论铝灰的资源化利用

7、铝灰的产业政策
5
2016 年 12 月 25 日第十二届全国人民代表大会常务委员会第二十五次会议通过的 自 2018 年 1 月 1 日起施行的《中华人民共和国环境保护税法》规定，铝灰排放企业 每吨要交纳 1000 元环保税。从环境保护税税目税额表可知，固体废物诸如煤矸石每 吨的环保税仅 5 元，尾矿每吨的环保税仅 15 元，冶炼渣、粉煤灰炉渣等每吨的环保 税仅 25 元。铝业排出量最大的固废赤泥每吨要交纳的环保税仅 25 元，仅为铝灰要交 纳环保税的百分之二点五。所以从税收所体现的国家对铝灰的重视或者说严苛由环保 税亦可略见一斑。
TiO L.O.I ---- 34.26
4、铝灰的特点
广义铝灰的特点集中体现在三个方面：（1）具有毒性，多数属危废；（2）数量 较大，中国每年的排出量数百万吨级；（3）有金属铝、铝的化合物及热能，潜在价 值高。
广义铝灰中最具特点的应是二次铝灰。所谓二次铝灰是一次铝灰提取金属铝后的 剩余物。根据铝灰的处理过程可将铝灰分为一次铝灰和二次铝灰。一次铝灰为具有金 属铝提取价值的铝灰，一般为灰白色，其主要成分是金属铝、氧化铝和冶炼过程中添 加的部分盐类，铝的含量一般为 15%～50%。而二次铝灰则一般为灰黑色，是一次铝灰 提铝后的剩余物，主要成分为铝(5～20%)、氧化铝(30～70%)、盐类(10～30%)以及其 它组分。
6
9、国内研究状况及产业化进程 9.1 国内开发研究机构
国内从事铝灰开发研究的单位分布在北京的中国科学院、北京矿冶研究总院、河 南的郑州有色金属研究院、云南昆明冶金研究院等机构，大学涉及铝灰研究的主要分 布在东北大学、中南大学、江西理工大学、同济大学、南通大学等院校；公司涉及铝 灰研究的主要分布在山东的山东铝业公司、山东铝晖环保科技有限公司、淄博海慧工 程设计咨询有限公司、淄博德力鑫环保新科技有限公司；北京的北京科林泽环保科技 有限公司；湖南中大冶金设计有限公司；河南的郑州中绿环保新材料有限公司、郑州
二次铝灰的特点集中体现在以下三个方面：（1）是内含氟、氮等有毒有害物 质，这是二次铝灰定性为危险固废的根本原因所在。铝灰中的氮化铝中的氮遇水生成 氨产生的恶臭味是外在影响环保的最主要的动因，人们对铝灰的厌恶皆源于此；
4
（2）是铝灰内所含的主要物质为金属铝、氧化铝、电解质等等，且价值颇高，金属 铝现单价一万四千余元，氧化铝单价三千多元；（3）是二次铝灰数量较大，最具特 点，处置亦最棘手。
KCl
20~50 15~30 2~10
3~25
2~10
2~6 2~5
注：各厂铝灰的化学成分和物相组成均有区别，以上数据仅供参考。
3.2 铝电解炭渣：
表3
占比 Na3AlF6 Na5A13F14 Li3AlF6 CaF2
项目
%
%
%
%
%
MgF2 A1F3 LiF A1203
%
%% %
电解质 70
62.7
7
经纬科技实业有限公司；沈阳银海再生资源科技有限公司等等，中国的涉及铝灰的研 究开发机构总数约二十余家。
9.2 二次铝灰处置现状
目前国内的一次铝灰由于其中的金属铝含量较高，具有经济价值而作为一种资源 为企业重视和处理，而二次铝灰作为一次铝灰提铝后的剩余物，由于国内至今缺乏技 术上先进、成熟，经济上投资少、效益高的处置项目而被抛弃或掩埋，既造成了资源 的浪费，又污染了环境，与当今绿色发展的理念极不相称。
