危废铝灰微波脱氨资源化处理生产炼钢辅料系列产品技术方案

一、项目背景

铝作为重要的工业原材料，广泛应用于交通、国防、电力、机械、建筑、轻工、航天等多个行业，随着科技的不断发展，铝的应用将更加广泛。在铝制品熔铸过程中，铝液中的杂质浮在铝液表面，通过扒渣作业将浮渣去除，被去除的浮渣就是通常所说的铝灰。铝灰中存着大量的有毒元素，传统处置方式基本是填埋或露天堆放，不仅占用了大量土地，而且其中所含的可溶性氟化物及氰化物会通过风吹、日晒、雨淋的作用转移或挥发进入大气，或随雨水混入江河，污染地下水，对动植物生长及人体产生很大损害，破坏生态环境，影响农业生态平衡。 （请增加当地铝业介绍）

表1国家危险废物名录（2021版）

1	电解铝铝液转移、净化、除杂、合金化、铸造过程熔体表面产生的铝灰渣，以及回收铝过程产生的盐渣和二次铝灰。	321-024-48	T
2	再生铝和铝材加工过程中，废铝及铝锭重熔、精炼、合金化、铸造熔体表面产生的铝灰渣，及其回收铝过程中产生的盐渣和二次铝灰。	321-026-48	R
3	铝灰热回收铝过程烟气处理集（除）尘装置收集的粉尘，铝冶炼和再生过程烟气（包括：再生铝熔炼烟气、铝液熔体净化、除杂、合金化、铸造烟气）处理集（除）尘装置收集的粉尘。	321-034-48	T，R

本项目拟建设一条铝灰无害化生产线，处理二次铝灰 3万吨/年，使处理后的铝灰满足炼钢辅料系列产品的使用标准。

二、项目概况

本项目主要设计处理二次铝灰原料量为3万吨/年，本项目铝灰原料除含有金属铝外，还有较高的Mg、Si、Fe、Mn、可溶性氟化物等杂质，并且含有氮化铝，氮化铝受潮产生刺鼻的胺气，未经处理长期堆放，既占用仓储空间，又造成资源闲置。在“碳达峰”、碳中和”的发展大势下，2020年新版《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《危险废物焚烧污染控制标准》等相关政策标准的修订颁布：无废城市”试点建设次递推进，推动着我国危险废物处置工程及行业的规范化发展，实现危险废物减量化、资源化和无害化利用是发展趋势。铝灰作为工业危废之一，目前国内的铝灰量大约为500-1000万吨，随着季明环保的技术在全国推广实施，可使铝灰转化为炼钢辅料系列产品，处理过程中无烟尘、无污水排放，彻底实现了铝灰无害化与深度资源化，产生巨大经济、社会、环境效益。

本项目工艺是将铝灰经科学配料后转化为炼钢辅料，胺气生产胺水溶液，作为园林绿化使用，对铝灰实现了无害化处理，为XX铝业环保达标保驾护航，并做到了资源再生利用。

本项目生产的炼钢辅料主要产品——高效脱磷化渣剂，富含AL?O?、CaO、Na₂O等成分，能快速形成熔点低、流动性良好的CaO-FeO-SiO₂-Al₂O-Na₂O基初渣，为前期深脱磷创造有利的动力学条件，并能在低（FeO）条件下有效降低熔渣熔点，改善钢水的流动性，对提高钢水的纯净度具有重要意义，降低了冶炼成本，不仅可以化渣，还可以脱磷，同时增铁，提高钢产量，具有较高的经济效益。

基于当前用户使用数据，以高铁脱磷化渣剂每炉次加入2.4t到转炉炼钢计算:

（1）、可带入铁资源:0.933t/120t钢水，以粗钢4000元/吨计，可降低炼钢成本31.1元/t。

（2）、石灰消耗方面:按300kg/120t钢水计算，石灰成本可降低:1.4元/t;3、使用高铁脱磷化渣剂后可完全替代铁矾土的消耗，节省铁矾土300-500kg/120t钢水，炼钢成本可降低0.83元/t;因此，随着高铁脱磷化渣剂的使用，每吨约可降低炼钢成本33.33元/t钢。依据现场转炉热量富余情况可提高加入量，达到增铁效果，最高可达到吨钢50-60kg，增铁效益按产量计算最高可以达到50元左右。

本项目的主要产品为：（1）、脱磷化渣剂；（2）、钢包顶渣改质剂；（3）、脱氧精炼剂；（4）、无氟化渣剂；（5）、调渣剂；（6）、溅渣护炉改性剂；（7）、精炼剂（根据钢厂需要，配方不同，产品不同）。

