鋁電解固體廢棄物簡(jiǎn)介(DOC)

1、鋁電解固體荒棄物簡(jiǎn)介.(DOC)鋁電解固體荒棄物簡(jiǎn)介.(DOC)36/36鋁電解固體荒棄物簡(jiǎn)介.(DOC)鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用一、廢舊陰極炭塊的無毒化辦理及綜合利用1、序言2014年我國原鋁產(chǎn)量約2400萬t（見表1），估計(jì)2015年全國電解鋁產(chǎn)量將超出3000t，原鋁產(chǎn)量連續(xù)11年居世界第一位。我國鋁電解工業(yè)的技術(shù)裝備水平已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)隊(duì)列，300KA、400KA、500KA系列大型鋁電解系列已逐漸成為我國的主流電解槽，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)也達(dá)到國際先進(jìn)水平。但我國的電解槽壽命與外國先進(jìn)水平還有必定的差距。我國電解槽壽命一般在56年，而外國能夠達(dá)到

2、78年。鋁電解槽在使用一段時(shí)間以后就要進(jìn)行停槽大修。電解槽停槽后于槽鋼殼中拿出的廢舊陰極炭塊是鋁電解過程中產(chǎn)生的數(shù)目巨大的固體廢料，當(dāng)前，我國在鋁電解生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢舊陰極碳?jí)K大多采納堆存或填埋辦理，而廢舊陰極炭塊是含氟量極高的危險(xiǎn)荒棄物，又因?yàn)閺U舊陰極炭塊常含有少許的氰化物，這些氟化物和氰化物對(duì)環(huán)境將造成特別不好的影響，所以需要進(jìn)行無害化辦理。平常狀況下，每生產(chǎn)1t原鋁約產(chǎn)生1015kg廢舊陰極炭塊。照顧此計(jì)算，當(dāng)前我國每年將產(chǎn)生約22萬t的廢舊炭陰極，相當(dāng)于每年扔掉電解質(zhì)6萬t，扔掉能源資料陰極炭7萬t，同時(shí)有約3萬t有害氟化物和約450t劇毒氰化物威迫著電解鋁廠當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，既浪費(fèi)了

3、價(jià)錢不菲的電解質(zhì)和陰極炭，又帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。假如加以利用，變廢為寶，既能保護(hù)環(huán)境，又能夠解決資源問題，符合我國可連續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。表1：2014年112月我國主要地域原鋁產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表我國主要地域鋁電解產(chǎn)生固體廢料統(tǒng)計(jì)表我國主要地域鋁電解槽大修需用側(cè)部異型炭塊統(tǒng)計(jì)表我國主要地域鋁電解槽焙燒啟動(dòng)需用炭粒統(tǒng)計(jì)表折算為廢舊陰極（噸/年）產(chǎn)生廢舊產(chǎn)生廢舊產(chǎn)生原鋁產(chǎn)量420KA大修槽側(cè)部炭塊、干式防滲料保溫磚、地域浮法鋁灰（萬噸）電解槽產(chǎn)生量周邊糊及焙燒啟動(dòng)（噸/年）耐火磚辦理量（噸/年）（臺(tái)）炭粒使用量（噸/年）新疆426.8371838665448134184106700185894461河

4、南省337.829433060235462705684450147133531山東省283.6247025692297722715709001235229641鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保內(nèi)蒙古青海省甘肅省寧夏云南省山西省陜西省貴州省重慶市廣西四川省湖南省遼寧省湖北省福建省全國累計(jì)備注235.920552137124771889458975102742466233.620352116224521871058400101742442213.91863193782246171325347593162236138.91210125831458111253472560501452101.78

5、86921310688146254254429106382.77207492868662420675360286466.85826052701535016700290969865.25685907684522216300284068262.65455671657501415650272665451.54494666541412512875224353844.13843995463353211025192146132.9287298034526358225143334424.4213221025619546100106325519.817217942081586495086220714.3125

6、1295150114535756231492436.5212242207282557919514960912510611925469一、以各2014年產(chǎn)量為依照，以420KA電解槽產(chǎn)量為參照，大概地將各地域電解槽折算為420KA級(jí)電解槽臺(tái)數(shù)。假設(shè)420KA電解槽電解效率為93%，則每臺(tái)槽年產(chǎn)量為1148噸（0.33562442093%36510-3）。三、420KA級(jí)鋁電解槽設(shè)計(jì)陰極炭塊35噸/臺(tái)，設(shè)計(jì)各樣糊料9噸/臺(tái)，設(shè)計(jì)使用側(cè)部異型炭塊8.052噸/臺(tái)，設(shè)計(jì)使用周邊糊6噸計(jì)，新開槽焙燒啟動(dòng)使用炭粒2噸/臺(tái)，產(chǎn)出廢舊陰極炭素資料（包含各樣糊料、側(cè)總炭塊等）以52噸/臺(tái)計(jì)。四、假設(shè)420KA級(jí)

7、鋁電解槽大修槽時(shí)，側(cè)部所有采納異型炭塊，且制作異型炭塊時(shí)廢舊陰極炭塊的參入量按50%，焙燒用炭粒原料所有采納廢舊陰極炭塊，則每槽可耗費(fèi)廢舊陰極炭塊6.026噸（8.05250%+2）。五、干式防滲料按25噸/槽，保溫磚按6噸/槽。六、二次鋁灰產(chǎn)生量按原鋁產(chǎn)量的2.5%計(jì)。七、電解槽大修周期均勻按5年。2、廢舊陰極的構(gòu)成與構(gòu)造廢舊陰極中電解質(zhì)的構(gòu)成：經(jīng)過對(duì)鋁電解槽廢舊陰極炭塊進(jìn)行物相分析，獲取廢舊陰極的詳細(xì)構(gòu)成為（見表2）:炭（C），冰晶石（Na3AlF6）、氧化鋁(-Al2O3，-Al2O3)、氟化鈉(NaF)、氟化鈣(CaF2)等，而跟據(jù)電解槽的部位不2鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保

8、同，各組分的含量又存有差異。表2：廢舊陰極不一樣部位所含物質(zhì)的含量和構(gòu)成重量百分含量（%）電解質(zhì)構(gòu)成（%）*取樣部位C*電解質(zhì)362323NaF2NaAlF-AlO-AlOCaF邊部炭塊74.525.563-31-邊部炭縫21791-781陰極炭塊66.633.47-135.71.5中部炭塊66.933.191.52.517.71.5保溫層-35.6413204為X衍射分析結(jié)果，為化學(xué)分析結(jié)果同時(shí)經(jīng)過X衍射圖及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物還發(fā)現(xiàn)有黃色的碳化鋁化合物（Al4C3）生成。它常常出此刻氟化鈉和冰晶石的四周，所以假想發(fā)生了以下反響：4NaAlF6(l)+12Na(l)+3C(s)=12NaF(s)+AlC

