一、鋁灰來(lái)源及成分
鋁灰產(chǎn)生于電解鋁、鋁加工和再生鋁行業(yè)中所有鋁發(fā)生熔煉的工序，一方面含有大量的金屬鋁及鋁的化合物，具有較高的工業(yè)回收和再利用價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)的鋁灰處理方式主要分為鋁灰回收、無(wú)害化處理和資源化再生利用。根據(jù)鋁灰在回收利用過(guò)程中的使用次數(shù)和金屬鋁含量，可將鋁灰分為一次鋁灰和二次鋁灰，其主要成分見(jiàn)表1。一次鋁灰含有大量的金屬鋁，具有較高的回收利用價(jià)值，回收利用較普遍；二次鋁灰金屬鋁含量一般在5%以下，由于其資源化利用難度較大，多數(shù)企業(yè)采取填埋進(jìn)行處理。
表1鋁灰成分
二、鋁灰危險(xiǎn)特性
按最新《2021年危險(xiǎn)廢物名錄》鋁灰分為：
?、傥U代碼：321-026-48，是有色金屬采選和冶煉廢物鋁灰是再生鋁和鋁材加工過(guò)程中，廢鋁及鋁錠重熔、精煉、合金化、鑄造熔體表面產(chǎn)生的鋁灰渣，及其回收鋁過(guò)程產(chǎn)生的鹽渣和二次鋁灰，R。
②危廢代碼：321-034-48，鋁灰熱回收鋁過(guò)程煙氣處理集（除）塵裝置收集的粉塵，鋁冶煉和再生過(guò)程煙氣（包括：再生鋁熔煉煙氣、鋁液熔體凈化、除雜、合金化、鑄造煙氣）處理集（除）塵裝置收集的粉塵，T，R。
③危廢代碼：321-024-48，電解鋁鋁液轉(zhuǎn)移、精煉、合金化、鑄造過(guò)程熔體表面產(chǎn)生的鋁灰渣，以及回收鋁過(guò)程產(chǎn)生的鹽渣和二次鋁灰，R，T。
?、芪U代碼：321-023-48，電解鋁生產(chǎn)過(guò)程電解槽陰極內(nèi)襯維修、更換產(chǎn)生的廢渣（大修渣），T。
?、菸U代碼：321-025-48，電解鋁生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的炭渣，T。
鋁灰并將其危險(xiǎn)特性分為反應(yīng)性和毒性兩類，其反應(yīng)性來(lái)自鋁灰中的金屬鋁、氮化鋁和碳化鋁，這些物質(zhì)遇水分別產(chǎn)生氫氣、氨氣和甲烷等有毒有害氣體；毒性主要來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程中的氟化物和重金屬殘留物。鋁灰主要對(duì)大氣、地下水和土壤環(huán)境的造成污染。鋁灰中的金屬鋁、氮化鋁、碳化鋁與空氣中的水發(fā)生反應(yīng)生成氨氣、氫氣、甲烷等有毒有害氣體并污染環(huán)境；鋁灰里大量的氟元素會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重污染，人畜飲用后會(huì)對(duì)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。鋁灰對(duì)環(huán)境還會(huì)造成粉塵、氨氣等污染，鋁灰遇水呈堿性，會(huì)破壞土壤酸堿度；鋁灰中的氯化物會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化。
三、以下是常見(jiàn)二次鋁灰無(wú)害化處理技術(shù)的對(duì)比及利潤(rùn)優(yōu)勢(shì)：
濕法處理
?酸浸法：除鹽效果好，能有效去除氟、氯等有害元素，反應(yīng)無(wú)需加熱，速度較快，可得到氧化鋁等產(chǎn)品用于凈水劑等生產(chǎn)。但會(huì)產(chǎn)生較多氫氣，安全性較難把控，且氮化鋁去除效率不高，可能產(chǎn)生大量廢水需處理.
?堿浸法：可減少單質(zhì)鋁溶出，無(wú)害化效果好，還可減少氫氣產(chǎn)生，后續(xù)可回收鋁資源。不過(guò)過(guò)濾性能較差，成本相對(duì)較高.
?鋁灰脫氨-固氮-綠色循環(huán)利用技術(shù)：可實(shí)現(xiàn)鋁灰中可溶氨的轉(zhuǎn)化與利用，產(chǎn)生硫酸銨副產(chǎn)品，濾泥可制磚。
?多段連續(xù)強(qiáng)化水解浸出＋高值定向轉(zhuǎn)化技術(shù)：能深度解離鋁灰中活性組分和浸出鹽組分，得到多種高價(jià)值產(chǎn)品，如氨水產(chǎn)品、鋁用精煉劑、高鋁料等，實(shí)現(xiàn)全量化資源利用。按年處理6萬(wàn)噸生產(chǎn)線估算，處理成本400-500元/噸，利潤(rùn)約500-1000元/噸.
火法處理
?回轉(zhuǎn)窯高溫熔煉技術(shù)：流程簡(jiǎn)單，操作控制較容易，可產(chǎn)出鋁酸鈉等產(chǎn)品作為水泥廠、鋼廠添加劑等。但高溫能耗高，鹽類粘結(jié)和氟化物腐蝕問(wèn)題影響穩(wěn)定生產(chǎn)，氣體凈化成本高.