10.铝灰资源化利用的关键 从二次铝灰、阴极炭块、阳极炭渣、电解槽防渗料、耐火料、铝合金厂收尘灰、 铝加工的污泥等每个分项数量、性质、成份、潜在价值等方面看，铝灰资源化利用的 关键在于二次铝灰。
11.国内产业化进程 北京矿冶研究总院、郑州有色金属研究院等单位在炭渣、阴极炭块、大修渣等方 面基本实现了产业化。目前我公司已经具有年处理一万吨二次铝灰，对应年产 2 万吨 干基聚铝，年处理 3 万吨二次铝灰对应年产 6 万吨铝酸钙粉和年处理 4 万吨二次铝灰 年产 10 万吨硫铝酸盐水泥的中试线。 12.铝灰处置现实整体所处的阶段 综上所述不难得出如下结论：纵观整个中国铝行业危废处置，目前整体基本处于 初级阶段。铝灰的基础研究、应用研究、尤其是产业化实践经验还相当欠缺，成熟 的、具有社会、环境、企业经济效益三统一的、为业内人士所认可的试验、示范、生 产线尚未面世，铝灰的资源化利用总体上还任重道远。
本文拟就上术述问题发表我们的一点思考、体会和浅见，希望能为铝业的危废的 处置尽一份绵薄之力，同时希望能给相关人士以启示。
二、关于铝灰
1、铝灰的概念 自 1886 年美国的霍尔（C.M.Hall）和法国的埃罗(Heroult)几乎同时发明了溶解 于冰晶石熔体中的氧化铝电解提取铝的方法至今已 132 年了，随着时间的推移，世界 电解铝从无到有，从少到多，并由电解铝发展到铝加工及其再生铝三个行业，三行业 产品的联产物—被人们俗称的铝灰或铝灰渣始终如影随形伴随着三个行业的发展而源 源不断的排出。
6、铝灰的定性
2016 年 6 月 14 日原环境保护部、国家发改委、公安部联合发布的自 2016 年 8 月 1 日起施行的新版《国家危险废物名录》废物类别 HW48 有色金属冶炼，废物代码 321-023-48～321-026-48 中将电解铝过程中电解槽维修及废弃产生的废渣；铝火法冶 炼过程中产生的初炼炉渣；电解铝过程中产生的盐渣、浮渣；铝火法冶炼过程中产生 的易燃性撇渣列为危险废物。其中的废物代码 321-023-48～321-025-48 危废特征为 毒性，而废物代码 321-026-48 危废特征为易燃性。虽然铝灰在 10 年前的 2008 版的 《国家危险废物名录》就已经被明文列入危废，但是 10 年过去了，至今中国国内从 业人员仍然难以准确的判明广义的铝灰中哪些属固废？哪些属危废？另外，对《国家 危险废物名录》中“铝火法冶炼”的概念其内含至今仍无法得到明确的解释。
2、铝灰的数量
2017 年中国的电解铝的产量为 3227 万吨，铝加工的产量为 5832 万吨，再生铝的 产量为 690 万吨，据调查，电解槽大修渣排灰渣量约为电解铝产量 0.5%，这部分排灰 量约为 16 万吨，电解铝的排灰量约为电解铝产量的 1.2%，这部分排灰量约为 39 万 吨，铝加工排灰量约为产量的 1.5%，这部分排灰量约为 88 万吨，再生铝加工排灰量 约为再生铝加工产量的 10%，这部分排灰量约为 69 万吨。据此估算中国每年广义的 铝灰量约为 200 多万吨。如果将中国已排出并堆存、掩埋和抛弃的铝灰计算在内，中 国境内的铝灰量大约有 1000 万吨。
