铝灰综合利用的技术进展_刘守信

2008年8月 云南化工 Aug .2008　第35卷第4期 Yunnan Chem ical Technol ogy Vol .35,No .4　

铝灰综合利用的技术进展

刘守信,刘晓红,王　华,程淑莲

(南昌大学环境科学与工程学院江西南昌330031)

收稿日期:2008202224

作者简介:刘守信(19842),男,江西吉安人。硕士研究生,主要从事铝灰有效资源的再生利用研究工作。导师简介:刘晓红(19632),女,江西九江人,硕士,教授,主要从事化工产品的新工艺开发和教学。

摘　要:　综合利用铝灰对于回收资源,改善环境,提高经济效益,实现资源优化配置和实现可持续发展都具有重要的意义。介绍了国内外铝灰综合应用的研究进展。

关键词:　铝灰;综合利用;氧化铝;氯化铝

中图分类号:　X758 文献标识码:　A 文章编号:　1004-275X (2008)0420064204

Progress on the Technology of Com prehen si ve Utili za ti on of A lu m i n u m A sh

L IU Shou 2x i n ,L IU X i a o 2hong,W ANG Hua ,CHENG Shu 2li a n

(School of Envir onmental Science and Engineering,Nanchang University,Nanchang 330031,China )Abstract:　Technol ogy on the comp rehensive utilizati on of alum inum ash at home and abr oad was reviewed .Key words:　alum inum ash;comp rehensive utilizati on;alum ina;alum inium chl oride

铝灰主要生成于氧化铝经熔盐电解生产铝的过程中,由于操作和测定器具的携带、阳极更换、出铝、铸锭以及电解槽大修等原因,会产生一定量的铝渣。一般每生产1t 铝要产生30～50kg 铝渣铝灰

[1]

。近年来,我国铝生产能力及产量大幅度

增加,2005年产量是750万t,2006年中国原铝产量934.9万t,产生铝灰30～50万t,2007年原铝产量为1260.7万t,产生约40～65万t 铝渣铝灰。

其次,铝在消费应用过程中,由于铸锭、多次重熔、配制合金、零部件浇铸;或锻造、挤压、轧制、切削加工等,都将产生铝渣铝灰或废杂铝,废杂铝的回收仍然要产生铝渣铝灰,每吨铝加工应用的全过程将产生30～40kg 铝渣铝灰。2006年我国的铝消费增长量高达29.31%,超过869.31万t,这样每年将产生26～34万t 铝渣铝灰废铝再生。

再次,废铝再生并重新加工成制品的回收率一般为75%～85%,再生1t 废铝将产生150～250kg

铝渣铝灰,2007年我国再生铝产量为374.5万t,仅

此一项,将产生铝灰约75万t 。

由此可见,每年产生的铝灰量很大,堆积占用土地,污染环境。另一方面,铝灰是一种可再生的资源,但一直没得到足够的重视,成为破坏环境的一个因素。随着经济的发展,废铝积蓄量的逐年大幅度增加,如果不寻找经济有效并且环保的方法加以治理,将越来越突显其对环境的严重威胁。我国目前铝渣处理回收率低,能量消耗大,应大力发展新技术和采用国外的先进技术、设备来改变这一落后状态。研究和开发从工业铝渣、铝灰中回收铝技术,对于提高企业的经济效益,保护生态环境就具有很重要的现实意义和实用价值。

1　铝灰综合利用技术现状和研究进展

由于产生路径不同,铝渣铝灰中铝的含量也不同。除铝外,铝灰的主要成分是A l 203,Si02,

Mg O,Ca O,Fe203等[2]。

1.1　回收铝

铝加工企业一般是在熔炉内加入渣铝分离剂,将铝灰扒出,在铝灰中用铁钯搅拌,融化的铝液流入地面后回收,其余铝随铝灰卖给从事铝灰加工的企业,真正能回收的铝只能占铝灰重量的10%左右[3]。该方法具有燃料消耗大、人工强度大和环境污染严重等缺点,但在小型铝加工企业普遍使用。

这种处理方法是一种传统方法,为了提高铝的回收率和减少使用盐熔剂,各国目前在铝渣处理中不断采用先进技术和先进设备,这其中包括I G DC法、AROS法、SP M法、ECOCE NT法、等离子体方法等[4]。