9、343(s)冰晶石催化了上述反響的進(jìn)行。但也有人以為一部分AlC是炭與鋁在高溫下直接反響生成的：434Al(l)+3C=AlC(s)43(s)G970=-147kj/mol從熱力學(xué)角度，該反響能夠進(jìn)行。廢舊陰極炭塊中炭的構(gòu)造：X衍射圖考證了廢舊陰極炭塊石墨化的論點(diǎn)，依據(jù)計(jì)算及實(shí)質(zhì)監(jiān)測(cè)，陰極炭塊的石墨化度為7080%。鋁電解槽的炭陰極主要由無煙煤構(gòu)成，屬無定型炭類，這種炭素資料的石墨化需在2400左右的高溫下才有可能實(shí)現(xiàn)，而鋁電解的溫度僅有970左右，石墨化的機(jī)理可能與鋁電解過程中冰晶石電解質(zhì)的催化作用有關(guān)。廢舊陰極炭塊中的碳鈉化合物和氰化物：X衍射還顯示了兩種新化合物的存在：碳鈉化合物（平常寫

10、成NaC64或NaC32）及Na4Fe(CN)6。它們是電解過程中伴生化學(xué)反響的產(chǎn)物。NaC64和NaC32的生成向來被以為是鈉傷害的結(jié)果。因?yàn)殁c離子能夠侵入炭的晶格中，并與炭形成化合物。氰化物多集中于鋼質(zhì)陰極棒周邊和電解槽的側(cè)部。有鐵存在時(shí)，生成反響速度將加速，文件報(bào)導(dǎo)有兩種氰化物，即NaCN和Na4Fe(CN)6。推測(cè)可能發(fā)生的反響是：3鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保2C+2Na(l)+N2(g)=2NaCN(s)(s)6C+4Na(l)+Fe(l)+3N(g)=NaFe(CN)6(s)(s)243、國內(nèi)外辦理廢舊陰極炭塊的常用方法研究鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用工藝，既是資源回

11、收的內(nèi)容，也是環(huán)境保護(hù)的要求。辦理廢舊陰極炭塊的主要原則一是無害化，二是回收利用。概括起來主要有三個(gè)方面:炭的回收應(yīng)用，電解質(zhì)的回收和氰化物的辦理。所采納的的技術(shù)大概為:(1)依據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)差異，比方表面性質(zhì)、溶解性、吸水性、密度等把炭與其余物質(zhì)分別;(2)利用化學(xué)方法辦理氟化物，氧化鋁，氰化物等;(3)采納熱辦理法，如高溫焚燒等。詳細(xì)的辦理方法有以下幾種。浮選法浮選原理及工藝浮選法是以必定的浮選制度從料漿中采納相應(yīng)物質(zhì)的一種分別方法。其工藝流程可以綜合回收廢舊陰極中的炭和冰晶石等實(shí)用成分，并在辦理過程中將氰化物分解。東北大學(xué)邱竹賢院士所率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)對(duì)此極為重視，較早著手研究有關(guān)環(huán)境治理與廢

12、舊陰極物料綜合回收的工作，并在撫順鋁廠進(jìn)行了半工業(yè)實(shí)驗(yàn)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，廢舊炭塊的粒度在0.45mm以下就能夠滿足浮選的要求。因?yàn)閺U陰極中的炭已經(jīng)高度石墨化，所以與電解質(zhì)有很大的疏水差異性，這些是浮選工藝的基礎(chǔ)。目前關(guān)于炭的浮選大多項(xiàng)選擇用煤油作為捕收劑，煤油不但對(duì)浮選不會(huì)造成二次污染，并且此刻已有較成熟的工藝，浮選成效優(yōu)秀。浮選早期，第一要把廢舊陰極資料經(jīng)過粗碎、中碎、而后細(xì)碎至要求的粒度等級(jí)。將其放入調(diào)漿機(jī)，一般調(diào)漿35min再進(jìn)行浮選，浮選過程中視狀況能夠采納粗選與優(yōu)選聯(lián)合的方法，并確定優(yōu)選的次數(shù)，最后再掃選一次，保證浮選的安全。浮選的最后產(chǎn)品為泡沫(產(chǎn)品炭)和底流(電解質(zhì))，分別加工后

13、炭質(zhì)資料可用于制造石墨電極或許高強(qiáng)磚，亦可用作底糊原料。電解質(zhì)主要含冰晶石和氧化鋁，作為電解槽的啟動(dòng)料。浮選廢水能夠循環(huán)使用。當(dāng)廢水中雜質(zhì)達(dá)到必定含量時(shí)需增加漂白粉使其積淀，此中的氟化鈣積淀是實(shí)用的，能夠作為電解鋁的增加劑。詳細(xì)的工藝流程如圖1所示。氰化物的無害化辦理浮選過程中，跟著洗水的不停循環(huán)，氰化物不停富集，一定采納漂白粉按期分消除去氰化物。用漂白粉辦理含氰污水的原理（堿氯化法）：漂白粉的主要成分是氯化鈣（CaCl2）和次氯酸鈣Ca(ClO)2，因其優(yōu)秀的消毒、漂白和除臭性能在平常生活中獲取寬泛用用，在pH值9.5以上的溶液中，漂白粉幾乎完好水解為擁有激烈氧化作用的次氯酸根（ClO-），

14、從而氧化分解氰化物，除去氰化物的毒性。氧化物氯化過程中的化學(xué)反響以下：4鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保漂白粉的水解反響：2Ca(ClO)2+2H2O2HClO+Ca(OH)2+CaCl2CaCl2+H2O2HClO+Ca(OH)2HClOH+ClO-局部氧化階段（次氯酸根氧化氰根的化學(xué)反響）：-CN+ClO+H2OCNCl+OHCNCl+2OH-CNO-+Cl-+H2O在該階段氧化過程中，pH值應(yīng)在10以上，因?yàn)榉错懼虚g產(chǎn)物CNCl是易揮發(fā)物，其毒性與HCN相當(dāng)，在堿-CNCl很穩(wěn)性較大的溶液中，CNCl才能與OH反響生成CNO，故應(yīng)保持較高的堿性。假如溶液為酸性，則因-定，隨污水排放

