铝灰渣如何处理与利用Word文档下载推荐.docx

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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。

二、铝灰是什么

铝灰是电解铝、铸造铝、再生铝冶金熔融过程中漂浮在铝液上层的浮渣、撇渣，包括后续炒灰、球磨等处理过程后剩余的残渣，尤其是最后的残渣，完完全全的铝灰。

铝液在高温熔融时，金属铝的活性非常强，会与空气中的氧气、氮气和水分进行反应，因而产生氧化铝、氮化铝和氢氧化铝等物质。

由于铝液多数时候会用来生产铝合金，因此，最后都会加入各种其他金属，比如金属镁、金属硅、金属铁、铜、锌等，从而一起产生更复杂的反应，因此，铝灰中同时会含有镁铝尖晶石、刚玉石等。

铝灰成分的复杂性可见一斑，如果想处理好，不了解清楚，应该是很难做好铝灰这个事情的。

无论你是铝灰产生者，还是铝灰收售者，或者是铝灰处理和加工单位，亦或是铝灰的使用单位、还是铝灰的管理部门、分析检测机构，甚至是投资者，了解铝灰是什么以及响应政策，都是多多益善。

下面，我们分四个方面来讲讲铝灰的复杂程度。

首先源于原辅料的差异：

1、铝合金牌号：

根据铝合金加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金，铝及铝合金的编号主要分为八个系列。

1000系列（99%以上的纯铝系列如1050、1100），2000系列（铝-铜合金系列如2014），3000系列（铝-锰合金系列如3003），4000系列（铝-硅合金系列如4032），5000系列（铝-镁合金系列如5052），6000系列（铝-镁-硅合金系列如6061、6063），7000系列（铝-锌合金系列如7001），8000系列（1-7系以外的合金体系），不难看出铝合金1-8系列中富含易烧损元素镁、锌、碱金属（Li，Na，K）等元素杂多。

2、

2、电解铝水原料：

原铝抽取过程带出电解质，该类铝灰中氟化物含量2-8%。

3、再生铝原料：

部分废铝含耐高温涂层，炉内熔炼有机物未完全分解，遗留在铝灰中。

4、熔铸辅料：

合金添加剂和部分精炼剂含氟化物，最后流入到铝灰中。

5、燃料：

火焰炉熔炼时，部分碳元素与铝反应形成碳化铝，受潮时分解出甲烷。

其次，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

比如：

生产5系合金时，为减少镁的烧损，有时会加入覆盖剂，从而导致铝灰中盐含量的升高。

国外炒灰时通常加入大量的盐类做覆盖，因此二次铝灰又称“SaltCake盐饼”使用燃气反射炉时，部分未燃烧完全的CH4与铝反应生成Al4C3，导致铝灰潮解时释放出甲烷气体，而使用电加热炉产生的铝灰中Al4C3的含量较低。

4Al+6CO2→Al4C3+3CO

使用透气砖+活性气体，可在炉内保持低氮氛围，减少铝液与氮气反应，减少氮化铝的生成。

Al+N2→2AlN

熔炼温度或铝灰出炉后温度过高，导致耐火材料相的大量生成。

γ-Al2O3→α-Al2O3（刚玉相）

Mg+Al+O2→MgAlO2（尖晶石相）

4Al+6CO2→Al4C3+3CO

还有，精炼剂的复杂多样性

为达到铝液的纯净度（氧化物、含氢量、结晶度等）、流动性要求，需要加入各种精炼剂。

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：

铝熔体中含有各种杂质，主要有3类杂质:

1类是气体杂质，主要是铝熔体吸收空气中的水份，转化为氢，还有一氧化碳或二氧化碳气体。

2类是固体颗粒物，如氧化铝、氧化镁、碳粒、碳化铝、氟化钙等。

3类是液体杂质，在铝熔体中是一液体形式存在，如氯化镁、氯化钠、氯化钾等。

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。

人类发明了许多精炼剂，精炼剂的成分越来越复杂，用常规化学法分析成分越来越不现实了，有时用化学法时，不同离子相互干扰，造成分析结果不准。

现用X衍射仪对不同的精炼剂物相进行分析，分析结果如:

1#特效精练剂TJLJ1705270

物相定性、定量分析%

NaCl

Na2SiF6

KCl

Na2SO4

2CaO·

NaF2·

SiO2

Na2O

（Bi0.5In0.5）o3

31.3

31.2

18

13.7

4.6

0.8

0.5

0.0

3#无钠清渣剂WZJ17080305

K2SiF6

KNo3

KAiF4

（Mg0.1Mn0.9）Se

MgCsCl3·

6H2O

47.4

19.3

11.8

9.1

6.4

3.8

2.1

5#特效打渣剂TCIJ17052702

Na2S04

CaF2

NaAl（P2O7）

Cl3h14ClCuN2

40.0

24.4

20.9

8.3

3.2

1.8

1.4

二合一精炼剂

KAlF4

K3AlF6

C10H10CdN2O8

43.3

38.5

7.8

7.7

2.7

从上例举的几个分析数据表格中不难看出，精炼剂成分复杂多样，这些精炼剂最后都进入铝灰中残留，导致铝灰成分波动非常大。

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。

还有当地政府环保部门在铝灰定义鉴定方面有若干的差异。

在我国有些地方把铝灰按危废定义，有些地方不按危废定议；

有些地方电解铝按危废处理，铝型材加工的废渣按一般固废处理。

目前，甘肃、四川、内蒙古、新疆等地把所有的铝灰定为危废，其它地方还在执行部分当危废的规定。

所以说铝灰的管理问题也是铝灰处置难的因素。

三、铝灰的危害

1、对环境污染

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；

3、氮化铝+水废弃残渣乱堆放，见水缓慢释放氨气、氢气，造成大气污染的同时，甚至可能引起火灾、爆炸。

4、

5、土壤及地下水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。

6、

二次铝灰的成分非常复杂，其中的金属铝（3～9wt.％）是经过炒灰处理后夹杂在灰渣中微小铝颗粒，在考虑回收成本的前提下，很难通过化学方法或者物理方法实现进一步资源化回收。

经测定：

工业二次铝灰中含有3～9wt.％金属铝颗粒，40～70wt.％氧化铝，10～20wt.％的NaCl、KCl等可溶性盐，5～10wt.％的SiO2、MgO等氧化物，3～6wt.％的Na3AlF6、NaF、CaF2等氟化物，以及一定量的AlN、Al4C3等，还可能含有少量的重金属、硫化物等。

其中，金属铝颗粒、AlN、Al4C3等物质活性较大，遇水或在潮湿空气中会产生易燃有毒的气体，具有高度环境危害性；

含氟化合物和少量重金属具有可浸出毒性，对水体及空气造成严重污染；

可溶性盐类也极易进入河流中造成环境污染；

因此铝灰难以通过传统的填埋手段进行处理。

怎样实现铝灰无害化？

通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。

四、铝灰无害化

1、无害化处置

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《国家危险废弃物名录》。

对二次铝灰进行无害化处置势在必行。

2、铝灰无害化处置方法

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，氨气溶于水或逸出，过滤后得脱氮滤饼。

绿脉博的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。

铝灰水解过程中加入福氨法技术让铝灰中氟、氯元素进行有效的分离，经过水解脱氨固氟工艺，灰泥经压滤机过滤后得脱氮滤饼，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。

铝灰无害化主要是脱氨固氟：

不同元素成分的铝灰需不一样的技术处置，绿脉对铝灰提出诸多特性，就是对铝灰有着非常深入的研究，了解铝灰才能更好的处置铝灰。

绿脉“福安法”+绿脉博专利催化剂快速彻底释放出氨气，氨气回收率高达98%以上，采用分离、沉淀、固化技术把有害的氟盐固化回收，达到了无害化的目的。

五、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。

以中国的年排出量200万吨为计算基数，以铝灰中金属铝占50%约计，氧化铝占30%约计，电解质占10%约计，热能按4000大卡约计，以阴极炭块中炭占50%，电解质占30%，阳极炭渣中电解质占70%，碳占30%，参考现行的金属铝12000元/吨、氧化铝2400元/吨、氟化盐6000元/吨、煤炭500元/吨的价格计算，铝灰的潜在价值约130亿元人民币。

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。

目前公司已经研发生产成型的产品有：

1、氢氧化铝原料，铝灰经洗盐脱氨后，在常压下用高浓度的苛性碱溶出，将铝灰中的氮化铝、残留的金属铝完全溶出，氧化铝部分溶出（或采用烧结法全部溶出）获得的铝酸钠溶液采用晶种分解方法，制取氢氧化铝。

3、无机人造石或陶瓷原料，铝灰中加入石英、添加剂，采用真空振动加压或成型技术，直接压制成石材，无需高温烧制，避免了传统陶瓷高温烧制中必然产生的高能耗问题，从而也避免了由于燃料消耗而造成的温室气体排放问题。

