1. 概述

铝是仅次于钢的第二大金属材料。是国民经济基础设施所需的重要金属材料之一。其产品品种有铝及铝合金板、卷、带、箔、管等，广泛应用于国民经济。各个领域。我国铝工业储备资源不足，支撑能力下降。铝工业要走资源节约型发展道路。在工业使用的各种金属中，铝的可回收性最高，回收效益也最大。再生铝产业在节约资源、节能环保方面具有明显优势。当前，我国经济发展出现的能源、资源、环保等形势要求重视再生铝产业的发展。因此，以循环经济理念发展铝工业，大力发展再生铝，可以有效促进再生金属资源的综合利用，构建和发展循环经济产业链，支撑和促进国家资源综合利用、行业经济发展。增长和循环经济的发展。效果非常明显，但与此同时，再生铝产业的大力推进，导致铝灰渣产量快速增长。

2、铝灰的成分、分类及危害特性分析

1、铝灰的成分

原铝灰的主要成分是金属铝和氧化铝，其中金属铝含量可达10-70%。再生铝灰是用物理或化学方法从原铝灰或其他废铝中提取金属铝后的残渣。金属铝含量较低，成分比较复杂。主要含有少量铝、盐熔剂、氧化物和氮化铝。 。

表1为某厂再生铝灰的典型成分。

2、铝灰的分类

根据最新《2021年危险废物名录》铝灰分为：

①危险废物编码：321-026-48，为有色金属采矿冶炼废物。铝灰是再生铝及铝材在重熔、精炼、合金化、铸造熔体过程中，在废铝及铝锭表面产生的。铝灰，以及铝回收过程中产生的盐渣和再生铝灰，R.

②危险废物代码：321-034-48，铝灰热回收铝工艺、铝冶炼及再生工艺烟气（包括：回收铝冶炼烟气、铝液熔体）烟气处理（去除）装置收集的粉尘除尘（除杂）装置收集的粉尘的净化、除杂、合金化、铸造烟气）处理、T、R.

③危险废物代码：321-024-48，电解铝液转移、精炼、合金化、铸造过程中熔体表面产生的铝灰、熔渣，以及铝加工过程中产生的盐渣、再生铝灰。回收过程，R，T。

④危险废物编号：321-023-48，电解铝生产过程中维护、更换电解槽阴极衬产生的废渣（检修残渣），T。

⑤ 危险废物编号：321-025-48，电解铝生产过程中产生的碳渣，T。

3 铝灰危害特性分析

1）国家政策定义

铝灰的主要成分是金属铝和氧化铝，其中金属铝含量可达10-70%。 《国家危险废物名录》（2021年版）对电解铝、再生铝、铝加工、收尘等工艺产生的铝灰进行了详细分类，并区分了不同工艺铝的危险特性。其中，电解铝产生铝灰和铝渣，铝回收过程中产生的盐渣和铝灰具有反应性和浸出毒性的危险特性。再生铝及铝材加工过程中产生的铝灰、铝渣以及回收过程中产生的盐渣、铝灰具有反应性的危险特性。铝 灰热法回收的铝烟气以及铝冶炼和再生过程中产生的烟气具有浸出毒性和反应性的危险特性。

2020年新修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》要求废物产生单位建立危险废物管理台账，严格向当地生态环境报告危险废物种类和数量。环保部门通过国家危险废物信息管理系统。 、流动、储存、处置等相关信息。铝灰的贮存、运输、处置必须按照危险固体废物的制度和程序执行。不得提供或者委托无证单位或者其他生产经营者储存、利用、处置危险废物。

2）危机救助政策解读

2019年11月发布的《危险废物鉴别标准通则》（GB 5085.7-2019）明确了危险废物混合后的判定规则和危险废物利用处置后的判定规则。其中，“5.2仅是腐蚀性、易燃性、反应性具有一种或多种危险特性的危险废物与其他物质混合，且混合后的固体废物经鉴定不再具有危险特性的，不属于危险废物。”这说明再生铝产生的盐渣和铝灰只是反应性的，可以与其他物质混合； “6.2具有有毒、危险特性的危险废物利用过程中产生的固体废物，经鉴定不再具有危险性的，不属于危险废物。”这说明铝灰在利用过程中只要产生的废物合格，就不需要作为危险废物进行管理，这为铝灰的资源化利用提供了有利条件。同时，根据《中华人民共和国环境保护税法》环境保护税目及税表，自1月1日起对排放铝灰的单位征收危险固体废物排放税1000元/吨。 ，2018年。过去，铝灰多是通过对外销售精炼铝进行加工生产再生铝锭，但铝提取后废灰的处理却很不规范。铝灰的危害给铝工业带来了巨大的挑战。传统的治疗方法已经不再可行。随着处理铝灰的成本增加，铝灰的处理方式将会发生变化。下一步将集中建立铝灰危险废物处理中心。对区域内的铝灰进行集中处理，实现铝灰高效、清洁、环保的处置和利用，是行业发展的必由之路。