15、會(huì)造成二次污染。當(dāng)pH10時(shí)，反響速度才快，只需1015分鐘，反響即可達(dá)成。完好反響階段：盡管氰酸根的毒性僅為氰根的1，只有在本階段的完好氧化，才能完全除去毒性。這一階段能夠經(jīng)過增加氧化劑（漂白粉或液氨）的用量來實(shí)現(xiàn)。化學(xué)反響式以下：-CO2+N2+3Cl-2-2CNO+3ClO+CO3在本反響中，氰酸根中的碳與氮之間聯(lián)合鍵完全損壞。此反響pH值應(yīng)控制在7.58.5之間最為有效，完全氧化只需30分鐘。廢舊陰極炭塊3mm破裂、篩分3mm球磨0.150.15mm煤油（1Kg/t）粗選水玻璃（2Kg/t）2號(hào)油200g/t溢流底流溢流底流掃選電解質(zhì)產(chǎn)品K1底流優(yōu)選炭粉產(chǎn)品K2圖1：廢舊陰極浮選回收利

16、用工藝流程圖5鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保堿液溶浸法美國雷諾公司所屬的位于阿拉巴馬州的三個(gè)鋁廠，把廢舊陰極資料集中于利斯特希爾工廠，磨細(xì)后，用稀堿液浸出冰晶石和氧化鋁，而后將其與電解槽煙氣清洗液混淆，制取冰晶石，節(jié)余炭渣銷售作為燃料。奧地利蘭斯霍芬鋁廠也用堿液辦理廢舊陰極資料，而后與電解槽煙氣清洗液混淆，制取冰晶石，節(jié)儉了大批新鮮的氟鹽。高溫水解法美國凱撒鋁業(yè)公司用高溫水解法辦理廢舊陰極內(nèi)襯，在1200高溫下，焚燒廢舊陰極內(nèi)襯資料，同時(shí)通入水蒸汽，使之與氟鹽反響，生成HF氣體，此時(shí)廢舊陰極內(nèi)襯資猜中所含的氰化物也被分解。HF用水吸收后，獲取25%的水溶液，可用來制造工業(yè)氟化鋁。高溫水

17、解法所發(fā)生的主要反響為：NaF+H2ONaOH+HF（g）2NaF+Al2O3+H2O2NaAlO2+2HF（g）原猜中含有炭、鋁的化合物、氟鹽等實(shí)用物質(zhì)，經(jīng)辦理后獲取鋁酸鈉和氫氟酸溶液，此中前者能夠合并到拜耳法流程中去制造氧化鋁。用于熔鐵爐作為燃料和螢石代用品當(dāng)前在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，需要石灰石和螢石作為熔劑，其作用是降低爐渣的熔點(diǎn)和粘度。廢舊內(nèi)襯中的炭正好作為燃料來取代冶金焦，氟鹽亦能夠取代螢石作為熔劑，所以有人便奇妙地把廢舊陰極炭塊看作增加劑，能夠獲得一舉兩得的成效。焚燒法焚燒法是將廢舊炭塊破裂后，增加粉煤灰、石灰石等增加劑，控制有害物質(zhì)的焚燒分解條件，進(jìn)行燃燒反響，既保證達(dá)到無害化，同時(shí)利

18、用此中炭素資料的熱能。此中的氰化物在300時(shí)約99.5%能夠分解，當(dāng)加熱到400時(shí)約99.8%能夠分解，當(dāng)加熱到700時(shí)達(dá)到100%分解。山東鋁廠在氧化鋁生產(chǎn)過程中，把廢舊陰極資料磨細(xì)后，作為輾轉(zhuǎn)窯的燃料，生產(chǎn)氧化鋁燒結(jié)塊。廢舊陰極內(nèi)襯的火法辦理過程比較復(fù)雜，其化學(xué)反響機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。用作水泥制造的增補(bǔ)燃料在水泥工業(yè)中廢舊陰極內(nèi)襯的再利用主要考慮兩種門路:一是炭素成分作為燃料;二是耐火資料部分用作原料的代用品。水泥的構(gòu)成為CaOSiO2Al2O3Fe2O3系，廢舊陰極的炭可作為水泥制造中的增補(bǔ)燃料，此中的堿金屬氟化物在爐料燒結(jié)反響中作為催化劑，所以廢舊陰極的加入能夠降低熟料的燒結(jié)溫度，

19、6鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保并減少燃料的用量，廢舊陰極內(nèi)襯中的Al2O3和硅可作為部分原料，進(jìn)入生產(chǎn)流程中。可是其實(shí)不是所有的水泥廠都可利用廢舊陰極炭塊。因?yàn)閺U舊陰極炭塊中的鈉含量較高使之呈高堿性，以致生產(chǎn)低堿性水泥的工廠不可以采納此種方法。4、廢舊陰極炭塊再生利用新工藝1)制作鋁電解槽側(cè)部異型炭塊鋁電解槽在生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，槽側(cè)部及槽周邊要求比電阻大（減少水平電流，增加陰極電流密度）、耐磨性好（能承受酸性電解質(zhì)的洗漱沖擊）、導(dǎo)熱性適中（既能保溫又能散熱，便于保持熱量均衡）、膨脹率低（以降低側(cè)部炭塊因吸鈉而以致的早期損壞率）。廢舊陰極炭塊因其高度石墨化及吸鈉飽和化及較高的灰分含量。所

20、以，浸透必定量的廢舊陰極（3050%）所產(chǎn)出的側(cè)部異型炭塊具半石墨質(zhì)炭塊的特征，即擁有比電阻大、耐磨性好及鈉膨脹率低等特征。廢舊陰極炭塊氣煅煤廢舊陽極清理、除雜破裂、篩分破裂、篩分煤焦油配料中溫瀝青融化混捏成型焙燒生碎料焙燒碎料（焙燒溫度1200）加工碎料加工半石墨質(zhì)異型炭塊圖2、鋁電解槽側(cè)部異型炭塊生產(chǎn)工藝流程圖德福再生資源有限公司經(jīng)過長遠(yuǎn)研究、廠家試驗(yàn)，發(fā)了然采納鋁電解槽廢舊陰極炭塊制作鋁電解槽側(cè)部異型炭塊（工藝流程如圖2所示）及鋁電解槽焙燒用炭粒，當(dāng)前已在四川廣元啟明星鋁業(yè)有限責(zé)任公司、河南永登鋁業(yè)有限公司等多家公司使用（如表3所示），其成效較原生料制作的產(chǎn)品更好，既節(jié)儉了成本、7鋁電解

