鋁灰處理方案(對(duì)外版本)

1、再生鋁灰處理方案1、再生鋁灰成分、反應(yīng)性能和無(wú)害化再生利用存在的問(wèn)題a、再生鋁灰為灰黑色粉末，含有金屬鋁、氮化鋁、碳化鋁、a-和r-氧化鋁、其他金屬元素氧化物和氯化物等成分，再生鋁灰成分大致如下：成分金屬鋁氮化鋁總鋁酸不溶物鐵鋅銅鉻含量5-302-3030-6030-602-100.05-0.30.05-0.50-0.2成分鎳鉛錳鈣鎂鉀鈉硅含量0-0.10.10.05-0.50.5-21-50.3-0.50.8-1.53-5b、危害敘述：再生鋁灰于2016年被提議列入危險(xiǎn)廢棄物名錄。再生鋁灰中含有金屬鋁粉和其他金屬氧化物。一旦達(dá)到反應(yīng)溫度，便會(huì)進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)劇烈，放出大量的熱。引起爆燃或者

2、爆炸。再生鋁灰中的氮化鋁遇水會(huì)緩慢反應(yīng)，釋放出氨氣，對(duì)環(huán)境造成污染。鋁再生過(guò)程或多或少會(huì)引入有機(jī)物，再生鋁灰中的有機(jī)金屬化物，在遇水、遇熱條件下反應(yīng)揮發(fā)出有機(jī)氣體。有機(jī)氣體中含有苯系，物有刺激性氣味，長(zhǎng)期接觸會(huì)危害人體健康。再生鋁生產(chǎn)過(guò)程加入的精煉劑含有可溶性氟鹽，殘留于鋁灰中，與水接觸可溶解，對(duì)水造成污染。其他有害成分為重金屬為主，重金屬浸出率極低，未達(dá)到危廢標(biāo)準(zhǔn)，但長(zhǎng)期暴露于室外環(huán)境下，受酸雨侵蝕或降解出的氨協(xié)同作用下，難免會(huì)導(dǎo)致重金屬流出，污染土壤。c、再生鋁灰是二次鋁工業(yè)產(chǎn)生的一種廢棄物，再生鋁灰產(chǎn)生量為再生鋁產(chǎn)量的7-12%，肇慶市每年產(chǎn)生10-20萬(wàn)噸再生鋁灰。目前仍沒(méi)有經(jīng)濟(jì)、高效

3、的處理途徑(部分鋁含量高氮化鋁含量低，符合煉鋼脫氧劑鋁渣標(biāo)準(zhǔn)(YS/T1177-2017)的被用作煉鋼還原劑，部分企業(yè)交給水泥廠參入水泥中，雖然能隨水泥固定當(dāng)中重金屬，但容易出現(xiàn)燃燒意外)，導(dǎo)致鋁灰只能用倉(cāng)儲(chǔ)的方式堆存。未能達(dá)到理想的有效處理。2、再生鋁灰處理探索1、氫氧化鈉處理a、反應(yīng)機(jī)理：氫氧化鈉與鋁反應(yīng)，生產(chǎn)氫氧化鋁；氫氧化鋁進(jìn)一步和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉；氫氧化鈉與氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉。b、反應(yīng)效率：氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)大量放熱，會(huì)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，加速反應(yīng)速度。氫氧化鈉足夠量，不加熱的情況下30分鐘即可反應(yīng)完。反應(yīng)劇烈，劇烈發(fā)熱，對(duì)陶瓷具有腐蝕性。只能使用鐵質(zhì)的反應(yīng)器。反應(yīng)形成氫氣，需要

4、對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行抽氣，防止氫氣富集爆炸。c、反應(yīng)物特性：反應(yīng)后溶液含有大量偏鋁酸鈉，少量硅酸鹽、錳離子、鉻離子等雜質(zhì)。溶液清亮，易過(guò)濾。反應(yīng)徹底，渣量少，水洗后可以與水泥混合作為建筑材料或者直接填埋（確認(rèn)沒(méi)有重金屬析出情況下）。釋放出大量含氨氣體和有機(jī)廢氣，廢氣有大量有毒物質(zhì)，需要過(guò)濾處理，氨可以用水吸收，回收氨。水也可以吸收部分有機(jī)氣體，導(dǎo)致水體發(fā)臭。需對(duì)水進(jìn)一步處理。氫氣、甲烷和大部分有機(jī)氣體溢出，廢氣可燃燒處理。d、優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)迅速，徹底，效率高，無(wú)需耗費(fèi)大量能源即可達(dá)到反應(yīng)平衡。產(chǎn)物好處理，好過(guò)濾，廢渣含少量重金屬和大量沙石成分，可以用磁選的方法回收鐵粉，剩余部分可混合水泥做成水泥制