三、设计依据及设计原则

设计依据

1、《中华人民共和国环境保护法》；

2、《中华人民共和国环境影响评价法》；

3、《中华人民共和国大气污染防治法》；

4、《建设项目环境保护管理条例》(2017 年 10 月 1 日)

5、《建设项目环境影响评价分类管理名录》(2017 年 9 月 1 日)

6、《环境工程设计手册·废气污染控制卷》

7、《三废处理工程技术手册·废气卷》

8、《建筑设计防火规范》GB 50016—2014 (2018 年版)

9、《工业企业挥发性有机物排放控制标准》(DB132322-2016)

10、《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）

11、《挥发性有机物无组织排放控制标准》 (GB27822-2019)

设计原则

1、依据国家的有关环保法律、法规及产业政策要求对工业污染进行治理，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。

2、积极稳妥地采用高新技术、高品质设备，结合企业的现状和管理水平采用先进、可靠的处理技术和污染治理工艺技术，力求运行稳定、费用低、管理方便、维护容易，从而达到治理污染、保护环境的目的。妥善解决项目建设及运行过程中产生的污染物，避免二次污染。

4、严格执行现行的防火、安全、卫生、环境保护等国家和地方颁布的规范、法规和标准。

四、项目设计指标

1、主要产品炼钢辅料化渣剂符合各钢厂、钢种标准要求

2、废气处理符合以下标准:

污染物排放标准
标准名称	类（级） 别	污染因子	标准限值
《制药工业大气污染物排放标准》 (GB37823-2019)	表 1 标准	颗粒物	≤30 mg/m3
		TVOC	≤150mg/m3
		氯化氢	≤30mg/m3
		氨	≤30mg/m3
		硫化氢（污水处理站废气）	≤5mg/m3
	表 4企业边界大气污染物浓度限值	氯化氢	0.2mg/m3

 

《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822-2019）	表 A.1	VOCS	监控点处 1h 平均浓度值10 mg/m3
			监控点处任意一次浓度值30 mg/m3
《恶臭污染物排放标准》（GB14554-1993）	表 1 厂界标准值二级标准	H2S	0.06 mg/m3
		NH3	1.5 mg/m3
		臭气浓度（无量纲）	20

五、项目规划

本项目每日运行16h，年运行300日，设计二次铝灰无害化生产线1条，年处理金属铝含量约3-5%的二次铝灰30000t/a，年生产炼钢辅料系列产品30000t/a，副产品胺水3000 t/a。

投资金额：1400万元，其中设备费500万元，厂房、道路、围墙、绿化、配电站、等附属设施400万，流动资金500万元。

投资方：XX市XX有限公司

技术方：上海季明环保工程有限公司

建设周期：2022年9月至2022年12月

厂房面积：面积20亩，含原料和成品仓库等公辅设施

装机总功率：250KVA

用水量（可用中水或自来水）：30000吨/年。

劳动定员：25人，其中生产人员20人，管理人员5人。

表2 项目原辅材料用量一览表

原、辅料名称	年用量	备注
二次铝灰原料	30000吨
配料	3000吨

六、建设条件

4.1给排水

本项目水源取自XX铝业厂区，日供水能力100立方米。

4.2供电

电源来自XX铝业变电所，总容量250KVA，变配电间进线电压等级为10KV，低压系统采用分段单母线接线。

七、建设内容及项目组成

本项目主体工程为一座无害化车间，总建筑面积约需6000m2，其中生产车间约2000m2、铝灰库约2000m2、成品库约2000m2，环保工程主要包括废气治理系统等。主体工程项目内容及项目组成见表3。

表3 主体工程项目组成一览表

序号	项目组成	生产任务及内容	备注
一	主体工程
1	生产车间	二次铝灰的无害化处理、炼钢辅料系列产品生产	新建
2	其它设施	原辅料、成品库房、其它附属设施	新建
二	环保工程
1	废气治理	二次铝灰脱氨废气配套一台风量20000m3/h的湿法除尘机，经过除尘处理后的胺气先进入冷凝系统；尾气中的胺气吸收系统制作成胺水溶液，尾气经18m高，内径0.8m的排气筒排放。	新建
2	固体废物	主要固体废弃物为废吨包袋，依托铝灰处理车间设面积约200m2的一般工业固体废物储存间。	依托

表4 项目主要设备一览表

设备名称	型 号	数量（台/套）
多仓原料料仓	容积30m?	1
无尘上料系统	8T/h	1
微波脱氨、配料系统	8T/h	1
化渣剂生产系统	8T/h	1
胺气、除尘、吸收系统	20000m?/h	1
PLC自控系统		1