3）成分危害分析

铝灰主要由金属和非金属氧化物组成，其中氧化铝通常占70%以上。其他氧化物还有氧化硅、氧化镁、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氰化物、氮化铝等，还含有一定量的电解电极残渣、氟化物、金属盐等物质以及活性铝粉、镁粉、锌粉等，以及催化性镓、钛氧化物颗粒地炉冶炼废铝方法，储存时暴露于空气和水中。产生有毒、刺激性气体氨和易燃易爆气体氢气、甲烷，浸泡液有腐蚀性、有毒。

4）321-026-48：R的危险特性，主要危险成分为氮化铝、重金属、氟离子。

5）321-034-48 危险特性：R、T，主要危险成分为氮化铝、重金属、氯离子、氟离子。

3 国内外铝灰研究与应用现状

一、再生铝灰的重要性

国内原铝灰中金属铝含量较高，具有经济价值，因此被企业作为资源进行重视和加工。铝灰的潜在价值主要体现在其所含的金属铝、氧化铝和热能。二次铝灰是原铝灰中提取铝后的残渣。环境保护税实施前，由于国内缺乏技术成熟、经济上投资少、效率高的处置项目，被废弃或掩埋，造成资源浪费。还污染环境，极不符合当今绿色发展理念。从再生铝灰的性质、成分和潜在价值来看，铝灰资源化利用的关键在于再生铝灰。因此，时代呼唤技术成熟、经济投入低、效率高的处置技术尽快得到推广。

2.国内铝灰研究现状

从我国国情出发，审视现阶段铝灰处置中存在的问题，探索如何资源化利用铝灰，成为我国铝工业当前面临和面临的课题。

铝灰的特点集中在三个方面：

①具有毒性和反应活性，属危险废物；

②数量大，我国年排放量达数百万吨；

③含有金属铝、铝化合物和热能，具有较高的潜在价值。

国内从事铝灰渣开发研究的主要单位：

科研单位有中国科学院、天元二手材、天元二手材、郑州有色金属研究院、云南昆明冶金研究院等。

院校主要有东北大学、中南大学、江西科技大学、苏州大学、同济大学、南通大学等；

公司主要包括天元二手材料、天元二手材料、天元二手材料、天元二手材料、天元二手材料、天元二手材料、天元二手材料、天元二手材料材料、天元二手材料等

3、国外铝灰研究现状

国外对铝灰的研究主要集中在欧洲、美国、日本等发达国家。欧洲集中在意大利和西班牙，美国集中在阿贡国家实验室（ANL）和天元二手材料，而日本相关公司的研究主要体现在AD粉体。铝灰再生铝加工研究及产业化的代表企业是天元二手材。该公司早在40年前就开发了回收铝灰的回收系统。经过几十年的发展，已在欧洲得到应用。建造了几家工厂。前苏联也对再生铝灰进行了深入的研究和应用。 20世纪60年代以来，建立了火法铝灰处理系统，主要通过回转窑生产铝钙。

4、国内再生铝灰主要工艺及案例介绍分析

1、铝灰脱氨-固氟-绿色回收技术-湿法工艺

1）流程介绍

铝灰经前置球磨机分离筛分，灰渣进入初级反应釜。通过脱氨剂和催化剂，铝灰中的可溶性氨迅速转化为气态氨（氨）。过滤后回收并过滤一次。 ，将产生的滤泥压制成砖（铝灰添加量为20%，辅以水泥、黄砂等）。前两个反应产生的氨被硫酸（浓度95%）中和，形成硫酸铵。滤液收集后重复使用，不外排。各工艺的衍生产品有原铝灰、硫酸铵副产品、高铝建材替代品、铝灰水泥砖、粗铝颗粒五类。

2）工艺分析

一个。生产成本约1200元/吨，投资成本约1000元/吨；

b.水解反应过程时间较长，约2小时/釜，温度约80℃；

c.反应产物：铝灰反应产物中重金属、硫酸铵纯度、氨中氢含量及安全性、污水饱和浓度循环结晶等问题有待进一步解决。

3）案例介绍

天元二手物资（以下简称美辰公司）位于浙江省金华市东阳市南马镇华西村双通。

2、湿法全量化技术——“多级连续强化水解浸出+高值定向转化”工艺

1）流程介绍

在高效连续多级反应器中添加调节剂和催化剂，通过精确控制反应温度和反应时间等工艺条件，对再生铝灰进行水解浸出，催化强化活性组分的分解和快速浸出获得可溶性盐。 ，达到有效分离活性成分和可溶性盐成分的目的。其中，二次铝灰分解释放的氨通过氨吸收系统制备成20%浓度的氨产品；活性成分分解释放的氢气、甲烷等可燃气体通过集气系统收集，作为二次燃料；可溶性盐经提纯、蒸发、结晶后，制得铝精炼剂产品；将二次铝灰处理后的惰性渣分离并干燥，制备出氧化铝含量>75%的高铝材料，可作为优质铝土矿的替代品。制备成耐火材料、水处理剂用铝酸钙、冶金精炼剂等产品，实现铝灰的增值利用。