21、槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保節(jié)儉了原料，又凈化了環(huán)境。使用時(shí)先將夾雜于陰極炭塊間的氟化鹽雜物等進(jìn)行人工剝離。分別出的含氟化鹽等雜物的廢舊炭塊采用浮選法進(jìn)一步分別此中的炭和氟化鹽，此氟化鹽可返回電解槽使用；分別出的潔凈陰極炭塊經(jīng)粗破、細(xì)破、配料等工序，作為制作鋁電解槽側(cè)部炭塊的部分骨料。制作出的側(cè)部異型炭塊的理化指標(biāo)均達(dá)到甚至優(yōu)于采納原生料制作成的側(cè)部異型炭塊（如表4所示）。除氟化鹽外，廢舊陰極炭塊中還含有少許的氰化物，研究證明：當(dāng)加熱到700時(shí)，此中的氰化物可100%分解。而制作出的側(cè)部異型陰極在焙燒時(shí)溫度高達(dá)1200，此中的氰化物完好能夠分解而達(dá)到無害化。表3：側(cè)部異型炭塊部分使用廠家統(tǒng)

22、計(jì)表公司名稱修筑項(xiàng)目使用時(shí)間使用臺(tái)數(shù)四川廣元啟明星鋁業(yè)有限責(zé)任公司大修2005年2010年218臺(tái)河南永登鋁業(yè)有限公司新建、大修2007年136臺(tái)蘭州連城鋁業(yè)公司大修2008年30臺(tái)貴州遵義鋁業(yè)有限公司大修2008年30陜西省澄城縣金元鋁業(yè)有限責(zé)任公司大修2010年86臺(tái)表4：采納廢舊陰極炭塊制作出的側(cè)部異型炭塊的主要理化指標(biāo)真密度(g/cm3)1.92表觀密度(g/cm3)1.61耐壓強(qiáng)度(MPa)35灰分(%)15電阻率(m)80作為鋁電解槽焙燒啟動(dòng)時(shí)連結(jié)陰、陽極的導(dǎo)電炭粒因廢舊陰極炭塊的高度石墨化，其導(dǎo)電性能較好，將其優(yōu)選后破裂至13mm可代替當(dāng)前作為鋁電解槽焙燒啟動(dòng)時(shí)連結(jié)陰、陽極間的導(dǎo)

23、電資料（炭焦粒）。此中的氰化物可在焙燒時(shí)完好分解而無害化。與側(cè)部異型炭塊不一樣，用于導(dǎo)電的炭粒要求比電阻要小，故需對(duì)廢舊陰極進(jìn)行優(yōu)選，采納含雜質(zhì)少、石墨化程度高的廢舊陰極資料。其電阻率要求小于等于43m。制作鋁電解槽陰極周邊糊將廢舊陰極炭塊清理潔凈，破裂至必定粒度，浸透（1530%）到煅煤或煅后焦中可作為制鋁電解槽陰極周邊糊的骨料，此中的氰化物在電解槽啟動(dòng)時(shí)的高溫作用下可完好分解而無害化。全國每年需周邊糊約28000噸，可直接耗費(fèi)廢舊陰極8400噸（按30%浸透量）（見表1）。其理化指標(biāo)可達(dá)到國家對(duì)鋁電解炭8鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保素陰極周邊糊類標(biāo)準(zhǔn)要求，如表5所示。表5：采納廢

24、舊陰極炭塊制作出的鋁電解槽陰極周邊糊的主要理化指標(biāo)性能電阻率耐壓強(qiáng)度表觀密度真密度牌號(hào)揮發(fā)分灰分含量（m）（MPa）(g/cm3)(g/cm3)（%）（%）不大于不小于BSZH73711171.441.8779鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保二、鋁灰的無害化辦理及綜合利用1、鋁灰的根源鋁灰是鋁冶煉、鋁加工過程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)荒棄物，含鋁量1080%，約占鋁生產(chǎn)、加工過程中鋁總損失量的1%12%。金屬鋁在鍛造過程中，為了防范熔融金屬鋁的氧化，平常會(huì)加入KCl、NaCl及Na3AlF6等覆蓋劑進(jìn)行保護(hù)，由此產(chǎn)生出大批的鋁灰。這一過程中產(chǎn)生的鋁灰平常含有80%以上的金屬鋁，被稱為白灰或一次鋁灰。一

25、般狀況下，鋁生產(chǎn)公司會(huì)對(duì)一次鋁灰進(jìn)行相應(yīng)的辦理，回收此中的金屬鋁，能夠?qū)⑥k理后的鋁灰（稱為黑灰或二次鋁灰）中金屬鋁的含量降低至5%10%，隨后就將此部分還含有必定金屬鋁及大批的二次鋁灰以直接填埋的方式辦理。這樣的辦理方法一方面使得鋁資源浪費(fèi),另一方面關(guān)于環(huán)境也是一種污染。按每生產(chǎn)1噸原鋁將產(chǎn)生25公斤鋁灰的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字計(jì)算，我國每年將產(chǎn)生約60萬噸鋁灰！此中被填埋的危險(xiǎn)荒棄物（二次鋁灰）因含有氮化物、碳化物及氟化物等，2008年被國家環(huán)保部和發(fā)改委列入國家危險(xiǎn)廢物名錄，所以經(jīng)濟(jì)有效地綜合回收利用鋁灰既能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，又能凈化我們賴以生計(jì)的環(huán)境，其意義十分重要。2、鋁灰綜合利用的常有門路回收鋁當(dāng)前國

26、內(nèi)外從鋁灰中回收鋁的方法很多，大概上能夠分為兩大類：熱辦理回收法和冷辦理回收法，鋁的回收率可達(dá)70%以上。熱辦理回收法主要針對(duì)一次鋁灰(白灰)，這種鋁灰的鋁含量平常在80%以上。該方法主要利用鋁灰自己的熱量，再加入一些增加劑(主要為鹽類)，經(jīng)過高溫?cái)嚢枋逛X灰中的金屬鋁融化，因?yàn)榻饘黉X和鋁灰不濕潤（表面張力大），且金屬鋁的密度大沉入底部,從而實(shí)現(xiàn)金屬鋁和鋁灰的分別。此方法的長處是操作簡(jiǎn)單，但在高溫下對(duì)鋁灰進(jìn)行攪拌會(huì)產(chǎn)生大批的煙塵，對(duì)環(huán)境造成污染。并且經(jīng)過此方法辦理后的二次鋁灰含有大批的可溶性鹽，后續(xù)辦理困難很大，簡(jiǎn)單惹起二次污染。熱辦理回收法的另一種形式是經(jīng)過外加熱源(如旋轉(zhuǎn)電弧爐、等離子電弧爐

