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被列入《國家危險廢物名錄》,電解鋁二次鋁灰利用技術分析!

日期:2018/24/12

  電解鋁二次鋁灰是一種危險廢物,含有大量氟化物、氰化物、碳化鋁、氮化鋁等有毒有害物質,對其處理一直是電解鋁行業的研究的熱點。


  電解鋁二次鋁灰是一種危險廢物,含有大量氟化物、氰化物、碳化鋁、氮化鋁等有毒有害物質,對其處理一直是電解鋁行業的研究的熱點。


  傳統的填埋和堆存方式已經被明令禁止,針對二次鋁灰的處理,業內開發出了多項工藝技術,本文針對二次鋁灰現有的工藝技術和處置項目進行了深入分析,并分析了二次鋁灰處理技術的發展趨勢。


  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成,具有保溫和防止鋁液氧化的作用。


  熔鑄過程會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,灰渣冷卻后進一步細磨篩分出鋁顆粒,得到的細灰即為二次鋁灰。


  ?二次鋁灰會對環境產生嚴重的危害


  不同原料熔鑄過程產生的二次鋁灰化學成分不同,電解鋁熔鑄過程產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,有毒有害物質為AlN、Al4C3、氟化物和氰化物等。


  AlN、Al4C3遇水產生NH3和CH4等,散發惡臭氣味,氟化物和氰化物遇水溶出會污染自然水體,因此如不加處理直接進行填埋將會對環境產生嚴重的危害。目前二次鋁灰已被列入《國家危險廢物名錄》,廢物類別HW48有色金屬冶煉,廢物代碼321-024-48。


  ?二次鋁灰現有工藝存在消納量不足的缺點


  二次鋁灰當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過處理去除氮化物、氟化物、鹽分等雜質后得到無害化鋁灰進行安全填埋,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后二次鋁灰經過高溫或冷加工制成不同的產品如鋼爪保護環、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。


  在環保的壓力下,目前國內多家電解鋁廠紛紛上馬二次鋁灰處理項目,例如青海某電解鋁企業的電解鋁廢碳渣和二次鋁灰處置線于2018年4月通過青海省環保廳的驗收并投入使用。


  項目總投資1.3億元,項目規模為年處置廢鋁灰1.9萬噸、廢碳渣1.4萬噸,年產出電解質1萬噸、重熔鋁錠0.5萬噸、鋼爪保護環296萬付、冶金焦2.8萬噸、人造石墨碎0.42萬噸。


  ?鋁灰生產陽極保護環工藝過程為:


  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破碎,破碎后物料進入集料斗;


  2.球磨和篩分,破碎物料給入球磨機,球磨后物料經給料機給入振動篩,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.壓制保護環,二次鋁灰與碳素添加劑和水進行充分攪拌混合,混合好的物料進入制環機直接壓制陽極保護環,成型保護環送入電熱隧道窯進行烘干;


  5.氨氣回收,由于二次鋁灰中含有氮化鋁,烘干過程會產生氨氣,隧道窯產生的廢氣經吸氨塔吸收,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展趨勢


  由于二次鋁灰產量十分巨大,目前全國僅電解鋁企業年產二次鋁灰就達到200萬噸,無論是利用鋁灰生產鋼爪保護環還是棕剛玉磨料等產品,都面臨產品消納問題,因此如何解決如何大量消納二次鋁灰成為企業關注的重點。


  中南大學的研究團隊開發了一種低溫堿熔技術處理二次鋁灰,產品作為電解鋁和水玻璃的原料。


  技術原理是將鋁灰加入碳酸鈉、氫氧化鈉作為熔煉介質,在低于900℃的溫度下熔煉,熔煉完成后進行熱水浸出,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、氯化物與堿性物質反應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,水浸后調節PH值,分步沉淀出氫氧化鋁和水玻璃,剩余溶液多效蒸發出工業用鹽,氫氧化鋁經煅燒后返回電解槽回用。


  整個過程低溫節能、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的發展趨勢。


  ?結語


  隨著環保壓力的日益加大,電解鋁鋁灰成為電解鋁廠亟待解決的問題,市場空間也在逐步擴大。二次鋁灰的應用目前開發了多種技術如生產鋼爪保護環、磨料、耐材等產品,但都面臨產品消納的問題,以二次鋁灰返回電解槽煉鋁成為其利用的發展趨勢。


來源:金智創新
編輯:鋁道網

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