二次铝灰综合利用方法（铝灰集中资源化利用的关键是脱氨固氟）

1.1 铝灰的来源铝灰产生于所有的熔融铝的工序，主要包括：原铝生产 (电解铝)、铝合金 生产、废铝回收再生及铝灰处理过程通常，按照铝灰中金属铝含量的不同，可 分为一次铝灰和二次铝灰从熔炼炉内扒出的铝渣称为一次铝灰，外观上呈现灰 白色，主要是由金属铝和铝氧化物组成的混合物，铝含量可达 15%-70% ，也称 之为“白铝灰”；二次铝灰是一次铝灰提取金属铝后的废弃物，主要成分为氧化铝、 氮化铝、金属铝、盐类以及其它组分，因其固结成块状，也称之为“盐饼”，我来为大家科普一下关于二次铝灰综合利用方法?以下内容希望对你有帮助!

二次铝灰综合利用方法

铝灰集中资源化利用的关键是脱氨固氟

1.1 铝灰的来源

铝灰产生于所有的熔融铝的工序，主要包括：原铝生产 (电解铝)、铝合金 生产、废铝回收再生及铝灰处理过程。通常，按照铝灰中金属铝含量的不同，可 分为一次铝灰和二次铝灰。从熔炼炉内扒出的铝渣称为一次铝灰，外观上呈现灰 白色，主要是由金属铝和铝氧化物组成的混合物，铝含量可达 15%-70% ，也称 之为“白铝灰”；二次铝灰是一次铝灰提取金属铝后的废弃物，主要成分为氧化铝、 氮化铝、金属铝、盐类以及其它组分，因其固结成块状，也称之为“盐饼”。

1.2 铝灰物化性质

铝灰成分因产生环节及工艺的不同，具有较明显的差异，主要物相为氧化铝、 金属铝、镁铝尖晶石、方镁石、石英、氮化铝、碳化铝及盐溶剂等。铝灰堆积密 度0.828-1.118g/cm3，表观密度2.396-2.528g/cm3，浸出液pH为 9.03- 10. 14。

1.3 铝灰的危害

我国铝灰处理及资源化水平相对落后，多数企业采用直接填埋或堆存方式处

理，这种粗放处理方式会对环境造成以下三方面危害。

(1) 污染地下水

铝灰在堆存过程中受雨淋或潮湿环境影响，其赋存的氟化物、氰化物、重金 属、可溶盐等有毒有害物质会发生迁移转化，造成地下污染。此外，铝灰中的氮 化铝在潮湿环境下会释放出氨气，引起地下水 pH 升高；部分钙、镁离子还可能 导致地下水总硬度超标。

(2) 污染大气

铝灰中含有的氮化铝、金属铝及少量的碳化铝、硫化铝、磷化铝等，遇水会 释放大量氨气，并产生一定量氢气、甲烷、硫化氢、磷化氢等。这些气体多数有 毒有害，部分具有恶臭性、易燃易爆性，直接排放到空气中不仅污染大气，还会 带来安全隐患。此外，堆场铝灰在风吹日晒环境下，导致铝灰表面粘结性变差， 极易引起粉尘污染。

(3) 污染土壤

铝灰堆存不仅占用大量耕地，而且其盐分会缓慢积聚在土壤中导致盐碱化， 扰乱周围植物根系正常生理活动。此外，铝灰中的硒、砷、钡、隔、铬、铅等可 能导致土壤重金属超标。

1.4 铝灰处理现状

《国家危险废物名录 (2021 年版)》自 2021年1月1日起施行，将电解铝、 再生铝企业产生的铝灰渣 (含二次铝灰) 等纳入《国家危险废物名录 (2021 年 版)》，属危险废物，必须按照危险废物要求进行管理。

