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佛山（华南）新材料研究院铝灰清洁资源化高效处理技术破解铝灰渣处置难题

发布时间： 2023-03-14

近日，佛山（华南）新材料研究院产业园区再引进一高技术含量产业化项目，该项目可为大型铝加工企业提供铝灰资源化再利用、（危）废料零排放全方位解决方案。


01 项目背景


我国是铝生产和消费大国，2022年全国原铝产量为4021.4万吨，约占全球原铝产量的59%。伴随着铝产业的快速发展，原铝电解制备、加工和再生过程中均将产生大量的铝灰（渣）。最新颁布的《国家危险废弃物名录（2021版）》已明确将铝灰（渣）列为危险固体废弃物（废物代码：321-024/025/026-48）。其中，1吨原铝产生8~15kg电解铝灰，1吨铝产品加工过程（包括熔炼、合金配制、铸锭等过程）中产生20~50kg铝灰渣，1吨铝合金再生过程中约产生80~200kg铝灰渣。据此，我国各类铝灰渣年排放量在400万吨以上。


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图：铝灰（渣）


铝灰（渣）具有造成环境危害和资源浪费的双重特性：一方面含有大量的金属铝及铝的化合物，具有较高的工业回收和再利用价值；另一方面常含有氮化物、 Cr、Cd、Pb 等重金属元素和F-、Cl- 、CN-等有害离子，大规模堆积情况下，易于空气中水分形成NH3、CH4等刺激性可燃气体。而大规模填埋铝灰渣会在污染土壤的同时，还会随着重金属元素和有害离子迁移导致地下水污染。随着我国经济逐渐从高速度发展转向高质量可持续发展，亟需开发铝灰的高价值、短流程及清洁资源化处理技术。


02 铝灰（渣）的处理现状


经对一次铝灰（渣）中金属铝的进行一次或多次对提取后，可得到二次铝灰（金属铝含量3~5%，俗称黑灰）。其中，金属铝提取多采用火法回收处理技术，代表性技术包括：炒灰法、回转窑加热法、压榨冷却回收法、等离子速熔法、Alurec法及MRM法等。


对于二次铝灰，因其含有60wt%以上的Al2O3，为此目前主流技术是通 过火法或湿法工艺将二次铝灰中氧化铝进行资源化利用。其中，湿法工艺主要是通过酸或碱液脱除铝灰中的N、F和Cl，以获得氧化铝，同时获得氨水、氟盐和氯盐产品。该方法流程长，且会产生大量废液，投资大，经济性较差。火法工艺主要是通过高温手段去除铝灰中有害杂质，以达到铝灰的综合利用，其代表性产品包括：水处理剂、耐火材料及建筑和路用材料等。目前该方法仍然存产品附加值低、能耗高、生产环节差等一系列问题。


03 铝灰清洁资源化高效处理技术

经多年研发及技术攻关，目前公司已成功开发了一种基于纯氧燃烧处理技术、气-液-固三相分离技术的二次铝灰清洁资源化、连续化处理方法，获授权专利5件（其中发明专利2件）。生产过程烟气排放达到相关环保标准，项目产品为具有高附加值的炼钢用预熔型铝酸钙精炼渣（符合钢铁行业标准YB/T4265-2011），经第三方权威机构检测，产品无浸出毒性。


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图：铝灰清洁资源化高效处理生产现场图及精炼渣产品图


基于纯氧处理技术、气-液-固三相分离技术，与常规混合型、烧结型及预熔型（主要采用电炉和平炉制备）铝酸钙精炼渣相比，公司生产的预熔型铝酸钙精炼渣具有成分均匀、密度大（＞2.75g/cm3）、不吸水、不粉化及N（＜500ppm）、S（＜150ppm）、P（＜150ppm）、B（＜120ppm）元素低等综合优势，目前已在南京钢铁、广东韶关钢铁、台湾省中钢等公司应用，并得到了广泛好评。



来源：佛山（华南）新材料研究院