5、品。工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，只需要鐵質(zhì)反應(yīng)器、氨氣濃縮塔、壓濾機(jī)、且輸送泵要求不高。缺點(diǎn)：成本高，處理一噸鋁灰需要使用1.5-2噸氫氧化鈉（4000元/噸），制成的偏鋁酸鈉（6500元/噸）銷路不大，氨水銷路較寬，但價(jià)格不高，1噸鋁灰約形成0.5噸氨水。清洗濾渣的廢水含有氫氧化鈉，需要中和處理，消耗一定量的酸。每處理一噸鋁灰，耗資2000元左右，并未產(chǎn)品不好銷售。2、酸處理a、反應(yīng)機(jī)理：鹽酸（鹽酸的氧化能力適中，廢水易于處理，容易獲取，價(jià)格適中，優(yōu)于硫酸和硝酸）與鋁反應(yīng)，生產(chǎn)氯化鋁；鹽酸與氧化鋁（a-氧化鋁無(wú)法反應(yīng)）反應(yīng)生成氯化鋁；鹽酸與鐵（氧化鐵、四氧化三鐵）反應(yīng)生成氯化鐵（氯化亞鐵）；鹽酸與

6、其他金屬離子（包括重金屬）反應(yīng)生成鹽酸鹽。b、反應(yīng)效率。反應(yīng)較快，鹽酸與金屬反應(yīng)時(shí)升溫，但產(chǎn)熱不足以維持至鹽酸與所有金屬氧化物反應(yīng)完全，需要加熱及延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。鹽酸具有揮發(fā)性，控制反應(yīng)溫度低于90為宜。反應(yīng)形成氫氣，需要對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行抽氣，防止氫氣富集爆炸。c、反應(yīng)物特性。溶液中含有鋁離子、鐵離子及其他金屬離子，金屬離子總濃度1mol/L以上，鋁離子濃度大于50g/L。溶解率不高，a-氧化鋁無(wú)法溶解，總體溶解度小于50%，經(jīng)水洗后可以用作建材（已基本不含重金屬）。釋放出大量含氯化氫、氯氣、氨氣和有機(jī)廢氣，廢氣有大量有毒物質(zhì)，需要過(guò)濾處理，氨、氯化氫、氯氣可以用水吸收，回收氯化氨。水也可以吸收部分

7、有機(jī)氣體，導(dǎo)致水體發(fā)臭。需對(duì)水進(jìn)一步處理。氫氣、甲烷和大部分有機(jī)氣體溢出，廢氣可燃燒處理。d、優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以將重金屬處理完全，酸溶渣中不含重金屬，可獲得氯化鋁溶液，溶液經(jīng)提純后可制成多種產(chǎn)品（高純氯化鋁、聚合氯化鋁凈水劑、氧化鋁、納米氧化鋁等），產(chǎn)品豐富，銷路廣。缺點(diǎn)：廢水量大，含有大量氯化銨處理難度大（可加氧化鈣蒸氨，回收氨，蒸發(fā)廢水后回收氯化鈣）；成本較高，一噸鋁灰需要用3噸以上的鹽酸（可用廢酸，50=100元/噸）酸溶；工藝復(fù)雜，不好控制。酸溶-萃取-氧化鋁合成一系列工藝相當(dāng)復(fù)雜，并需要使用自制氨水（200元/噸）、高純水（15元/噸）和高純酸（1000元/噸），原材料成本、人工成本

8、、設(shè)備損耗成本、廢水處理成本等都較高；設(shè)備要求高，需要較高的自動(dòng)化設(shè)備，泵要求高（要求耐酸、耐磨），維護(hù)頻率高，容易泄露，維護(hù)及管理成本高。3、鋁灰處理分析鋁灰主要的危險(xiǎn)性主要是兩個(gè)物質(zhì)引起，金屬鋁粉及氮化鋁。再生鋁行業(yè)進(jìn)行鋁再生時(shí)會(huì)帶入有機(jī)質(zhì)，經(jīng)復(fù)雜的反應(yīng)后鋁灰中會(huì)含有有機(jī)物（含劇毒的苯系物）。鋁灰中重金屬不高，含量很低微，根據(jù)GB5085.3-2007危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別進(jìn)行毒性鑒別時(shí)測(cè)出重金屬含量均在危廢的限值要求以內(nèi)，主要是有游離氟離子。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，回收鋁灰中的鋁是效益最高的選擇（金屬鋁12000-14000元/噸；普通氧化鋁2500-3000元/噸；高純氧化鋁6000-9

