鋁灰主要產(chǎn)生于鋁電解、鋁( 含再生鋁) 加工等所有鋁發(fā)生融熔的工序。近年來，我國金屬鋁工業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)能和產(chǎn)量連續(xù)多年位列世界第一， 2017 我國電解鋁的產(chǎn)量為 3227 萬噸，占世界總產(chǎn)量的57%。據(jù)保守估計(jì)，電解鋁、鋁加工、再生鋁行業(yè)每年排出的鋁灰數(shù)量超過 300 萬噸，加上多年來堆存及掩的累計(jì)堆存數(shù)量已愈千萬噸。鋁灰的大量堆棄和填埋不僅占用大量的土地資源，而且對當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。新版的《國家危險(xiǎn)廢物名錄》已將有色金屬鋁冶煉排出的鋁灰列為毒性危險(xiǎn)廢物及易燃性危險(xiǎn)廢物，因此對鋁灰進(jìn)行處理、實(shí)現(xiàn)有效綜合利用已成為鋁工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展亟待解決的問題。 

1 鋁灰的分類及利用途徑

鋁灰按照其處理程度的不同可分為一次鋁灰和二次鋁灰。一次鋁灰為鋁發(fā)生融熔的工序直接排出的灰渣，其特征為金屬鋁的含量較多。二次鋁灰為一次鋁灰經(jīng)回收金屬鋁后的灰渣，相對一次鋁灰其中的金屬鋁含量顯著降低，其他物質(zhì)的含量明顯增加。表 1 為一次鋁灰和二次鋁灰的主要化學(xué)組成，可以看出鋁灰主要由金屬鋁、氧化鋁、氮化鋁和氧化鎂組成，其中氧化鎂主要以鋁鎂尖晶石的形式存在。此外，由于鋁電解采用冰晶鹽體系生產(chǎn)金屬鋁，鋁灰中還含有一定量的其他氧化物、鹽和氟化物。鋁灰與水接觸后，其中的氮化鋁易水解產(chǎn)生氣味難聞的氨氣污染空氣、氟化物水解產(chǎn)生氟化氫危害人體健康?；阡X灰的化學(xué)組成及性質(zhì)，對其進(jìn)行有效處理、實(shí)現(xiàn)綠色資源的研究方向應(yīng)考慮以下兩點(diǎn): 

一、采用簡單經(jīng)濟(jì)的方法實(shí)現(xiàn)氧化鋁的有效分離;

二、采用有效的方法利用其中的氮、氟等元素?，F(xiàn)有文獻(xiàn)介紹的利用鋁灰的途徑主要為回收金屬鋁，制備建筑材料、耐火材料、化工原料、氫氧化鋁微粉等。

2 鋁灰資源化的利用方法

2． 1 一次鋁灰的回收方法

處理一次鋁灰的主要目的是回收有價(jià)金屬鋁，根據(jù) 處 理 方 式 的 差 異 主 要 分 為 炒灰回收法、 ALUＲEC ( Aluminium Ｒecycling) 法、傾動回轉(zhuǎn)爐處理法、MＲM ( Metal Ｒecycling Machine) 法、等離子體速熔法和壓榨回收法。

炒灰回收法的工藝過程為將鋁灰和熔劑混合后投放到一個傾斜的鐵鍋中，由于鋁灰自身具有較的熱量，人工用鐵鍬進(jìn)行翻炒，在翻炒攪拌的過程中，鎂等物質(zhì)持續(xù)氧化放出熱量，產(chǎn)生的熱量使金屬鋁處于熔融態(tài)，在重力的作用下，熔融鋁水從底部流出加以回收，金屬鋁的回收率比較高。該方法操作過程簡易方便，但由于其是敞開式作業(yè)，過程中會有大量的粉塵和鹽霧產(chǎn)生，會對環(huán)境和操作工人身體健康造成危害。 

ALUＲEC ( Aluminium Ｒecycling) 法是目前國內(nèi)外普遍采用的回收一次鋁灰的方法，是由丹麥阿加公司( AGA) 、曼公司( MAN) 和霍戈文斯鋁業(yè)公司聯(lián)合開發(fā)的，可通過較低的能耗獲得更高的熱效率。采用回轉(zhuǎn)式熔化爐，以天然氣為燃料富氧燃燒，在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到熔化鋁所需的溫度，鋁熔化后富集在回轉(zhuǎn)爐底部，非金屬渣浮于鋁熔體上面。該工藝具有熱效率高、自動化程度高、工人勞動強(qiáng)度低和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但鋁回收率低于炒灰回收法，殘余鋁灰還需進(jìn)一步處理。

傾動回轉(zhuǎn)爐處理法的工藝過程為將鋁灰和溶劑充分混合后裝入帶有一定斜角的回轉(zhuǎn)爐中，鋁灰中的鋁經(jīng)高溫熔融后從放料口被收集后運(yùn)送到鑄造工序。傾動回轉(zhuǎn)爐的工作流程包括裝入熔劑、熔化熔劑、裝入鋁灰、熔化鋁灰、放出鋁水、回收使用過的熔劑或鹽餅等。該方法可避免外部空氣的吸入，保證爐內(nèi)的還原性氣氛，提高物料均勻度和熱傳導(dǎo)效率。 

MＲM( Metal Ｒecycling Machine) 法是日本鋁工業(yè)發(fā)展初期所使用的方法，其工藝過程為把熱鋁渣直接送入帶有攪拌裝置的設(shè)備中，使鋁熔體沉積于設(shè)備底部，加入熔劑放出熱量，使渣保持鋁熔化所需溫度。剩余的鋁渣可進(jìn)一步進(jìn)行篩選、粉碎、熔化進(jìn)行二次處理。為降低金屬鋁的損失，在系統(tǒng)中通入氬氣，使攪拌和鋁回收的全過程在氬氣保護(hù)下進(jìn)行，就形成了改良的 MＲM 工藝流程，該法的鋁燒損率降低到 4% ，鋁回收率達(dá) 91% 。

等離子體速熔法的工藝過程為使用等離子噴槍在傾動爐內(nèi)熔煉鋁浮渣。鋁灰被快速加熱至所需溫度，鋁灰中的金屬鋁熔化后流入爐底，通過出料口排出。該工藝鋁回收率大于 90% 。同時(shí)在流程中加入氧化鈣，生成熔融鋁的密度比鋁酸鈣密度低，在爐內(nèi)分為兩層，可同時(shí)鋁水和鋁酸鈣兩種產(chǎn)品。該工藝的特點(diǎn)是不添加鹽類熔劑，產(chǎn)生的鋁酸鈣渣料可作為商品出售給水泥或氧化鋁企業(yè)。

壓榨回收法的原理是將熱鋁灰裝入機(jī)器，然后施加靜壓或動壓，將熔融鋁擠壓出來。具有代表性的工藝主要有阿爾特克國際公司( Altek Internation- al) 開發(fā)" The Press"。該方法不需要鋁灰預(yù)先冷卻工序，具有工藝簡單、投資低、操作與維護(hù)費(fèi)用低、勞動強(qiáng)度低和自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。該工藝在美國和日本的一些企業(yè)的應(yīng)用效果很好，但國內(nèi)企業(yè)應(yīng)用效果較差。

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