27、等)對(duì)鋁灰進(jìn)行加熱，從而使金屬鋁融化，以實(shí)現(xiàn)鋁和鋁灰的分別。此方法突出的長處是污染小，并且辦理后的二次鋁灰中沒有可溶性鹽，有益于后續(xù)辦理,但該方法耗費(fèi)大批能源，成本高。冷辦理回收法主假如針對(duì)二次鋁灰。經(jīng)過熱辦理回收法辦理后的鋁灰依舊含有必定量的金屬鋁,冷卻后的金屬鋁形成小顆粒，一般采納挑選、重選、浮選或電選法回收此中的鋁?；厥整}從鋁灰中回收可溶性鹽主假如針對(duì)經(jīng)過熔鹽法回收金屬鋁后的二次鋁灰(黑灰或鹽餅)，這種鋁灰中含10鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保有大批的可溶性鹽（如表6、表7所示）。其回收方法主假如在高溫高壓下溶解或采納電滲析或控制pH值等方法使鋁灰中的鹽溶解,而后經(jīng)過過濾提純將其

28、回收。此方法的弊端是產(chǎn)生大批的廢液，并且提取可溶性鹽后的鋁灰如不用其余方法回收也會(huì)造成污染?；厥昭趸X從鋁灰中回收氧化鋁的主要工藝過程如圖3所示，該過程中在加酸反響時(shí)期控制溫度在90左右，硫酸濃度約30%，溶入鋁灰的量為10%時(shí)能夠溶出鋁灰中88%的氧化鋁。此方法固然能夠降低氧化鋁的生產(chǎn)成本，可是工藝較復(fù)雜，水洗時(shí)會(huì)產(chǎn)生氨氣、甲烷等有害氣體，并且產(chǎn)生大批的廢液，如不當(dāng)善辦理將對(duì)環(huán)境造成二次污染。鋁灰清水水洗除雜氣相（NH3）回收利用蒸發(fā)水水洗后液蒸發(fā)濃縮水洗后鋁灰結(jié)晶30%硫酸酸溶氯化鹽原料濾渣固液分別另辦理濾液固相雜質(zhì)凈化除雜凈化后液Al2(SO4)3溶液氨水積淀反響液相固液分別固相Al(O

29、H)3固體煅燒無定型氧化鋁圖3從鋁灰中回收氧化鋁的工藝流程圖合成凈水劑以鋁灰(主要指二次鋁灰)為原料合成的凈水劑主要有硫酸鋁、堿式氯化鋁和聚合氯化鋁。硫酸鋁可以除去水中的磷酸鹽、鋅、鉻等雜質(zhì),并可除菌,控制水的顏色平易味。鋁灰生產(chǎn)硫酸鋁的工藝流程如圖411鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保所示。在鋁灰和硫酸反響前先去除鋁灰中的可溶性鹽，并且控制酸的濃度為50%，在90下攪拌溶解l小時(shí)，能夠?qū)X灰中95%的A10溶出。23鋁灰清水水洗除雜氣相（NH）回收利用3蒸發(fā)水蒸發(fā)濃縮水洗后液水洗后鋁灰結(jié)晶50%硫酸酸溶氯化鹽原料濾渣另辦理固相雜質(zhì)固液分別濾液凈化除雜凈化后液Al2(SO4)3溶液蒸發(fā)濃

30、縮冷卻結(jié)晶硫酸鋁圖4鋁灰生產(chǎn)硫酸鋁的工藝流程圖堿式氯化鋁也是一種常有的凈水劑，用鋁灰合成堿式氯化鋁的工藝流程如圖5所示。鹽酸鋁灰燒堿溶解反響溶解反響濾渣濾渣堆存過濾過濾堆存濾液（氯化鋁溶液）濾液（鋁酸鈉溶液）合成濃縮氯化鈉堿式氯化鋁圖5鋁灰生產(chǎn)堿式氯化鋁的工藝流程圖12鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保聚合氯化鋁(PAC)是水辦理中常用的一種無機(jī)高分子資料,化學(xué)通式為Al(0H)6n-1，式中m10，nn=15。聚合氯化鋁能夠吸附液體中的渺小顆粒物,使之齊集積淀,是一種性質(zhì)較優(yōu)的絮凝劑,在工業(yè)生產(chǎn)和平常生活中產(chǎn)生的廢水廢液起到了很好的凈化、除雜功能。制備液態(tài)聚合氯化鋁時(shí)，第一用水洗的方法將

31、鋁灰中的可溶性鹽類除去,對(duì)鋁灰作此預(yù)辦理是為了在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中減少鹽酸的使用量。經(jīng)過預(yù)辦理后,鋁灰中所含Al2O3達(dá)到30%左右，以后將此鋁灰加入早先配置的鹽酸溶液中，并裝在反響釜中加熱至要求溫度，在升溫過程中需要加入鹽酸其實(shí)不停攪拌,反響時(shí)間控制在612h，反響溫度為96C。反響結(jié)束后再連續(xù)加水稀釋物料，調(diào)理pH值為3.54.5，堆積1524h即可得到液態(tài)的聚合氯化鋁。此技術(shù)在施工環(huán)節(jié)相對(duì)簡(jiǎn)單,并且物料在爐內(nèi)反響高效。用于路用及建筑資料二次鋁灰在路用及建筑資料方面的應(yīng)用主要包含以下幾個(gè)方面：將鋁灰摻入混凝土中取代一部分粉煤灰使用。鋁灰的摻入能夠在不改變混凝土強(qiáng)度的狀況降落低其密度，但跟著鋁灰摻入

32、量的增加，混凝土的性能急劇降落。利用鋁灰生產(chǎn)復(fù)合水泥。將硅酸鹽熟料、礦渣、粉煤灰、二水石膏和鋁灰均勻混淆制成復(fù)合水泥。因?yàn)殇X灰的燒失量較大(一般在10%左右),所以在水泥中的加入量不宜過大，一般在6%8%之間。用鋁灰生產(chǎn)復(fù)合水泥，能夠降低水泥的生產(chǎn)成本，改良水泥的平定性。可是將鋁灰用于混凝土或水泥，因?yàn)殇X灰中含有金屬鋁、氮化鋁及碳化鋁等，它們會(huì)水化，產(chǎn)生氣泡，以致混凝土或水泥內(nèi)部產(chǎn)生氣孔、膨脹，使得內(nèi)部構(gòu)造松散，強(qiáng)度降低，因此利用率不高。用鋁灰生產(chǎn)陶瓷清水磚。以鋁灰為主要原料，增加必定量黏土、石英和可降低燒成溫度的增加劑(主假如含鈣,含鋰礦物)，壓制成型后于11401150下燒成后上釉，能夠生