人们俗称的铝灰，或者说铝灰渣是指铝电解、铝加工及再生铝加工过程中排出的 固体废弃物，在世界铝电解技术发明至今的 132 年里，铝灰至今没有一个明确的其内 涵和外延为大家所公认的定义。
1
铝灰产生于铝电解、铝加工、再生铝加工等所有铝发生融熔的工序。其来源可分 为铝电解过程中的铝灰，铝合金熔铸过程中的铝灰，再生铝加工过程中的铝灰。
论铝灰的资源化利用
一、引言
近年来国家把绿色发展作为五大发展理念之一。面对日益严竣的环境形势，去年 下半年召开的党的“十九”大报告中首次将污染防治作为当前的三大攻坚战之一。今 年随着环保税的征收，铝行业中的危废铝灰的处置成为焦点问题。从中国的国情出 发，审视铝灰的处置现阶段存在哪些问题？应坚持什么原则？向哪个方向发展？选择 什么样的工艺路线？什么样的资源化产品才更适合当前中国的市场？这是中国铝行业 铝灰资源化利用目前及今后一个时期必须面对和正视的问题。
2
3.1 二次铝灰：
表 1 铝灰的主要化学成分
成分
Al
Cl
Na
Mg
K
F
Si
Ca
Fe
含量/% 10~80 1~10 1~6 0.3~5 0.5~4 1~5.5 0.6~5 0.5~2.8 0.3~0.6
物相 含量/%
Al 2~30
表 2 铝灰的主要物相组成
Al2O3 AlN SiO2 MgAl2O4 NaAl11O17 NaCl
5、铝灰的潜在价值
铝灰的潜在价值主要体现在其所含的金属铝、氧化铝、电解质以及其蕴含的热能 等。以中国的年排出量 200 万吨为计算基数，以铝灰中金属铝占 50%约计，氧化铝占 30%约计，电解质占 10%约计，热能按 4000 大卡约计，以阴极炭块中炭占 50%，电解 质占 30%，阳极炭渣中电解质占 70%，碳占 30%，参考现行的金属铝 14000 元/吨、氧 化铝 3000 元/吨、氟化盐 6000 元/吨、煤炭 500 元/吨的价格计算的铝灰的潜在价值约 150 亿元人民币。由此可见，铝灰资源化利用的潜在价值巨大。
8
三、铝灰资源化利用原则、方向及工艺选择
1.铝灰资源化利用的原则 （1）“三化”原则：国家资源综合利用“三化”原则即无害化、减量化、资源 化。“三化”之中无害化是前提、是基础，减量化是权益之计，资源化是最高利用方 式、是目的。 （2）“三统一”原则：即社会效益、环境效益、企业经济效益的统一。 （3）“三要素”原则：从数量上体现最大限度的利用，从效益上体现高的产值 附加值，从环保上体现无二次污染。 2.铝灰资源化利用的方向 2.1 广义铝灰资源化利用价值 广义铝灰包括的诸如二次铝灰、阴极炭块、阳极炭渣、电解槽防渗料、耐火砖、 铝合金厂烟囱灰、铝加工的污泥等等内含的成份上看，其可利用的价值主要不外乎以 下几种—金属铝、氧化铝、电解质、热能、二氧化硅、氧化钙等。 2.2 狭义铝灰资源化利用价值 狭义铝灰中二次铝灰内可利用的价值主要是金属铝、氧化铝、电解质；阳极炭 渣、阴极炭块可利用的价值是主要是电解质和碳热能；电解槽防渗料、保温料内可利 用的价值主要是氧化铝和二氧化硅；而铝合金收尘灰和铝加工的污泥可利用的价值主 要是其内含的氢氧化铝。 2.3 铝灰资源化利用的方向
2017 年世界的电解铝的产量为 6460 万吨，铝加工的产量为？万吨，再生铝的产 量为？万吨。世界每年广义的铝灰渣量约近 400 万吨。如果将世界已排出并堆存、掩 埋和抛弃的铝灰计算在内全世界的铝灰量大约有 2000 万吨。