2）工艺分析

①采用多级连续催化强化水解浸出工艺，促进铝灰中活性成分的深度解离和盐类成分的浸出，使处理更加彻底、高效。

②处理后得到的高铝料，氧化铝含量高，杂质含量低，满足高品位铝土矿的要求。可作为中间产品制备耐火材料、净水剂、建筑材料和冶金添加剂等。铝灰资源化利用已实现全面量化。

③工艺流程简单，系统安全可靠，无二次污染。该梯级充分利用二次铝灰处理工艺的气体、液体和固体成分，实现产品清洁增值和废物零排放。

④流程长、投资成本高、占地大。产品纯度问题。

3、铝灰火法与湿资源利用相结合的综合利用工艺

1）流程介绍

火法高效稳定化处理，实现二次铝灰中活性成分清洁转化为氧化铝；稳定化铝灰通过快速洗脱、蒸发、结晶，实现盐组分的高效分离，生成结晶精盐，脱水滤饼烘烤后得到稳定化高铝料，氧化铝含量>75%，达到高品位铝土矿。

2）工艺分析

①处理过程清洁高效，无可燃物或其他污染排放，工艺流程简单可靠。所得高铝材料的氧化铝含量>75%，可溶性盐95%。

②高铝材料制备的铝酸钙粉符合《水处理剂用铝酸钙》（GB/T 29341-2012）标准要求地炉冶炼废铝方法，铝酸钙精炼剂产品符合《预熔铝酸钙》标准要求《炼钢用砖》（YB/T4265-2011）标准要求，高铝砖及镁铝尖晶石产品符合《高铝砖》（GBT 2988-2012）和《镁铝尖晶石》（GBT 26564-2011）标准分别。

③流程长，投资成本高，占地面积大，生产成本高。

3）案例介绍

明泰铝业20万吨铝灰处置项目。

4、铝灰火法与湿法相结合

1）流程介绍

采用热解协同无害化处置技术（环保灰炒）的目的是，铝灰经过全自动铝灰预处理系统后，将铝灰分离成铝和灰，其中金属铝被熔化、铸造，生产出成品铝锭。 （块）可以出售；分离出的灰分经过氧化铝预处理系统（配比、均化、煅烧、900℃、10%氧化钙）生成氧化铝，再经过净水剂生产线生产出多氯化物成品。铝。

2）工艺分析

①投资少，技术成熟。

②工艺流程长，需要考虑进入环保要求高地区的难度。

5、湿法结合火法铝灰处理工艺

1）流程介绍

在高效连续多级反应器中添加调节剂和催化剂，通过精确控制反应温度和反应时间等工艺条件，对再生铝灰进行水解浸出，催化强化活性组分的分解和快速浸出获得可溶性盐。 ，达到有效分离活性成分和可溶性盐成分的目的。其中，二次铝灰分解释放的氨通过氨吸收系统制备成20%浓度的氨产品；活性成分分解释放的氢气、甲烷等可燃气体通过集气系统收集，作为二次燃料；可溶性盐经提纯、蒸发、结晶后，制得铝精炼剂产品；将二次铝灰处理后的惰性渣分离、干燥，制备高铝材料。高铝物料在回转窑内高温下与碳酸钙反应生成铝酸钙。

2）工艺分析

①处置更加彻底、高效，最终产品市场空间大。

②工艺流程简单，系统安全可靠，无二次污染。该梯级充分利用二次铝灰处理工艺的气体、液体和固体成分，实现产品清洁增值和废物零排放。

③工艺流程长，投资和占地面积大。

3）案例介绍

天元二手用品。

6、铝灰的防火处理工艺

1）流程介绍

铝灰、铝渣进入分选车间。分离出来的铝经过三道筛分、两道研磨工序后，进入冶炼车间冶炼成铝锭，存放在仓库。分选残渣与石灰石粉按一定比例混合后预热，进入回转窑煅烧成精炼剂。精炼剂经冷却粉碎后入库贮存。