?燃燒爐焚燒技術(shù)：可有效去除有害物質(zhì)，處理后的鋁灰可再利用，成品經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。但會(huì)產(chǎn)生粉塵、氮氧化物等污染物，面臨除鹽問(wèn)題，對(duì)原料和反應(yīng)條件要求高.
?火法處置鋁灰工藝：工藝成熟，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，投資省，占地面積小，無(wú)二次污染，產(chǎn)品方案多樣化，但能耗指標(biāo)要求高，對(duì)能耗準(zhǔn)入要求高的區(qū)域不利.
固化處理
將二次鋁灰與水泥、石膏等固化劑混合，使有害物質(zhì)被包裹在固化體內(nèi)部。其操作簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，可用于一些難以通過(guò)其他方法有效處理的二次鋁灰。不過(guò)固化后的產(chǎn)物若處理不當(dāng)，存在長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題，且利潤(rùn)空間相對(duì)較小，主要是通過(guò)降低處理成本來(lái)體現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。
四、以下幾種二次鋁灰無(wú)害化處理技術(shù)在節(jié)能方面各有特點(diǎn)：
濕法處理
?酸浸法：反應(yīng)無(wú)需加熱，能在常溫下進(jìn)行，可節(jié)省大量的熱能，但其會(huì)產(chǎn)生較多氫氣，存在一定安全隱患.
?堿浸法：雖可減少氫氣產(chǎn)生，但通常需在一定溫度條件下進(jìn)行反應(yīng)，相對(duì)酸浸法能耗稍高，不過(guò)其無(wú)害化效果好，能有效減少單質(zhì)鋁溶出以便進(jìn)一步回收.
?多段連續(xù)強(qiáng)化水解浸出＋高值定向轉(zhuǎn)化技術(shù)：通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控反應(yīng)溫度和時(shí)間等工藝條件，實(shí)現(xiàn)活性組分和可溶鹽組分高效分離，過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)饪勺鳛槎稳剂鲜褂?，一定程度上提高了能源利用?
火法處理
?回轉(zhuǎn)窯高溫熔煉技術(shù)：需在高溫下進(jìn)行，能耗較高，但如果采用先進(jìn)的節(jié)能型回轉(zhuǎn)窯設(shè)備，如選用調(diào)心滾動(dòng)軸承支承裝置、托輪軸承由大瓦改為滾動(dòng)軸承等方式，可減少摩擦，節(jié)省電耗.
?燃燒爐焚燒技術(shù)：同樣需要高溫，會(huì)消耗較多能源，并且對(duì)原料和反應(yīng)條件要求高，否則難以達(dá)到理想的無(wú)害化效果和能源利用效率.
?二次鋁灰旋轉(zhuǎn)爐：煅燒過(guò)程中不需要外加熱源，可大大降低生產(chǎn)成本，有效去除二次鋁灰中氮化鋁、氨氣等.
固化處理
固化處理是將二次鋁灰與固化劑混合，操作簡(jiǎn)單，主要能耗在于攪拌等設(shè)備的運(yùn)行，能耗相對(duì)較低，但該方法只是將有害物質(zhì)包裹，并非真正意義上的無(wú)害化處理，且長(zhǎng)期穩(wěn)定性存在問(wèn)題，利潤(rùn)空間較小。
五、以下是幾種常見(jiàn)的二次鋁灰煅燒技術(shù)：
回轉(zhuǎn)窯煅燒技術(shù)
?原理：通過(guò)回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使二次鋁灰在窯內(nèi)均勻受熱，實(shí)現(xiàn)煅燒。窯內(nèi)溫度一般在700℃-1600℃之間，在高溫下，鋁灰中的氮化鋁、碳化鋁等有害物質(zhì)分解，同時(shí)使鋁灰中的氧化鋁等成分得到進(jìn)一步的穩(wěn)定和提純.
?優(yōu)勢(shì)：處理量大，效率高，適合大規(guī)模處理二次鋁灰；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，煅燒后的氧化鋁含量高，可作為優(yōu)質(zhì)的耐火材料、陶瓷材料等的原材料；通過(guò)合理設(shè)計(jì)窯體結(jié)構(gòu)和選用節(jié)能型設(shè)備，可有效降低熱能損失，提高能源利用率，如采用調(diào)心滾動(dòng)軸承支承裝置等減少摩擦，節(jié)省電耗.
隧道窯煅燒技術(shù)
?原理：二次鋁灰放置在窯車上，緩慢通過(guò)隧道窯的預(yù)熱、煅燒、冷卻等區(qū)域，在不同溫度段進(jìn)行逐步煅燒。燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的熱量通過(guò)窯壁、熱氣等方式傳遞給鋁灰，使其達(dá)到煅燒的目的。
?優(yōu)勢(shì)：溫度控制精準(zhǔn)，能夠根據(jù)不同的煅燒階段和要求，精確調(diào)節(jié)各區(qū)域的溫度，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性；生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)連續(xù)，自動(dòng)化程度較高，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、穩(wěn)定的生產(chǎn)；采用高效的燃燒系統(tǒng)和余熱回收裝置，能充分利用燃燒產(chǎn)生的熱量，降低能耗。
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