9、000元/噸；納米氧化鋁10000T50000元/噸；氯化鋁凈水劑1000-2500元/噸，食品級(jí)6000元/噸），除非能作出高品質(zhì)的納米氧化鋁及除提取出金屬鋁外，做出其他產(chǎn)品均無(wú)法達(dá)到盈利?；厥樟私饘黉X后鋁灰可解決其中一個(gè)危險(xiǎn)特性。再除去氮化鋁后，鋁灰完全消除了潛在危險(xiǎn)性，可當(dāng)成一般固廢處理，用作水泥制品及陶瓷原料（成分與陶瓷泥接近），甚至可以當(dāng)成鋁土礦回收利用。4、鋁灰處理方向鋁灰中的氮化鋁經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，無(wú)法使用氧化劑和還原劑進(jìn)行促水解，使用雙氧水、次氯酸鈉、硫酸亞鐵、草酸、硼氫化鈉等易得且價(jià)格低廉的氧化劑和還原劑進(jìn)行試驗(yàn)均失敗。常溫條件下氮化鋁緩慢水解，釋放出氨，pH升高。但反應(yīng)緩慢，無(wú)法徹

10、底降解氮化鋁。加速氮化鋁的水解可用5、能量及物質(zhì)衡算物質(zhì)衡算：綜合上述條件：投入產(chǎn)出列表：詳細(xì)見(jiàn)物料平衡表。能量衡算：7、金屬鋁回收系統(tǒng)金屬鋁回收系統(tǒng)需將富集金屬鋁的鋁灰加熱至800以上，需要消耗較多能量，以電能計(jì)算，完成1噸金屬鋁的提取需要消耗130-150元電能。6、設(shè)備清單7、效益評(píng)估成本：以一年10萬(wàn)噸消耗計(jì)算1、原料成本合計(jì)：5600萬(wàn)元3、人工成本崗位職能構(gòu)成表:4、建廠成本1、土地成本。鋁灰工廠大約需要100畝土地，按肇慶工業(yè)用地2018年成交價(jià)格30.5萬(wàn)元/畝計(jì)算，購(gòu)買土地需要花費(fèi)3050萬(wàn)元；2、廠區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)費(fèi)用200萬(wàn)；3、建設(shè)辦公大樓。建設(shè)500平米5層辦公大樓，預(yù)計(jì)花

11、費(fèi)800萬(wàn)（含裝修）；4、平整土地，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：500萬(wàn)；5、各車間基礎(chǔ)建設(shè)：1000萬(wàn)；6、電力系統(tǒng)：300萬(wàn)；7、供水系統(tǒng)：200萬(wàn)；8、廠區(qū)綠化：200萬(wàn)；合計(jì)：6250萬(wàn)元效益:匯總:序號(hào)類型金額（萬(wàn)元/年）備注1建設(shè)成本6250包括用地，辦公樓、廠房建設(shè)2設(shè)備投入5792.3包含主要設(shè)備、及重要輔助設(shè)備3原材料投入5104能源投入5600包括用氣、用電5人工成本1539.2包含工資、獎(jiǎng)金6產(chǎn)出合計(jì)8800回收8%的金屬形成14000萬(wàn)元產(chǎn)出總結(jié)：總計(jì)投入12042.3萬(wàn)元（包含用地及設(shè)備投資）每年生產(chǎn)運(yùn)行成本投入7649.2萬(wàn)元，共處理10萬(wàn)噸鋁灰，每處理1噸鋁灰成本764.92元。接回收8%金屬鋁（其余產(chǎn)品價(jià)值略低，不做詳述）可產(chǎn)出14000萬(wàn)元，毛利潤(rùn)6350.8萬(wàn)元。按回收4%金屬鋁可產(chǎn)出8800萬(wàn)元，毛利潤(rùn)1150.8萬(wàn)元。8、經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益1、該鋁灰工廠可一年處理10萬(wàn)噸再生鋁灰，節(jié)約土地資源24畝（堆3米高）。10萬(wàn)噸鋁灰如若隨意排放，會(huì)導(dǎo)致周邊數(shù)十畝土地受到污染，水質(zhì)惡化，重金屬污染等嚴(yán)重問(wèn)題，處理費(fèi)用驚人；2、對(duì)10萬(wàn)噸鋁灰處理后重新利用，可