5、聚合氯化铝（PAC）,以铝灰和盐酸为原料，采用酸溶法制备液体聚合氯化铝。

无害化处理后的铝灰在反应斧中加入盐酸溶液并升温到一定的温度，加入铝灰并不断搅拌，反应结束后加水稀释，PH值控制在3.5~4.5，沉化15~24h得到液体PAC，继续经过喷雾干燥可得到固体PAC。

7、硅酸铝耐火纤维，把铝灰放进融化温度约为2000～2200℃的高温电弧炉中，经高温熔化、高压高速空气或蒸汽喷吹、冷却，就成了洁白的“棉花”——硅酸铝耐火纤维。

它可压成纤维毯、板或织成布代替冶炼、化工、玻璃等工业高温窑炉内衬的耐火砖。

消防人员可用耐火纤维布做成衣服。

8、

9、耐火填充料

10、

铝灰加入耐火材料配料中的应用

5.1作为防爆剂

能改善不定形耐火材料衬体的透气性，防止衬体在烘烤过程中由于产生的蒸气压过大而发生爆裂的物质称为防爆剂，也称为快干剂（可快速烘烤的添加剂）。

不定形耐火材料的防爆剂有活性金属铝粉，铝粉与H?

O反应生成Al（OH）?

，并放出H?

，在浇注料尚未凝固前，H?

从浇注料逸出时会形成毛细排气孔，从而提高其排气性。

王立旺[1]采用铝灰替代铝粉作防爆剂，用于铁沟浇注料，其铝灰的化学成分是：

Al31.63%，Al?

O?

18.15%，AlN9.25%，MgO6.16%，SiO?

12.21%，Fe?

7.27%，CaO2.23%，Na?

O2.15%，K?

O1.03%，TiO?

2.04%，Cr?

0.58%，其他7.33%。

其中的Al，AlN能水化放出气体。

试验得出铁沟浇注料中加入w（铝灰）4%，能很好地起到防爆作用，铝灰加入过多，会出现鼓胀开裂，铝灰还能促进铁沟料硬化，缩短施工时间。

5.2加入高炉出铁口炮泥中

黄朝晖等人发明在高炉出铁口炮泥中添加铝灰0.4%~40%替代铝质和硅质原料。

其他原料是：

工业级刚玉、碳化硅、中温沥青颗粒粉、苏州土细粉、焦炭粉等，以焦油及改性沥青和酚醛树脂为结合剂，混合搅拌均匀，过真空练泥机挤出后，即得到炮泥。

其性能稳定，能满足生产要求，并能降低生产成本。

5.3代替煅烧铝矾土

有人研究在浇注料、预制件和耐火粘土制品中加入铝灰取代煅烧的铝矾土，而铝灰无需煅烧，可直接作原料，大约用量在5%。

5.4利用铝灰加工配制耐火材料

众所周知，原料是耐火材料的基础，高质量的耐火原料才能生产好的产品。

对耐火原料基本要求就是耐火性能，即耐火度1580℃以上的原材料才能作为耐火原料。

铝灰中除了Al?

以外，还含有较多耐火性能较低的杂质成分，因此，一般不能用铝灰直接配制耐火材料，需要进一步加工处理，除去杂质，提高Al?

含量，才能考虑用作耐火材料。

下图是铝灰用作电缆耐火填充料

6、制备镁铝尖晶石

镁铝尖晶石是重要的耐火原料，以它为颗粒，镁砂为细粉，制备与刚玉配制钢包用浇注料。

李晓娜以铝灰、铝矾土和电熔镁砂为原料，铁屑为沉淀剂，焦炭为还原剂，采用高温电熔法合成富铝镁铝尖晶石。

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研究阶段。

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、射频等离子法等成功回收了铝灰渣中的氧化铝，生产出聚合氯化铝、硫酸铝及电熔棕刚玉，与其他物质合成镁铝尖晶石、Sialon材料、TiN-Al?

复合材料等。

这对耐火材料的持续提供了先决条件，今后应该做好研究成果转化为企业生产。

建议铝业生产部门与耐火材料企业联合成立铝灰的回收利用公司，生产耐火材料部门需要的上述有关产品。

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。

走近铝灰，我们认识了铝灰及其危害性；

走近铝灰，我们知道了铝灰的再生价值与无害化处置。

小小铝灰对环境污染无可忽视，经高科技术无害化处置后再生资源综合利用价值也是臆想不到的。