埋和堆存方式已經(jīng)被明令禁止,針對(duì)二次鋁灰的處理,業(yè)內(nèi)開發(fā)出了多項(xiàng)工藝技術(shù),本文針對(duì)二次鋁灰現(xiàn)有的工藝技術(shù)和處置項(xiàng)目進(jìn)行了深入分析,并分析了二次鋁灰處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

    鋁灰是電解鋁或二次鋁在熔鑄爐中浮于鋁液表面的灰渣,主要由鋁液中的不熔夾雜、澄清劑、鋁液氧化生成的氧化鋁等構(gòu)成,具有保溫和防止鋁液氧化的作用。

    熔鑄過程會(huì)定期扒出灰渣被稱為一次鋁灰,一次鋁灰中金屬鋁含量在70——80%,通常采用炒灰或壓榨等方法回收鋁灰中的金屬鋁,灰渣冷卻后進(jìn)一步細(xì)磨篩分出鋁顆粒,得到的細(xì)灰即為二次鋁灰。

    二次鋁灰會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害

    不同原料熔鑄過程產(chǎn)生的二次鋁灰化學(xué)成分不同,電解鋁熔鑄過程產(chǎn)生的二次鋁灰中氟化物、氮化鋁含量較高,再生鋁熔鑄過程產(chǎn)生的二次鋁灰中氧化鋁和鹽分含量較高。

    二次鋁灰主要成分為氧化鋁、AlN、Al4C3、少量的金屬鋁和一定量的氟化物、氰化物、NaCl、KCl和SiO2,有毒有害物質(zhì)為AlN、Al4C3、氟化物和氰化物等。

    AlN、Al4C3遇水產(chǎn)生NH3和CH4等,散發(fā)惡臭氣味,氟化物和氰化物遇水溶出會(huì)污染自然水體,因此如不加處理直接進(jìn)行填埋將會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。目前二次鋁灰已被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》,廢物類別HW48有色金屬冶煉,廢物代碼321-024-48。

    二次鋁灰現(xiàn)有工藝存在消納量不足的缺點(diǎn)

    二次鋁灰當(dāng)前處理工藝主要分為無害化和資源化兩類,無害化指二次鋁灰經(jīng)過處理去除氮化物、氟化物、鹽分等雜質(zhì)后得到無害化鋁灰進(jìn)行安全填埋,無害化工藝主要為酸浸、堿浸、洗滌等方式。

    資源化是指脫除有毒有害物質(zhì)后二次鋁灰經(jīng)過高溫或冷加工制成不同的產(chǎn)品如鋼爪保護(hù)環(huán)、棕剛玉磨料、精煉劑和凈水劑等,或是返回電解槽作為電解鋁原料。

    在環(huán)保的壓力下,目前國(guó)內(nèi)多家電解鋁廠紛紛上馬二次鋁灰處理項(xiàng)目,例如青海某電解鋁企業(yè)的電解鋁廢碳渣和二次鋁灰處置線于2018年4月通過青海省環(huán)保廳的驗(yàn)收并投入使用。

    項(xiàng)目總投資1.3億元,項(xiàng)目規(guī)模為年處置廢鋁灰1.9萬噸、廢碳渣1.4萬噸,年產(chǎn)出電解質(zhì)1萬噸、重熔鋁錠0.5萬噸、鋼爪保護(hù)環(huán)296萬付、冶金焦2.8萬噸、人造石墨碎0.42萬噸。

    鋁灰生產(chǎn)陽極保護(hù)環(huán)工藝過程為:

    1.鋁灰的初選和破碎,廢鋁灰給入條形篩,篩出大塊的鋁塊,篩下物給入鄂式破碎機(jī)破碎,破碎后物料進(jìn)入集料斗;

    2.球磨和篩分,破碎物料給入球磨機(jī),球磨后物料經(jīng)給料機(jī)給入振動(dòng)篩,篩分出不能磨碎的鋁片和二次鋁灰;

    3.鋁塊重熔,將篩分的金屬鋁塊給入1t的中頻爐中熔煉并鑄成鋁錠;

    4.壓制保護(hù)環(huán),二次鋁灰與碳素添加劑和水進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌,混合好的物料進(jìn)入制環(huán)機(jī)直接壓制陽極保護(hù)環(huán),成型保護(hù)環(huán)送入電熱隧道窯進(jìn)行烘干;

    5.氨氣回收,由于二次鋁灰中含有氮化鋁,烘干過程會(huì)產(chǎn)生氨氣,隧道窯產(chǎn)生的廢氣經(jīng)吸氨塔吸收,稀氨水泵送入蒸氨塔,使稀氨水部分氣化冷凝得到大于20%的成品氨水出售。

    返回電解槽煉鋁是二次鋁灰綜合利用的發(fā)展趨勢(shì)

    由于二次鋁灰產(chǎn)量十分巨大,目前全國(guó)僅電解鋁企業(yè)年產(chǎn)二次鋁灰就達(dá)到200萬噸,無論是利用鋁灰生產(chǎn)鋼爪保護(hù)環(huán)還是棕剛玉磨料等產(chǎn)品,都面臨產(chǎn)品消納問題,因此如何解決如何大量消納二次鋁灰成為企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

    中南大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種低溫堿熔技術(shù)處理二次鋁灰,產(chǎn)品作為電解鋁和水玻璃的原料。

    技術(shù)原理是將鋁灰加入碳酸鈉、氫氧化鈉作為熔煉介質(zhì),在低于900℃的溫度下熔煉,熔煉完成后進(jìn)行熱水浸出,分步沉淀完成各組分的分離;鋁灰中碳化鋁、氮化鋁和氰化物分解,氟化物、氯化物與堿性物質(zhì)反應(yīng)生成氟化鈉和氯化鈉,氧化鋁和氧化硅生成氯酸鈉和硅酸鈉,水浸后調(diào)節(jié)PH值,分步沉淀出氫氧化鋁和水玻璃,剩余溶液多效蒸發(fā)出工業(yè)用鹽,氫氧化鋁經(jīng)煅燒后返回電解槽回用。

    整個(gè)過程低溫節(jié)能、清潔高效,真正做到了資源的綜合利用,成為二次鋁灰利用的技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

    結(jié)語

    隨著環(huán)保壓力的日益加大,電解鋁鋁灰成為電解鋁廠亟待解決的問題,市場(chǎng)空間也在逐步擴(kuò)大。二次鋁灰的應(yīng)用目前開發(fā)了多種技術(shù)如生產(chǎn)鋼爪保護(hù)環(huán)、磨料、耐材等產(chǎn)品,但都面臨產(chǎn)品消納的問題,以二次鋁灰返回電解槽煉鋁成為其利用的發(fā)展趨勢(shì)