2）工艺分析

①技术成熟，设备简单，生产成本低。中国是20世纪60年代在前苏联的基础上改进的。

②投资低、占地面积小、无二次污染、产品解决方案多样化。

③能耗指标要求高，不利于能耗准入要求高的地区。

3）案例介绍

河南金铎、辽阳盛达

5、再生铝灰生产及炼钢用预熔铝酸钙简介

1、工艺流程介绍

① 工艺流程 再生铝灰铝综合利用流程图 5-1．

图5-1 再生铝灰铝综合利用工艺流程图

外购的铝灰、铝渣（危险废物）以吨袋形式运至工厂，然后卸入原料仓库储存。铝灰、铝渣进入分选车间。分离出来的铝经过三道筛分、两道研磨工序后，进入冶炼车间冶炼成铝锭，存放在仓库。分选残渣与石灰石粉按一定比例混合后预热，进入回转窑煅烧成精炼剂。精炼剂经冷却粉碎后入库储存。

本工艺处理后的铝灰渣在分选车间进行分选处理。铝灰和石灰石粉进入均化仓。混合料的主要成分为Al2O3、Al、CaCO3等，混合料进入回转窑进行高温处理。煅烧后生成铝酸钙CaO·Al2O3（Ca(AlO2)2）。

反应原理：

①高温下Al与氧发生氧化反应：

4Al(s)+3O2(g)→(s)

② CaCO3在高温下分解：

CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)

③ CaO与Al2O3高温煅烧时发生化合反应：

CaO(s)+Al2O3(s)→Ca(AlO2)2

④ A1N（氮化铝）在高温锻烧下转化为A1203，其化学反应为：

4AlN + 302 = A1203 + 2N2

2、二次铝灰生产炼钢用预熔铝酸钙的优点

1）利用铝灰生产精炼剂废料，变废为宝，利国利民，节约能源，利用废铝灰和石灰石在回转窑中煅烧，无污染，无残留，生产精炼剂是国内领先的炼钢产品和技术。

2）炼钢炉中使用精炼剂起到脱氧、脱硫、结渣、提高钢质量的作用。目前该产品已出口欧洲、日本、韩国、印度等国家，并受到国外用户的一致好评。

3）利用废铝灰生产精炼剂，减少了铝土矿的使用量，节约了国家矿产资源，解决了废铝灰污染问题。

4）回收部分高纯铝产品，产生更好的经济效益和社会环境效益。

5）铝精炼过程不涉及任何化学过程，过程安全可控。精炼渣生产装置采用回转窑设备。生产过程安全环保，符合国家相关行业指导政策。

6）不产生二次废渣/废灰污染，废铝灰100%回收利用。

3、预熔铝酸钙用于再生铝灰生产及炼钢典型案例投资分析

5万吨再生铝灰处置项目典型投资估算

1）设备投资：5万吨铝灰条生产线单线设备投资（单线处理5万吨，产品为铝酸钙）：4000万元；

2）土建总成本：2亿元；

3）水、电及公共设施：800万元；

4）后勤服务设施（员工食堂、澡堂等）：200万元；

5）行政办公设施：200万元；

6）项目总投资：7200万元；

7）土地使用面积：40-50亩。

4、二次铝灰生产炼钢用预熔铝酸钙典型案例经济可行性分析

以年处理5万吨再生铝灰项目为例，预计总投资7200万元，项目总体规划设计处理能力5万吨/年，铝酸钙销售额1300元/年。吨，生产经营成本800元/吨。吨，废铝14000元/吨。投产后，正常年可实现营业收入20040万元，年均实现息税前利润总额5650万元，项目投资回报率超过50%。

六、总结与展望

由于再生铝灰属于危险废物，国内大部分制灰企业都处于观望状态。尤其是国家尚未在政策上明确再生铝灰处理及资源化技术，企业投资更加谨慎。但从实际情况分析，铝灰产量不断增加，给制灰企业带来的压力越来越大。探索成熟可靠的工艺来解决再生铝灰的现状是亟待解决的问题。

回转窑工艺生产炼钢用预熔铝酸钙是大规模解决二次铝灰问题的可行工艺。在再生铝灰未列为危险废物时，国内就有企业将再生铝灰回收生产铝酸。钙被钢厂广泛用作炼钢过程中的精炼剂和除渣剂。由于再生铝灰被列为危险废物，此前拥有铝钙生产线的企业缺乏资质、规模小、生产设备落后。他们在申请资质、扩大生产等方面面临诸多不利条件。新型回转窑技术目前面临能源消费准入政策限制，该技术的推广也存在较大限制。但从实用角度来看，该工艺很好地利用了二次铝灰的主要成分，同时也解决了二次铝灰中氮化铝的反应性问题。重金属在高温下进入转炉炼钢，形成炉渣、玻化物、铝酸钙。该产品有行业标准，钢厂普遍使用。是现阶段最成熟可靠的再生铝灰资源回收工艺。按转炉炼钢消耗计算，全国炼钢可使用铝酸钙400万吨，相应可资源化二次铝灰约240万吨，可解决全国现有二次铝灰70%左右。

因此，在二次铝灰的应用和处置方面，加快回转窑进程并积极与钢厂沟通是现阶段处理二次铝灰的最佳途径之一。