鋁灰是鋁冶煉及加工過程產生的固體廢渣,按產生的方式不同分為一次鋁灰和二次鋁灰,其主
要化學組成有Ai、Si、Mg和Ca等,同時還含有F、CI。主要物相為氮化鋁、氧化鋁、金屬鋁、鎂鋁
尖晶石、方鎂石、石英、碳化鋁及鹽溶劑等。其中氮化鋁含量10-40%、氧化鋁15-30%、單質鋁2-15%。
2017年我國鋁灰產量150-200萬噸,而且每年以2%左右的速度增長。鋁灰中含有氮化鋁、氟化鹽,
其它可溶性鹽等有毒有害物質。所含氮化鋁與水接觸或受潮濕環境的影響容易發生水解反應,釋放出
氨氣和氮氣等,對大氣造成污染并形成安全隱患。2016年被列入《國家危險廢棄物名錄》。
二次鋁灰做為一次鋁灰提取金屬鋁后的廢棄物或鋁精煉過程產生的含鋁廢渣,鋁含量較低,通常
在10%-20%之間,且成分復雜,有害成份多,處理難度大,目前多數企業采用填埋或堆存的方式進行處
理。這不僅造成了鋁資源的極大浪費,而且對環境與安全也形成了危害。
二次鋁灰的綜合利用主要用于生產聚合氯化鋁、硫酸鋁、氧化鋁棕剛玉、鎂鋁尖晶石、清水陶瓷
磚及吸附劑、分子篩等。但由于所述技術存在著生產成本高、工藝復雜等不足,目前產業化水平不高。
針對我國目前二次鋁灰資源化利用存在的不足,河南省睿博環境工程技術有限公司組建專業研發
團隊,于2016年立項開展了二次鋁灰無害化處置與資源化利用的科技攻關工作,并取得了重大進展。
目前已取得多項研究成果并已先后通過了中試研究和5000噸/a級工業化試產驗證,已具備工業推廣用
價值。
氟化鋁是一種重要的氟化鹽,主要應用于鋁冶煉領域。在電解鋁生產過程被用作溶劑。干法氟
化鋁和無水氟化鋁具有良好的使用性能,因此受到電解鋁企業的歡迎。目前干法氟化鋁出廠價格在
9500-11000元之間。
該技術以二次鋁灰為鋁源,以磷化工企業副產氟硅酸為氟源,首先制得氫氧化鋁和氟化銨,然
后將氫氧化鋁和氟化銨于具有自主知識產權的同步異位集約式固相氟化反應器中完成干法氟化鋁的
制備。氟化反應過程產生的含氨尾氣被引入氟化銨制備系統用作氨化劑,生產過程安全、環保、生
產成本低、產品質量優于干法氟化鋁標準,接近無水氟化鋁指標。該工藝尤其適合于電解鋁生產企
業,通過對二次鋁灰的加工、利用實現對氟化鋁的循環使用。
氧化鋁也是一種用途廣泛的鋁化學品,按產品純度和用途的不同有冶金級工業氧化鋁和高純氧
化鋁等。其中高純氧化鋁又分為藍寶石氧化鋁、特種陶瓷氧化鋁和光學材料用氧化鋁等。
由二次鋁灰生產冶金級氧化鋁,工藝過程是首先將二次鋁灰做無害化處置,分解其中的氮化鋁
并去除其中的氟化物等有害雜質,然后采用堿溶工藝處理處置后鋁灰制得鋁酸鈉溶液。再采用種分、
碳分工藝處理鋁酸鈉溶液制得氫氧化鋁,煅燒氫氧化鋁得氧化鋁。采用苛化工藝處理分離氫氧化鋁后
母液,收得氫氧化鈉溶液和碳酸鈣。調整氫氧化鈉溶液濃度后循環用作堿溶劑,碳酸鈣干燥包裝后出
售。該工藝成熟可靠,所得產品市場需求量大。由于實現了對堿溶劑的循環使用,不僅避免了廢水排
放,而且明顯降低了生產成本。具有環保、無害、經濟效益好等明顯特征。
聚合氯化鋁是性能優良的混凝劑,被廣泛應用于水處理領域,由二次鋁灰生產聚合氯化鋁是一個
很好的資源化利用途徑。處理過程:以對二次鋁灰的無害化處置為前提,采用酸溶工藝浸出二次鋁灰
中的鋁,制得氯化鋁溶液,再經堿化、聚合制得液體聚合氯化鋁,進一步處理液體聚合氯化鋁得粉狀
聚合氯化鋁。工藝成熟、可靠、安全、環保、無三廢排放,產品市場前景廣闊,適合于有鹽酸資源的
企業投資建設。
石油壓裂支撐劑廣泛應用于石油開采行業,傳統的生產工藝是以鋁土礦為主要材料,調整配料中
的鋁硅比,再附以其它礦物,經研磨、混合、造粒、燒結而成。本工藝將經無害化處置后的鋁灰與其
它礦物混合后研磨,再經混合、造粒、燒結、篩分、包裝制得石油壓裂支撐劑產品,其特點是實現了
對鋁灰的整體利用,生產成本低、環保、無害、經濟效益顯著,為二次鋁灰資源化利用的較佳途徑。
綜上所述,鋁灰是一種危險廢棄物,對其進行無害化處置與資源化利用勢在必行,研究開發先進、
實用的無害化處置與資源化利用新工藝并將其應用于工業實踐,有利于電解鋁行業的可持續、綠色化發
展。我公司成功研發的二次鋁灰資源化利用新技術,為二次鋁灰的無害化處置與資源化利用開辟了切實、
可行的新途徑。