33、產(chǎn)出陶瓷清水磚。用鋁灰燒制陶瓷清水磚時(shí)，鋁灰的用量可在60%以上，不但降低其生產(chǎn)成本，并且從微觀構(gòu)造上看，坯體中存在大批的氣孔，有益于改良清水磚的可呼吸性和透氣性，提升保平易隔熱的性能。加入復(fù)合增加劑后產(chǎn)生的大批玻璃相將各樣晶粒聯(lián)系起來，使清水磚在擁有外觀裝修功能的同時(shí)又擁有很高的強(qiáng)度。制備電熔剛玉或鎂鋁尖晶石復(fù)合資料水洗去除可溶性鹽后的鋁灰(二次鋁灰)與鋁土礦熟料細(xì)粉或菱鎂礦粉(或輕燒氧化鎂粉)混勻后壓制成型，經(jīng)過電熔的方法制備電熔剛玉或鎂鋁尖晶石復(fù)合資料。詳細(xì)方法是：將20%90%的鋁灰與10%80%的鋁土礦或含鎂化合物混淆，壓制成坯，在18003000條件下電熔，冷卻后拿出，而后破裂、分

34、別，得到電熔剛玉或電熔鎂鋁尖晶石復(fù)合資料。此中含鎂化合物為碳酸鎂、氧化鎂中的一種或兩種。此方法主要是利用鋁灰中的金屬鋁、氮化鋁等非氧化物為主要復(fù)原劑，熔融復(fù)原鋁土礦或鋁灰中的SiO2、Fe2O3、TiO2等13鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保氧化物，所以電耗低，環(huán)境污染減少，所制備的電熔剛玉或鎂鋁尖晶石復(fù)合資料擁有碳含量低的特色。但是該方法存在對(duì)鋁灰成分的利用不完好，浪費(fèi)大的弊端。生產(chǎn)鎂鋁尖晶石只利用了鋁灰中的金屬鋁、氧化鋁，但鋁灰中含有的必定量的實(shí)用成分SiO2和AlN被浪費(fèi)掉了。從鋁灰中回收鋁制備超細(xì)氧化鋁粉體此工藝主要包含以下幾個(gè)過程：第一，用硫酸浸出鋁灰中的鋁，反響方程式為：Al

35、0(S)+3HS0(l)=Al(S0)3(l)+3H023242424A1+6HS0=2Al(S0)(l)+3H2(g)(s)24243而后分別料漿，凈化濾液，再將硫酸鋁液與碳酸氫銨反響，生成前驅(qū)體碳酸鋁銨積淀和硫酸銨溶液，蒸發(fā)濃縮硫酸銨溶液析出硫酸銨：Al2(S04)3+8NH4HC03=2NH4A10(0H)HC03+3(NH4)2S04+6C02+2H20最后，鍛燒碳酸鋁銨積淀獲取氧化鋁粉體：NHA10(0H)HC0煅燒Al20+H0+C0+NH433223生產(chǎn)多品種氧化鋁氧化鋁分為兩大類：一類是用作電解鋁生產(chǎn)的冶金氧化鋁，占氧化鋁產(chǎn)量的大部分；另一類為非冶金氧化鋁，包含非冶金用的氫氧化

36、鋁和氧化鋁，也稱之為特種氧化鋁，因其作用不一樣而與冶金氧化鋁有較大的差異。多品種氧化鋁因?yàn)榫螛?gòu)造等方面的不一樣，可存在、和-Al2O3等10多種晶型的Al2O3，被寬泛應(yīng)用于航天、電子、化學(xué)化工、醫(yī)藥、催化劑及其載體、橡膠、顏料、造紙、耐火資料、絕緣資料、填補(bǔ)劑、半導(dǎo)體加工、陶瓷、機(jī)械、冶金等各個(gè)領(lǐng)域，成為煉鋁之外很多行業(yè)不行缺乏的資料，需求量出現(xiàn)連年增加的勢(shì)頭。多品種氧化鋁也被稱為特種氧化鋁，因?yàn)槠浞N類眾多，所以在制備方法和路徑上出現(xiàn)了多種選擇。特種氧化鋁與常例冶金方面應(yīng)用的氧化鋁有很大差異，比方在顆粒大小、氧化鋁含量、外形特色和表面積等方面。多品種氧化鋁的經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高，平常狀況下，生產(chǎn)1

37、t多品種氧化鋁所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)利潤是相同質(zhì)量冶金級(jí)氧化鋁利潤的420倍，所以，最近幾年來很多鋁生產(chǎn)公司加大了對(duì)新品種氧化鋁的開發(fā)，為實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益加大生產(chǎn)方面的投入。9)生產(chǎn)棕剛玉以預(yù)辦理后的二次鋁灰為原料，以無煙煤作復(fù)原劑、鐵屑作積淀劑，生產(chǎn)棕剛玉的工藝流程如圖6所示。熔煉過程中鋁灰中的SiO、FeO和TiO被碳復(fù)原為金屬：2232SiO2+2C=Si+2CO14鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保Fe2O3+3C=2Fe+3COTiO2+2C=Ti+2CO熔煉生成的金屬進(jìn)入熔融的鐵屑中，形成硅鐵合金。硅鐵合金因密度較大下沉至爐底，使殘留在熔體中的少許Si、Ca、Ti的氧化物上調(diào)，達(dá)到純凈

38、氧化鋁的目的。純凈的氧化鋁也在熔煉中經(jīng)過一系列的相變過程，最后獲取棕剛玉：500550-AlO9501200O2050AlOHO、AlO3HO-Al2-AlO（熔融態(tài)）23223223323-AlO（三方晶系）（物理剛玉）1800230023此方法存在著限制性，需要鋁灰中的Al2O3含量高；水洗后鋁灰中大批金屬鋁水化，以致金屬鋁減少，不利于復(fù)原反響；與鋁熱復(fù)原對(duì)比，碳熱復(fù)原SiO2、Fe2O3、TiO2等氧化物，簡(jiǎn)單引入過多的碳生成碳化物，最后影響產(chǎn)品性能。熱水（90100）無煙煤二次鋁灰預(yù)辦理烘干電弧熔煉鐵屑-Al2O3熔體冷卻破裂、水洗磁選、篩分棕剛玉圖6二次鋁灰生產(chǎn)棕剛玉流程圖將鋁灰按固

