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非电解铝行业使用二次铝灰的现状及问题
-作 者: 绿脉环保     
-时 间: 2018/12/15 10:27:18
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铝加工企业是除电解铝企业外铝灰的另一个主要来源,铝加工企业使用的原料包括重熔铝锭、边角废料、废铝,为了得到所需的合金牌号,熔铸时还需要加入中间合金和添加剂,铝加工企业产生的铝灰主要成分仍然以氮化铝、氧化铝、盐类为主,此外较电解铝灰,杂质金属氧化物含量高,部分牌号产生的铝灰还含有重金属元素。

  

由于铝加工企业产生的铝灰杂质元素含量高,其加工产品不适合作为电解铝的原辅料使用,因此人们考虑在其他行业使用二次铝灰,包括以下方式。

一、作为钢厂脱氧剂使用

该技术由日本研发,中国冶金技术公司在1993年引入,首先在苏南某钢铁厂使用,发现造渣效果较好并且可缩短炼钢周期,铝灰含氟盐还可节约萤石的使用,但是存在两个问题:

1、由于铝灰里面的氮化铝未进行处理,导致钢材中氮含量高,影响钢制品的质量。

2、二次铝灰中金属铝粉含量较低,因此为生产合格脱氧剂还需要加入一部分的金属铝粒,增加了生产成本。

3、使用过程仍然产生氟化物烟气和高氟残渣,随着钢厂对环保和质量的重视,越来越多的钢厂用直径15mm的金属铝杆作为脱氧剂使用。

 

二、作为净水剂原料使用

聚合氯化铝是最常用的一种水处理药剂,其中,聚合氯化铝简称PAC,是一种无机高分子絮凝剂,其化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m(1n5,m10),它具有混凝能力强、用量少、净水效能高、适应力强等特点。

由于铝灰主要成分氧化铝或可以转化为氧化铝的成分(金属铝、氮化铝),以铝灰为原料制造聚合氯化铝的方法,其原料来源广、廉价、经济效益高,具有很大的实用价值,这种方法本身又包括酸溶一步法、碱溶法、中和法。其中碱溶法和中和法制得的产品氯化铝含量较低,碱化度也不高,而且碱的腐蚀性强等缺点。酸溶一步法则与之相反,碱化度越高,原材料消耗越少,产品氯离子含量也越少,而且具有设备简单、原材料消耗少,成本低等优点。

由于铝灰中含氟化物、重金属,因此使用该类原料生产的净水剂氮含量高、氧化铝含量低、氟离子和重金属超标等质量问题,因此国家建委1991年提出不允许使用铝灰生产净水剂。

 

三、作为硅酸盐工业原料使用

 

    硅酸盐工业是指制造以硅酸盐为主体的陶瓷、玻璃、搪瓷、水泥、耐火材料等各种成品和材料的工业。

福建某水泥厂使用了部分铝灰作为原料,但是由于水泥原料需要控制氧化铝和氧化硅的比例,因此只有少部分水泥原料能够配入铝灰,大多数水泥厂需要多配硅,因此不能使用铝灰做原料,此外铝灰中含氟化物只能用于生产硬化速度快的氟铝酸盐水泥。


董锦芳等利用固体废弃物铝灰和粉煤灰原位合成镁铝尖晶石-塞隆复相材料,未见工业应用报道。由于铝灰中含铁、盐类等杂质元素,未经处理直接作为陶瓷原料使用会影响其外观质量和使用效果。

河南锐石集团采用以无烟煤作还原剂、铁屑作沉淀剂、以经预处理的铝灰为原料生产棕刚玉,所得产品指标已达二级产品指标(88%氧化铝)。在高温烧结过程中存在盐类挥发和氟化物腐蚀和烟气问题。

铝灰除氧化铝外,其他杂质元素如氧化硅、氧化镁、镁铝尖晶石均为耐火材料中的主要成分,因此理论上十分适合用于生产耐火材料。但是最大的问题是氟化物的问题,因为氟化物会降低耐火材料的致密性,并且耐火度也会严重下降,此外氧化铁含量过高也会影响耐火材料的质量。

 

日本研发人员将铝灰铝渣和二氧化硅粉混合,经过1350℃烧结后能制得铺设路面用清水砖材料,这种材料的硬度要比普通路面材料高1. 5倍左右,抗滑能力为普通路面材料的l.2倍左右,其已经在日本得到推广。因为高温生产成本高,不适合我国国情。

四、作为建材行业原料使用

浙江师范大学徐强强将二次铝灰与熟石灰、石膏矿渣、硅灰等混合制备的免烧砖质量达到MU15等级。问题是铝灰水浸脱氨时间长,产品附加值小。

 

“蒸压加气混凝土砌块”即加气砖是以硅质材料(砂、粉煤灰及含硅尾矿等)和钙质材料(石灰、水泥)为主要原料,掺加发泡剂(铝粉),经加水搅拌,由化学反应形成孔隙,通过浇注成型、预养切割、蒸压养护等工艺过程制成的多孔硅酸盐制品。以铝灰为原料生产加气砖,可以利用铝灰残灰中的铝粉和少量氮化铝作为发泡剂,节约了外加金属铝粉膏发泡剂的步骤,降低了生产成本。

铝灰用于生产建材具有使用量大,流程短、处理成本低的优点,主要问题是生产过程中氨气的缓慢逸出,收集困难,并且由于可溶性氟化物和重金属氧化物并没有固化,污染物长期不稳地,作为建筑垃圾时仍会继续污染环境。

 

五、湖南绿脉合金铝灰处理工艺

现有铝加工企业合金二次铝灰存在氨气污染、再生产品质量差或附加值低、无害化不彻底等问题,湖南绿脉环保科技有限公司是国内研究铝灰利用较早的单位,以专利《一种铝灰综合利用处理方法》技术为基础,针对合金铝灰杂质元素高的特点。

 

采用催化剂使氮化铝彻底水解,氮化铝水解后氢氧化铝,经脱水后为γ型氧化铝,重金属和氟盐被分离固化,解决了二次铝灰中氮化物、氟化物、重金属污染问题,最终产品高铝料适合于生产高品质净水剂、耐火材料等高附加值产品,目前该项技术已在南通某再生铝加工企业应用。



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