1.2　生产净水剂的原料

用铝灰渣制备净水剂原料关键是浸出尽可能多的铝,影响A l的浸出量的因素有很多,如酸的种类、酸的浓度、反应温度、反应时间和搅拌速率等。李小忠[5]等对此进行了研究,通过对比实验,得出选用盐酸对Al的溶出效果最佳,而影响铝灰渣中铝溶出量的主要因素是温度、浓度,并通过正交实验确定了最佳的溶出效果:10g铝灰渣和100mL浓度为4mol/L 的盐酸在100℃搅拌浸取(转速为140r/m in)2h。陈仲清[6]等研究了用超声分散处理废铝渣来制备一种新型无机2有机高分子复合絮凝剂(P AA M),讨论了其最佳制备工艺条件;用聚合氯化铝、聚合硫酸铁及P AA M对生活废水进行絮凝实验的比较,得出P AA M 的C OD

Cr

减少率达到90%,色度减少率达到95%。在

去除C OD

Cr

及色度方面均优于聚合氯化铝及聚合硫酸铁,利用废铝渣制备P AA M,对于综合利用废铝渣及水处理方面均有重大意义并有广阔的发展前景。1.3　生产公路材料的原料

将铝灰与硅石(Si O

2

)粉混合,在1350℃烧结,即制成铺设路面的材料,其硬度是普通路面材料的1.5倍,抗滑能力是普铺路面材料的1.2倍,该项技术在日本已经开始应用。从目前我国再生铝工业的铝灰利用现状看,技术还比较落后,尤其是弃灰的利用途径和利用技术还非常落后。因此,应该加强铝灰及弃灰的利用技术研究,使我国再生铝工业的铝灰利用技术赶上发达国家的水平[7]。

1.4　生产烧结材料

日本川岛集团的研究开发企业Singfacts与东海大学等共同开发了用再生铝合金厂家产生的铝灰生产烧结材料的技术。利用烧结技术使材料具有高强度,并且由于内部有孔洞,使烧结材料既轻又具有透水性。因此,该材料可用作农用材料、海底净化材料和建筑用轻型骨料,特别是在建筑用轻型骨料方面,通过对用于公寓通道的烧结材料进行试验数据采集可知,与用传统混凝土的通道相比,因为骨料本身具有透水性,因此不需要设计排水沟、地面倾斜、前厅和地面的台阶,这样既提高效率又满足无障碍化的需求[8]。

1.5　制备陶瓷清水砖

清水砖是一种优质的墙体砌筑与装饰材料,在一些发达国家已得到广泛的应用,清水砖不但具有以往空心砖节能、利废,质轻、保温、隔音等优点,而且具有其它特殊的优点。它可直接作为墙体的外表面而不需要其它装饰,从而加快施工速度,减少施工费用[9]。在国内,清水砖是传统墙体材料———粘土烧结砖的较好的替代品,实现大规模推广应用之后,将在我国保护环境、节约能源等方面扮演重要角色。徐晓虹等[10]对此进行了研究,以废铝灰为主要原料,添加一定量的粘土、石英和降低烧成温度的添加剂,采用压制成型法制备了高性能的陶瓷清水砖。经研究发现用于降低烧成温度的复合添加剂的加入不仅大大降低了烧成温度,而且可有效控制样品的收缩变形。制备的清水砖的主要Ga Al

2

Si2O8、α2A I2O3等晶相组成,气孔率为30%～50%,抗折强度>20MPa,抗压强度>60MPa。

1.6　合成油墨用氧化铝

油墨用氧化铝又称沉淀氢氧化铝、轻氢氧化铝、透明白、色淀白等,由于比重小、透明、结构软、印刷良好,故长期以来用作油墨工业优良的填料。

郭海军等[11]研究了以铝灰、含铝废硫酸为原料生产油墨用氧化铝的工艺方法,含铝废硫酸来自铝型材阳极化工艺排放的废槽液,二次铝灰来自铝重熔产生的一次铝灰压延、筛分、采铝后所废弃的固体产物。采用的合成工艺包括液体硫酸铝的制备、偏铝酸钠的制备、氧化铝合成3个工序,其制备的氧化铝经沈阳油墨厂检测,各项指标均达到标准要求。刘希文等[12]提出了一种以含废硫酸、含铝废碱液、二次铝灰等废弃物质为原料生产油墨用氧化铝的制造方法。1.7　生产棕刚玉

刚玉是一广泛应用的人造磨料,主要用于制

・

5

6

・

　2008年第4期 刘守信等:铝灰综合利用的技术进展