39、液比1：25的比率放入90100的熱水中浸泡610h；將容器內(nèi)的水排出，并加入與排出水等質(zhì)量的90100的熱水浸泡214h，浸泡過程為放熱反響，經(jīng)過攪拌即可將水溫為90100，攪拌的另一個(gè)作用是保證鋁灰在熱水中不堆積；將浸泡后的鋁灰分別出來后用流動(dòng)清水漂洗，而后用真空過濾機(jī)過濾，再將其烘干至含水率低于20%(w)，即達(dá)成對(duì)鋁灰的預(yù)辦理。15鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保3、鋁灰直接返回鋁電解槽的可行性研究本著將鋁灰以最直接、低成本的方式返回鋁冶煉系統(tǒng)的目的，當(dāng)前主要有使用鋁灰制作成陽極保護(hù)環(huán)、以鋁灰作為陽極覆蓋料及在換極或出鋁后直接加入電解槽中參加電解反響等方法，但這些方法當(dāng)前未獲取寬

40、泛應(yīng)用，并且有廠家以為這些方法將使電解過程發(fā)生能耗增大、槽電壓增大、爐底積淀增加、影響電流效率、影響電解槽壽命等問題。由以上實(shí)驗(yàn)分析得出，除雜后的二次鋁灰中主要成份為不定形氧化鋁和-Al2O，此中-AlO占50%323以上。而鋁電解原料氧化鋁相同也為大批不定形氧化鋁和-Al2O3，國內(nèi)電解鋁廠一般使用的中間型氧化鋁中-Al2O3的含量為3040%（幾乎與鋁灰中的-Al2O3含量相同），少量電解鋁廠有幸使用的優(yōu)良氧化鋁也含有510%的-Al2O3，所以將鋁灰直接返回鋁電解槽使用的路線會(huì)對(duì)鋁電解造成不利影響遇到了質(zhì)疑。由此提出將無害化辦理后的鋁灰與冰晶石進(jìn)行熔融實(shí)驗(yàn)，同時(shí)將含有510%的-Al2O

41、3的砂狀氧化鋁原料按相同的比率與冰晶石進(jìn)行熔融比較實(shí)驗(yàn)，以解決鋁灰能否直接返回鋁電解槽的問題，同時(shí)找出鋁灰直接加入鋁電解槽時(shí)能否會(huì)對(duì)鋁電解產(chǎn)生影響或許說產(chǎn)生影響的原由。其余，假如鋁灰不行直接返回鋁電解槽使用，那么將面對(duì)如何將無害化辦理后的鋁灰資源化利用的問題。當(dāng)前固然有很多研究者提出可將鋁灰作為生產(chǎn)堿式氯化鋁、聚合氯化鋁及硫酸鋁等化工原料，或許將其作為生產(chǎn)耐火才料和建筑用材的原料，但這些方法尚處于研究階段，未獲取寬泛認(rèn)同，而將鋁灰直接返回鋁冶煉系統(tǒng)是鋁灰資源化利用最直接、最有效及成本最低的方法。鋁灰中主要雜質(zhì)元素含量及其對(duì)電解槽的影響一次鋁灰在鍛造加工時(shí)，為降低鋁液氧化程度，需加入KCl、Na

42、Cl及Na3AlF6等覆蓋劑，再加之辦理后的鋁灰的轉(zhuǎn)運(yùn)等過程以致二次鋁灰的灰分增加，故二次鋁灰未作辦理時(shí)，其雜質(zhì)含量較高，直接進(jìn)入電解槽將影響電解正常生產(chǎn)，二次鋁灰的主要成分及XRD分析如表6、表7所示。表6：二次鋁灰的主要含量物質(zhì)Al2O3SiO2ClFNaMgOCaOFeKMg含量（%）81.045.68.04.03.772.151.380.460.632表7：鋁灰XRD分析結(jié)果物質(zhì)NaCl-Al2O3-Al2O3AlNAlMgAl2O4CaF2SiCl4SiO2FeO其余含量（%）9.5146.474.3816.622.137.635.231.015.430.591.0表三中Fe、Si因

43、電極電勢(shì)比Al正，在Al濃度優(yōu)勢(shì)不大的狀況下，極易參加電化學(xué)反響而在陰極析出，從而影響原鋁質(zhì)量，所以，一定在進(jìn)槽前將其除去；表中K、Ca、Na、Mg因電極電勢(shì)比Al負(fù)，故在低濃度16鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保下不易發(fā)生電解反響，但濃度經(jīng)過不停累積變高后，也會(huì)參加電化學(xué)反響而在陰極極出，從而影響原鋁的質(zhì)量，應(yīng)將這部分雜質(zhì)控制在較低范圍；表三中的F、Al是鋁電解所需元素，應(yīng)盡量保存。表四中主要雜質(zhì)為AlN、SiCl4和FeO，AlN在電解槽中不溶化，易產(chǎn)生積淀；SiCl4和FeO在電解槽中易參加電解學(xué)反響而析出單質(zhì)Si、Fe而影響原鋁質(zhì)量，應(yīng)予以除去。鋁灰中影響電解生產(chǎn)雜質(zhì)的除去可溶解

44、鹽的浸出。KCl、NaCl、MgCl2、CaCl2等為可溶性鹽，經(jīng)過水洗即可除去。為保證清洗成效，應(yīng)采納熱水二次清洗，最后再用清水漂洗。因鋁灰中的CaO溶于水為放熱反響，故只需增強(qiáng)攪拌，反響溫度可保持較高。經(jīng)過水溶及漂洗，鋁灰中的K、Ca、Na、Mg及Cl-大幅降低，完好能夠達(dá)到電解槽所需氧化鋁對(duì)這些雜質(zhì)含量的要求。鋁灰水解浸出后主要成分如表8所示：表8：鋁灰水解浸出后X熒光分析結(jié)果元素AlCaClCuFFeGaKMgMnNaPSSiTiVZn含量4210.010.00240.10.0020.620.030.60.010.030.80.30.060.02（%）AlN的除去。事實(shí)上，在上述水洗過

45、程中，將產(chǎn)生刺激性氣味的氣體氨氣，主要原由是AlN與水發(fā)生了水解反響：AlN+H2O=Al(OH)3+NH3該水解反響速率較慢，故僅有部分AlN得以除去，同時(shí)也帶入了電解槽沒法接受的氫氧化鋁Al(OH)3，還需對(duì)節(jié)余的AlN及產(chǎn)生的氫氧化鋁進(jìn)行脫除或轉(zhuǎn)變。高溫除雜：濕法脫雜后的鋁灰還含有Si、AlN、Al(OH)3及氟鹽，研究證明，這部分雜質(zhì)能夠經(jīng)過高溫將其除去或能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)變成電解槽所需物質(zhì)。實(shí)考證明，鋁灰中的硅（SiO2）能夠在高溫下與鋁灰中的氟（F）發(fā)生反響，生成氟化硅（SiF4）氣體而除去，產(chǎn)生的氟化硅采納堿液汲取后可作為生產(chǎn)氟鹽（鋁電解槽所需）的原料。表六列出了不一樣焙燒溫度下鋁灰中的