八、项目生产工艺

   通过多批次铝灰性质的分析，估算二次铝灰成分，见表5。

表5二次铝灰成分估算表

成分 含量%	Al粉	AlN	Al2O3	SiO2	Fe2O3	MgO	MnO	CaO	TiO2	氟化物	水溶性盐	其他
铝灰原料	3.75	18	47.17	3.45	1.73	0.42	3.3	1.19	0.74	8.16	4	3.84

1、 产品方案

（1）炼钢辅料化渣剂系列产品：30000t/a，经销商暂定800元/吨，出厂价暂定为1000元/吨，市场价为1500——2000元/吨。

（2）胺水：3000 t/a，产品定价为550元/吨

表6 再生产品质量指标

产品名称	标准名称	质量指标
炼钢辅料系列产品	《危险废物鉴别技术规范》（HJ/T 298－2007）	PH值＜9，氟离子＜100mg/L重金属离子低于检出下限
	各钢厂、钢种使用标准	氧化铝含量≥45%，含水率＜3%，氮化铝含量＜0.2%
胺水	《胺水》（ GB/T 535-1995）	浓度30%，N含量≥21%

2、工艺方案

铝灰无害化工艺：二次铝灰经过无尘上料—微波脱氨—配料—混料—压球—炼钢辅料化渣剂系列产品；各节点胺气管道收集—氨吸收—胺水。

原料输送

铝灰经吨包袋直接转运至原料料仓。配料等原料直接运至料仓附近相应堆场。

微波脱氨、配料、混料工段

将料仓内的二次铝灰经微波脱氨后、各种配料通过电子配料秤进入混料机。进料产生的粉尘、微波脱氨后产生的氨气和混料过程产生的烟尘、通过管道经引风机进入胺气吸收塔进行处理。

炼钢辅料工段

混料后加入我司专用配方压球，即可生产出炼钢辅料系列产品（不同配方，不同产品）。 

气体净化工段

铝灰上料、微波脱氨产生的氨气、配料混合、压球、输送等工序产生的粉尘、胺气，收集风罩及管道把废气集中收集.利用风机把胺气和酸性及气粉尘送进一级吸收塔，再次进入二级吸收塔，经风机进三级水洗吸收塔，胺水装桶入库，气体达标排放。

九、项目投资

表7 项目投资概算表

序号	名称	投资（万元）	备注
1	设备购置费	500	含安装费、调试费、培训费等
4	其他费用	900	厂房等附属设施、流动资金等
		1400

表8 直接运行成本估算

序号	名称	单价(元/吨)	用量（吨）	价格（万元）	备注
1	配料	1300	3000	390
1.1	二次铝灰	0	30000	0
2	动力能耗			979.8
2.1	电（MWH）	13.4	720000	964．8	开几率0.6
2.3	自来水	5	30000	15
3	人工费	100000/年	25	250
4	折旧费			20	10年折旧
5	修理费			60	20元/吨，含耗材
6	管理费			60	20元/吨
7	销售费用			90	30元/吨
8	合计			1849.8	免税政策未计

表9 项目年产品产量及销售收入估算表

序号	产 品 名 称	单价(元/t)	销售量(t)	销售额(万元)
1	化渣剂系列产品	800（经销商价）	30000	2400
3	胺水	550	3000	165
6	铝灰处理费	1000	30000	3000
7	合计			5565免税政策未计

表10 项目效益分析表

工程或费用名称	价值（万元）	备注
总投资	1400	含流动资金
运行成本	1849.8
产品收益	2565
环保效益	3000	危废处置费1000元/吨
总利润	3715.2
回收期	0.377年约4.5个月	不含建设期，含流动资金

8、结论

项目总投资1400万元，为XX铝业的铝固废环保处置和资源利用新建项目，所用铝灰原料为XX铝业本厂生产过程中产生的铝灰，根据对项目初步分析，并综合考虑项目规模、投资、生产成本、再生产品销售等方面因素，本项目采用铝灰综合利用方案，工艺流程短，技术成熟，投资省。经过无害化和综合利用处理后再生产品为炼钢辅料系列产品（钢厂必用辅料）、胺水（大宗农用原料）。从经济角度考虑，产品具有较高的附加值，实现对危险废物铝灰的无害化处理，整体工艺无废水、固废的排放，含氨的废气经过净化可达到相关国家标准。从项目技术风险考虑，同类项目已经在多家单位完成工业化生产运营，项目风险小。