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论铝灰的资源化利用

危废技术网 2019/01/29

1、铝灰的概念

自1886年美国的霍尔(C.M.Hall)和法国的埃罗(Heroult)几乎同时发明了溶解于冰晶石熔体中的氧化铝电解提取铝的方法至今已132年了,随着时间的推移,世界电解铝从无到有,从少到多,并由电解铝发展到铝加工及其再生铝三个行业,三行业产品的联产物—被人们俗称的铝灰或铝灰渣始终如影随形伴随着三个行业的发展而源源不断的排出。

人们俗称的铝灰,或者说铝灰渣是指铝电解、铝加工及再生铝加工过程中排出的固体废弃物,在世界铝电解技术发明至今的132年里,铝灰至今没有一个明确的其内涵和外延为大家所公认的定义。

铝灰产生于铝电解、铝加工、再生铝加工等所有铝发生融熔的工序。其来源可分为铝电解过程中的铝灰,铝合金熔铸过程中的铝灰,再生铝加工过程中的铝灰。

狭义的铝灰如果特指铝冶炼、铝合金熔铸及再生铝加工生产过程中漂浮于铝熔体表面不熔夹杂物、氧化物、添加剂以及与添加剂进行化学反应的反应物,那么广义的铝灰还应包括电解槽大修废弃物、铝合金厂收尘灰以及铝加工的污泥等相关的全部固体废弃物。具体细分如下:二次铝灰、阴极炭块、阳极炭渣、电解槽防渗料、耐火料、铝合金厂收尘灰、铝加工的污泥等等。

2、铝灰的数量

2017年中国的电解铝的产量为3227万吨,铝加工的产量为5832万吨,再生铝的产量为690万吨,据调查,电解槽大修渣排灰渣量约为电解铝产量0.5%,这部分排灰量约为16万吨,电解铝的排灰量约为电解铝产量的1.2%,这部分排灰量约为39万吨,铝加工排灰量约为产量的1.5%,这部分排灰量约为88万吨,再生铝加工排灰量约为再生铝加工产量的10%,这部分排灰量约为69万吨。据此估算中国每年广义的铝灰量约为200多万吨。如果将中国已排出并堆存、掩埋和抛弃的铝灰计算在内,中国境内的铝灰量大约有1000万吨。

2017年世界的电解铝的产量为6460万吨,铝加工的产量为?万吨,再生铝的产量为?万吨。世界每年广义的铝灰渣量约近400万吨。如果将世界已排出并堆存、掩埋和抛弃的铝灰计算在内全世界的铝灰量大约有2000万吨。

3、铝灰的成分

    现将广义铝灰—二次铝灰、电解炭渣、废阴极炭块、铝合金厂收尘灰、铝加工污泥等成分表示如下。

    3.1二次铝灰:

4、铝灰的特点

广义铝灰的特点集中体现在三个方面:(1)具有毒性,多数属危废;(2)数量较大,中国每年的排出量数百万吨级;(3)有金属铝、铝的化合物及热能,潜在价值高。

广义铝灰中最具特点的应是二次铝灰。所谓二次铝灰是一次铝灰提取金属铝后的剩余物。根据铝灰的处理过程可将铝灰分为一次铝灰和二次铝灰。一次铝灰为具有金属铝提取价值的铝灰,一般为灰白色,其主要成分是金属铝、氧化铝和冶炼过程中添加的部分盐类,铝的含量一般为15%~50%。而二次铝灰则一般为灰黑色,是一次铝灰提铝后的剩余物,主要成分为铝(5~20%)、氧化铝(30~70%)、盐类(10~30%)以及其它组分。

二次铝灰的特点集中体现在以下三个方面:(1)是内含氟、氮等有毒有害物质,这是二次铝灰定性为危险固废的根本原因所在。铝灰中的氮化铝中的氮遇水生成氨产生的恶臭味是外在影响环保的最主要的动因,人们对铝灰的厌恶皆源于此;(2)是铝灰内所含的主要物质为金属铝、氧化铝、电解质等等,且价值颇高,金属铝现单价一万四千余元,氧化铝单价三千多元;(3)是二次铝灰数量较大,最具特点,处置亦最棘手。

5、铝灰的潜在价值

铝灰的潜在价值主要体现在其所含的金属铝、氧化铝、电解质以及其蕴含的热能等。以中国的年排出量200万吨为计算基数,以铝灰中金属铝占50%约计,氧化铝占30%约计,电解质占10%约计,热能按4000大卡约计,以阴极炭块中炭占50%,电解质占30%,阳极炭渣中电解质占70%,碳占30%,参考现行的金属铝14000元/吨、氧化铝3000元/吨、氟化盐6000元/吨、煤炭500元/吨的价格计算的铝灰的潜在价值约150亿元人民币。由此可见,铝灰资源化利用的潜在价值巨大。

6、铝灰的定性

2016年6月14日原环境保护部、国家发改委、公安部联合发布的自2016年8月1日起施行的新版《国家危险废物名录》废物类别HW48有色金属冶炼,废物代码321-023-48~321-026-48中将电解铝过程中电解槽维修及废弃产生的废渣;铝火法冶炼过程中产生的初炼炉渣;电解铝过程中产生的盐渣、浮渣;铝火法冶炼过程中产生的易燃性撇渣列为危险废物。其中的废物代码321-023-48~321-025-48危废特征为毒性,而废物代码321-026-48危废特征为易燃性。虽然铝灰在10年前的2008版的《国家危险废物名录》就已经被明文列入危废,但是10年过去了,至今中国国内从业人员仍然难以准确的判明广义的铝灰中哪些属固废?哪些属危废?另外,对《国家危险废物名录》中“铝火法冶炼”的概念其内含至今仍无法得到明确的解释。

7、铝灰的产业政策

2016年12月25日第十二届全国人民代表大会常务委员会第二十五次会议通过的自2018年1月1日起施行的《中华人民共和国环境保护税法》规定,铝灰排放企业每吨要交纳1000元环保税。从环境保护税税目税额表可知,固体废物诸如煤矸石每吨的环保税仅5元,尾矿每吨的环保税仅15元,冶炼渣、粉煤灰炉渣等每吨的环保税仅25元。铝业排出量最大的固废赤泥每吨要交纳的环保税仅25元,仅为铝灰要交纳环保税的百分之二点五。所以从税收所体现的国家对铝灰的重视或者说严苛由环保税亦可略见一斑。

8、国外研究状况及产业化进程

国外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,而日本相关公司的研究主要体现在AD粉上。世界铝灰—确切的说是再生铝加工的铝灰研究并产业化的代表性公司为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,经过近几十年的完善,已在欧洲建成了几家工厂。这家公司的技术主要处理的是再生铝的铝灰,对电解铝及熔铸铝灰目前尚无成熟的技术提供。近年来我们与这家公司多次联系、交流,试图将安奇泰克再生铝灰处理技术引入中国,但是由于种种原因目前安奇泰克技术在中国尚未落地。交流中我们了解到,一个万吨级再生铝灰处理生产线需建设投资几亿元人民币,投资数额巨大。当然安奇泰克公司的工艺技术在项目产业化成熟度,特别是在环保、安全等方面都很有特点。

 

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