铝灰是由金属铝、氧化铝、氮化铝、盐及其它组分构成的混合物，蕴藏丰富 的资源。铝灰被定义为危险废物后，传统的粗放式处理方式已不可行。随着环保 税的实施，企业迫切需要经济、安全、环保的铝灰处理技术。当前，我国对铝灰 的处理主要集中在金属铝的回收，与国外相比仍处于起步阶段，特别是对于二次 铝灰至今尚缺乏先进、成熟、高效的处理技术。鉴于当前我国铝工业区域性集中 发展特征越来越鲜明，未来建立大型铝灰综合处理厂，将区域内铝灰集中处理， 实现过去“低效、分散利用”向“高效、规模利用”转变，是行业发展的必经之路。 现阶段铝灰处理成本较高，部分企业难以承受，因此，开发低成本处理无害化技 术或高附加值资源化技术将是破解铝灰处置难题的关键策略。此外，加大铝灰处 理工程装备的开发，提高铝灰处理产业化规模和技术水平，促进铝工业绿色健康 发展，也是未来铝灰处理需要攻克的难关。

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。

铝灰的特点集中体现在三个方面：具有毒性，多数属危废；数量较大，我国 每年的排出量数百万吨级；有金属铝、铝的化合物及热能，潜在价值高。

国内的一次铝灰由于其中的金属铝含量较高，具有经济价值而作为一种资源 为企业重视和处理。铝灰的潜在价值主要体现在其所含的金属铝、氧化铝、氟化 盐以及其蕴含的热能等。以我国的年排出量 200 万吨为计算基数，以铝灰中金属 铝占 50% 、氧化铝占 30% 、氟化盐占 10%约计， 以阴极炭块中炭占 50% ，发热 量按 4000kcal/kg 约计，氟化盐占 30% ，阳极炭渣中氟化盐占 70% ，碳占 30%， 参考现行的价格计算，铝灰的潜在价值约 150 亿元。

二次铝灰作为一次铝灰提铝后的剩余物，在环保税实施前，由于国内缺乏技 术上、成熟，经济上投资少、效益高的处置项目而被抛弃或掩埋，既浪费了资源， 又污染了环境，与当今绿色发展的理念极不相称。从二次铝灰、废阴极炭块、阳 极炭渣、电解槽防渗料、耐火料、铝加工的污泥等每个分项数量、性质、成份、 潜在价值等方面看，铝灰资源化利用的关键在于二次铝灰。因此，时代呼唤、成 熟，经济上投资少、效益高的处置技术尽快面世推广。

国外对铝灰的研究主要集中在欧美日等发达国家。欧洲集中在意大利和西班牙，美国集中在美国阿贡国家实验室 (简称ANL) 和盐博大科技有限公司，而 日本相关公司的研究主要体现在 AD 粉上。再生铝加工的铝灰研究并产业化的代 表性公司是意大利的安奇泰克技术有限公司，该公司早在 40 年前就开发出了一 种再生铝灰的回收系统，经过近几十年的，已在欧洲建成了几家工厂。

国内从事铝灰开发研究的科研单位分别为中国科学院、北京矿冶科技集团有 限公司、郑州有色金属研究院、云南昆明冶金研究院等，高校中涉及铝灰研究的 主要分布在东北大学、中南大学、江西理工大学、同济大学、南通大学等；企业 中涉及铝灰研究的主要为山东铝业公司、山东铝晖环保科技有限公司、淄博海慧 工程设计咨询有限公司、淄博德力鑫环保新科技有限公司、北京科林泽环保科技 有限公司、湖南中大冶金设计有限公司、郑州中绿环保新材料有限公司、郑州经 纬科技实业有限公司、沈阳银海再生资源科技有限公司等，总数约 20 余家。

但是纵观整个我国铝行业危废处置，目前整体基本处于初级阶段，成熟且具 有社会、环境、企业经济效益三统一，并为业内人士所认可的试验、示范、生产 线尚需时间，铝灰的资源化利用可谓任重道远。

