如何实现铝灰由危废向一般固废的转化？

 

铝灰分为一次铝灰和二次铝灰，未分离金属铝，由产废工序直接产出的铝灰为一次铝灰，一次铝灰中含金属铝较高，通常在15%~60%之间，铝制品加工企业所产出的一次铝灰金属铝含量更高，有时高达75%。一次铝灰有较高的铝金属利用价值。分离金属铝后产生的残余物为二次铝灰，这种铝灰含金属铝较低，通常在5%以下，同时，含有较高的氧化铝和少量的氮化铝、碳化铝等，总铝含量按氧化铝计一般在65%左右。

一次铝灰和二次铝灰都归属于危险废物。之所以被列入危险废物是因为铝灰具有明显的反应性和化学毒性。其反应性主要是因为铝灰中含有一定量的氮化铝、少量的金属铝和微量的碳化铝。氮化铝遇到潮湿的空气或直接与水接触会发生水解反应，生成氢氧化铝和氨，氨气逸出对环境造成严重污染。金属铝、碳化铝与水或潮湿的空气接触，也将发生水解反应生成氢氧化铝并释放出易燃、易爆的氢气和甲烷。

  氮化铝水解反应：

AlN+3H   ₂   O=Al(OH)   ₃   +NH   ₃   ↑

金属铝水解反应：

  2Al+6H2O=2Al(OH)   ₃   +3H   ₂   ↑

碳化铝水解反应：

Al   ₄   C   ₃   +12H   ₂   O=4Al(OH)   ₃   +3CH   ₄   ↑

铝灰具有化学毒性主要是因为铝灰中含有氟化物，氟的释放会对水体、土壤造成污染，并由此危害居民及牲畜安全。   铝灰所含氟化物根据物相不同分为氟化铝、冰晶石、氟化钠和氟化钾，其中氟化铝化学性质稳定，不溶于酸、碱和水，但当反应体系中有氟化氢和氟化钠存在时，氟化铝与二者反应生成微溶的冰晶石。   冰晶石微溶于水，与硫酸反应会释放出氟化氢。   氟化钠和氟化钾则易溶于水，与酸反应生成氟化氢气体。   在铝灰中含有冰晶石、氟化钠和氟化钾时，与水或酸性溶液接触会因溶解而对水体和土壤造成污染。

此外，一些铝灰还含有一定量的重金属，也是一种值得重视的环境危害因素。

对铝灰的无害化处置，其实质是脱除或分解其中所含氮化铝、金属铝、碳化铝，消除其反应性，从根本上解决铝灰潮解所释放氨气、氢气、甲烷对环境和安全所造成的影响。   同时脱除、固化所含的氟化物，并使重金属固化，消除由氟化物和重金属对土壤、水体的污染。

对氮化铝的脱除，公知的技术是水解法，该法虽然可以使铝灰中的氮化铝得到分解，但反应过程所生成的氢氧化铝胶体会对氮化铝微粒形成包裹，阻止或减缓水与氮化铝之间水解反应的进行，简单的水解脱氮工艺脱氮率仅为30~40%，脱氮不彻底。   同时，对脱氮过程产生氨气的进行吸收，收得稀氨水或铵盐。   但在回收氨水时，由于受吸收率及氨水易挥发性的影响，尾气难以达标排放。   在回收铵盐时，又存在着所得铵盐溶液浓度低，回收铵盐需要蒸发结晶，回收成本高等不足。

此外，现行工艺还存在着对反应过程氢浓控制不重视，氟化物脱除与固化手段过于简单，脱除或固化不彻底，存在安全与环保隐患等不足。

铝灰无害化处置新工艺  

在由一次铝灰分离金属铝时，通过采用先进、科学的金属铝分离技术，最大限度地提升金属铝提取率，降低二次铝灰中金属铝含量，减少金属铝水解过程易燃、易爆气体——氢的释放量，使符合安全要求。

将分离金属铝后所产生的铝灰残余物，即二次铝灰研磨，送强化水解工序，在有助剂存在的条件下，控制工艺条件使氮化铝、金属铝和碳化铝发生水解反应，转化为氢氧化铝，同时释放出氨气、少量氢气和微量甲烷，所产生的气体逸出。   反应结束，经过滤收得无害化处置后铝灰，所得无害化处置后铝灰氮化铝、金属铝、碳化铝得到充分脱除，消除了铝灰的反应性。   经毒性鉴别实验，氨释放浓度小于10mg/L，符合GB31573-2015无机化学工业污染物排放标准。   反应尾气中氢浓较低，远离爆炸限（4.0%～75.6%），甲烷含量更低，可以忽略不计，处于安全范围（爆炸限为5~15%）。

强化水解过程产生的氨气逸出后直接进入硫酸铵制备系统，以硫酸为吸收剂，在不蒸发浓缩的条件下直接转化为硫酸铵晶体，收得副产品农用硫酸铵，尾气氨浓被控制在20mg/m   ³   以下，达标排放（GB31573-2015）。

同时，在强化水解过程通过助剂的加入，使铝灰中的氟化盐转化为难溶性氟化物得以固化，处理后铝灰毒性浸出实验氟浓度小于100mg/L，符合国家标准（GB/T 5085.3-2007）。

无害化处置产生的废水主要成分为氯化物，可循环用作无害化处置的配料液，当溶液浓度达到工艺要求时，蒸发回收氯化物（氯化钠或氯化钾）。

新工艺通过对铝灰的强化水解，克服了公知水解技术所存在的脱氮、脱氟固氟不彻底等弊端，实现了脱氮、脱氟固氟、固定重金属和氯化物利用的有机结合，并实现了水解产物氨气的短流程、低成本、直接化综合利用，具有脱氮、脱氟固氟、固定重金属、脱氯效果好，流程短，设备投资小，处理成本低，尾气达标排放，处理后铝灰毒性浸出符合国家标准要求等优势。

工艺流程示意见下图：

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