工业领域绿色低碳技术应用案例6 年处理6万吨二次铝灰资源化综合利用项目.docx

案例6年处理6万吨二次铝灰资源化综合利用项目主要完成单位：中铝郑州有色金属研究院有限公司主要完成人员：康泽双、刘中凯、闫琨、张腾飞、田野、和新忠、张延利近年来，在国家再生金属产业发展的引导和扶持下，铝产量不断提高，而在所有熔铝工序中均会产出的废弃物“铝灰”，其产量也在日益增加。仅2022年，我国铝灰产量约300万t,且每年以2%左右的速率增长。一、项目背景铝灰作为正式列入国家危险废弃物名录的一员，若处置不当，将存在重大的环境危害和风险。如，铝灰与水接触会释放可燃和有害气体（如氢气、氨气、甲烷、硫化氢等），易引起自燃和爆炸，而直接堆存将由于盐分溶解渗出积聚，导致土壤盐碱化和水体污染，以及由于氟化物浸出毒性超标，直接污染周边地下水和土壤。但是，结合行业实践来看，实现铝灰的资源化综合利用并不容易。过去，大部分铝灰被当作废弃物进行处理，导致了资源的浪费和环境的污染。同时，铝灰的成分复杂，是含有多种盐分及金属氧化物、氮化物、氟化物的混合物。这些都对我国铝工业提出了新环保要求，迫切需要低成本铝灰无害化处置及高附加值资源化利用技术。中铝郑州有色金属研究院有限公司开展的年处理6万吨二次铝灰资源化综合利用项目，是针对二次铝灰富含大量氧化铝同时伴有氮化铝、浸出氟、可溶盐等特点，开发的二次铝灰全量资源化利用关键技术。项目通过采用多段连续催化水解工艺实现了其活性组分的深度解离和盐组分的高效浸出，达到了气、液、固组分的全量化利用。经过对二次铝灰处理，得到的（不具有浸出毒性和反应性的）高铝料可替代高品质铝土矿，用于生产炼钢精炼剂、冶金级氧化铝、耐火材料、铝酸钙等产品。I"HITP图1铝灰在铝行业全产业链中的产生过程此项技术于2020年在河南建设了年处理6万吨二次铝灰资源化综合利用项目，生产系统包括金属铝回收、铝灰反应浸出、液固分离、浓盐水蒸发结晶、氨及可燃气体回收利用系统等。二次铝灰分解释放的氨气经氨吸收系统制备成氨水产品；活性组分分解释放的氢气、甲烷等可燃气经集气系统收集作为二次燃料使用；可溶性盐类经过提纯及蒸发结晶制备成铝用精炼剂产品；二次铝灰处理后的惰性渣则经分离烘干制备成高铝料，高铝料氧化铝含量达70%以上、氮化铝含量1%、PH值6.9-76不具备危险废物特性，可作为高铝基原料外售或制备铝酸钙和耐火材料等产品，实现二次铝灰全量资源化利用。二次热灰添加剂情性君嫌申图2开发二次铝灰全量资源化处置利用技术流程图二、创新点及相关技术内容创新点1：首创靶向抑氮和梯级温度精准调控技术传统铝灰利用工艺常采用堆放、填埋等常规处理方法，没有明确的气体释放控制目标或措施，存在安全风险或控制难度较大，导致铝灰回收利用困难或效率较低°尤其针对二次铝灰水解过程中气体释放不稳定、安全风险高、回收利用困难等技术难题，项目基于靶向抑氨和梯级温度精准调控技术，实现可燃性气体和氨气的分段稳定释放的技术突破，使得氢气、甲烷总含量95乳且处置过程安全可控，利于回收利用。图3靶向抑氮和梯级温度精准调控技术示意图创新点2：创新性采用多级催化水解浸出工艺项目针对铝灰中氮化铝水解时间长且不彻底，盐脱除不干净，导致处置效率低、效果差、成本高等技术难题，采用多段连续催化水解浸出工艺，协同耦合能束场强化效应，促进铝灰中活性组分的深度解离和盐组分浸出，处置利用更彻底、更高效。氮化铝水解率95%,盐分离回收率98驰，优于同类处置技术（即氮化铝水解率90粗可溶盐回收率90%）。图4多级催化水解浸出工艺创新点3：处理过程气、液、固全量化增值利用项目针对二次铝灰处置过程中存在气体污染，回收的盐及含氧化铝尾渣杂质含量高，致使其资源化利用途径受限的技术难题，采用梯级全量利用气液固组分，实现产品清洁增值和废物零排放。育戒慎住，化过槿二次唱方 JOOOOBOva120 U工艺过程N6 Ua目万加不20%” 2250 Va修船；vrr1图5气、液、固全量化增值利用创新点4:转化产物高质高效项目经过对二次铝灰处理，产出的高铝料达到一般固体废弃物标准。可溶性盐1%,氮化铝1%,浸出PH值9.0,可溶性氟化物50mgL,高铝料主要成分为AI2O3、MgAI2O4、AI(OH)3,折算AI2O3含量72.70%,可作为中间产品销售。高铝料资源化产品满足镁铝尖晶石(GBT26564-2011)标准中铝研土级中SMB60要求、炼钢用预熔型铝酸钙(YB/T4265-2011)标准中CA-40级别的要求以及水处理剂用铝酸钙(GB/T29341-2012)标准要求。表1二次铝灰惰性转化产物高铝料性质分析高铝料AlSiMgNaKCaFeTiF灼减成分，%38.490.625.690.340.420.770.490.390.8514.97高铝料浸出毒性FCuZnCrCdPbHgAsAgBaBe分析结果，mg/L37.290.017<0.01<0.05<0.01<0.2<0.05<0.2<0.010.23<0.01危废标准，mg/L1001001005150.1551000.02项目回收的复合盐主要成分为Nael和K(X复合盐经过调配制备成铝用精炼剂产品，符合铝及铝合金用熔剂(YS/T491-2020)标准。二次铝灰惰性转化产物复合盐性质分析复合盐成分NaKClCaMgF含量，%22.115.0464.710.110.040.09三、经验总结与推广价值年处理6万吨二次铝灰资源化综合利用项目建成了国内首条取得危险废物经营许可证的铝灰高效回收利用示范线，实现二次铝灰的全量化利用，将其大部分以金属铝形式得到回收，剩余材料如少量金属铝及氮化铝、碳化铝水解产生的氢气、氨气、甲烷分阶段回收利用，蕴含的可溶盐通过蒸发结晶转化成铝用精炼剂，而惰性高铝料可作为炼钢精炼剂、冶金级氧化铝、耐火材料、铝酸钙等产品生产所需的高铝基原料。根据中铝郑州有色金属研究院有限公司测算结果，项目通过铝灰资源的全量资源化利用，有助于企业取得良好的经济效益。按照年处理6万吨二次铝灰生产线，项目年回收金属铝约0.3万吨、氨水约2.03万吨、可燃气约187.74ts铝用精炼剂约1.44万吨、惰性高铝料约4.50万吨,年总营业收入约6850万元，综合年处理成本约3000万元/年，年创造利润约2880万元。项目全过程无废水、废气和固体废物产生，可减少因铝灰堆存而造成占有土地和其他污染事件的发生，具有良好的环境效益。按照年处理6万吨二次铝灰生产线，项目每年可降低CO2排放69840吨，降低二次铝灰堆存6万吨，平均处置It二次铝灰可降低碳排放量1.164tCO2以上。此外，项目技术可实现二次铝灰的全量化利用，可实现二次铝灰的零排放。