对于铝灰资源化利用的方向，业界认为，富含氧化铝、氟化盐的二次铝灰经 处理后返电解槽，可用于生产铝酸钙粉和净水剂，还可用于生产特种水泥；富含 碳热能和氟化盐的阴极炭块和含有量氧化铝、二氧化硅等的电解槽防渗料、耐火 料等应作为水泥生产的原料及燃料；富含氢氧化铝的铝加工的污泥应作为净水剂 的原料；其次，二次铝灰适宜的工艺是先除氨，然后通过酸浸的办法除杂，并将 主成份氧化铝和氟化盐一同返电解槽，同时副产聚合氯化铝。第三，阴极炭块适 宜的去处是作为水泥的燃料和原料、铝业自备电厂流化床锅炉的燃料，或者作为 烧结法氧化铝生产窑炉的燃料和脱硫剂。上述方面山东铝业公司已做过大量的工 作，并积累了相当的经验。此外，对于阳极炭渣而言，适宜的去处是作为水泥的 燃料和原料，还可以尝试加入到阳极生产之中；同时，大修渣适宜的去处是作为 水泥的原料，铝加工污泥适宜的去处是作为净水剂聚合氯化铝的原料。

与此同时，铝灰资源化利用还存在诸多问题，如铝灰危固废界定，具体细则 尚未完成，目前还在研究、制订之中；二次铝灰返电解槽联产聚合氯化铝净水剂 过程中涉及氢气爆炸的问题；产品质量问题以及环保标准问题。其中，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。

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。从国家政策层面看，党和政府已经把绿色发展作为当前 和今后的发展方向，并实施了史上严厉的税收，每吨铝灰征收 1000 元环保税倒 逼铝灰的资源化利用；从资源的角度看，我国作为电解铝、铝加工、再生铝加工 产能、产量全球的铝业大国，巨大的铝灰体量将为资源化利用提供广阔的市场空 间。

铝灰中的氮化铝具有很强的反应性，遇水或在潮湿的空气中，极易发生水解反应生成氢氧化铝和有毒有害的氨气，造成对空气的污染。铝灰含氟含重金属含盐，填埋法处理铝灰会对土壤和地下水造成污染，会产生较大的环境风险。水解是有效的铝灰脱氮技术，铝灰中的氮化铝与水发生水解反应生成氢氧化铝和氨气，氨气可进一步经硫酸吸收制得硫酸铵产品。

传统铝灰水解虽可使铝灰中的氮化铝得到一定程度的分解去除，但反应生成的氢氧化铝会包裹氮化铝颗粒，限制了水与氮化铝之间进一步反应，降低了水解脱氮效率。传统水解脱氮工艺的脱氮效率通常在30~40％左右，脱氮不彻底。同时，由于氨水具有易挥发性，铝灰水解过程产生的氨气若不能有效净化吸收，则会对大气环境造成二次污染。研究表明，在加热条件下，铝灰水解反应速率加快，从而提高了氮化铝水解效率，但仍无法解决氢氧化铝对氮化铝的包裹问题，无法从本质上提高铝灰水解脱氮效率。

铝灰脱毒是一个脱氮固氟去重的化学反应过程，涉及水解、尾气处理、资源化产物制取等过程和工艺，系统性强，有一定的技术壁垒。铝灰水解脱氮固氟后，是否需要脱盐应结合水解残渣利用方法和产物去向进行综合考虑。同时，铝灰水解残渣的脱盐工艺复杂，工艺流程长，设备投资大，运行成本高，更应科学评估。

铝灰具有反应性、毒性等危险特性，对其进行无害化解毒并加以利用，是解决铝灰污染治理的重点。从国内目前已经运行的铝灰资源化综合利用示范项目来看，新型湿式水解高效脱氨固氟预处理技术，对于铝灰解毒及后续资源化利用起到了至关重要的作用。

铝灰火法资源化制铝酸钙、铝酸钠等技术虽然可行，但受限于铝灰来源广、成分复杂、杂质多等原因，资源化产物的质量和有害物质的含量难以控制，火法投资成本高，国内建设运行技术经验不足等原因，也极大地阻碍了铝灰火法资源化技术的发展。

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