46、SiO2與F的含量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由表9可知，脫硅的最正確溫度為980。表9：不一樣焙燒溫度下鋁灰中的SiO2與F的含量溫度常溫650700750800850900980SiO2(%）5.432.812.782.762.542.52.480.57F(%）3.863.123.092.512.061.720.970.19查閱文件得悉，A1N在高溫（6001200）煅燒狀況向能向AlO轉(zhuǎn)變,反響式為：2317鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保4AlN+302=2Al0+2N232實(shí)考證明，在有氟鹽（NaAlF和NaF）存在的條件下，在相對(duì)溫度比較低,焙燒時(shí)間較短的狀況下就能36發(fā)生A1N向Al2O3

47、的轉(zhuǎn)變。700800、反響時(shí)長為1小時(shí)的時(shí)候鋁灰中的AlN就基本除盡（如圖7所示）。其余，依據(jù)拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的理論及實(shí)踐，當(dāng)氫氧化鋁焙燒溫度達(dá)到9001200時(shí)即可達(dá)成氫氧化鋁向氧化鋁的轉(zhuǎn)變。綜合上所述，在采納水浸法除去鋁灰中的可溶性鹽后，對(duì)干燥后的鋁灰在9001200的溫度煅燒，可將此中的SiO2以氟化硅的形式除去、將此中的AlN氧化為圖7不一樣溫度、不一樣時(shí)間煅燒時(shí)鋁灰中AlN的含量Al2O3和N2、將此中的氫氧化鋁轉(zhuǎn)變成Al2O3。所以，鋁灰中的有害雜質(zhì)能夠經(jīng)過水洗、煅燒等工藝除去，使鋁灰達(dá)到電解槽所需氧化鋁純度，從化學(xué)成分上具備返回電解槽的條件。鋁灰中氧化鋁的活性研究（1）鋁灰及砂狀

48、氧化鋁在冰晶石中的溶化實(shí)驗(yàn)將除雜后的鋁灰、電解原料（砂狀氧化鋁）與冰晶石按質(zhì)量比1:10的比率混勻后分別放入相同的陶瓷坩堝內(nèi)加熱到1000，保溫1.5h后，自然冷卻至常溫時(shí)發(fā)現(xiàn)：兩份熔體均未出現(xiàn)分層現(xiàn)象，說明鋁灰、電解原料均能與冰晶石較好地互熔。但同時(shí)還發(fā)現(xiàn)：盛裝鋁灰與冰晶石的互熔體的陶瓷坩堝未出現(xiàn)明顯的腐蝕，而盛裝電解原料與冰晶石的陶瓷坩堝己被腐燭并穿透，陶瓷坩堝以及耐火磚都遇到損壞。以上現(xiàn)象說明鋁灰與鋁電解原猜中的氧化鋁固然都含-Al2O3，但兩者的活性不一樣。前者幾乎沒有活性，不可以被冰晶石熔鹽分別并使之形成離子態(tài)，所以對(duì)陶瓷坩堝幾乎不擁有腐燭性。后者活性特別強(qiáng)，能被冰晶石熔鹽分散并使之

49、形成離子態(tài)，所以對(duì)陶瓷坩堝擁有很強(qiáng)的腐化性。2）SEM和EDS表征為進(jìn)一步證明兩者之間的差異，對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品取樣進(jìn)行了SEM(掃描電子顯微鏡)和EDS（能譜儀）表征，經(jīng)過表征得出：鋁灰熔于冰晶石熔鹽后，固然熔體不出現(xiàn)分層現(xiàn)象(即兩者能夠互熔)，但鋁灰中的氧化鋁僅以分子狀態(tài)的氧化鋁游離于冰晶石中，而不可以形成離子態(tài)均勻分布，所以表征圖中表現(xiàn)出的是冷凝后塊狀的冰晶石晶包。由理論可知若要將分子態(tài)的-Al2O3電離成離子態(tài)的Al3+和02-或許與冰晶石形成的陰離子團(tuán)和陽離子團(tuán)比較困難，將耗費(fèi)很大的能量。比較能夠發(fā)現(xiàn)，鋁電解原料砂狀氧化鋁溶于冰晶石熔鹽后，砂狀氧化鋁幾乎所有形成了離子態(tài)的Al3+和02-

50、或許與冰晶石形成的陰離子團(tuán)和陽離子團(tuán)，表現(xiàn)出18鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保特別均勻的針狀分布，只需較小的能量即可將砂狀氧化鋁電離，并生成單質(zhì)鋁。鋁灰與鋁電解原料里相同存在-Al2O3，當(dāng)兩者熔于冰晶石熔體后，出現(xiàn)以上不一樣現(xiàn)象，必定有其實(shí)質(zhì)差異。從砂狀氧化鋁的根源及生產(chǎn)門路分析可知，砂狀氧化鋁中的-Al2O3主假如氫氧化鋁在煅燒過程中，煅燒爐出現(xiàn)局部過熱所致，但這種過熱過程連續(xù)時(shí)間較短，晶型轉(zhuǎn)變形成的-Al2O3晶體單元不完好，依然存在許多的晶體缺點(diǎn)，比方-Al2O3晶體中存在活性點(diǎn)，位錯(cuò)、孔隙、裂紋以及-Al2O3上附著將要形成-Al2O3但還未形成的過渡態(tài)氧化鋁等，這些缺點(diǎn)在大

51、很程度上提升了砂狀氧化鋁中-Al2O3的活性。由此可知砂狀氧化鋁中固然存在-Al2O3，但因其活性較好，所以電解過程中很簡(jiǎn)單被電解成鋁單質(zhì)。研究鋁灰形成過程能夠發(fā)現(xiàn)，鋁灰產(chǎn)生于鋁電解過程中所有鋁發(fā)生熔融的生產(chǎn)工序，比方生產(chǎn)工具攜帶、改換陽極、出鋁、鑄錠、合金生產(chǎn)、加工及電解槽大修等，這些過程是一種進(jìn)度相對(duì)較慢的過程。其次對(duì)這些過程中產(chǎn)生的鋁渣進(jìn)行辦理的過程中也會(huì)出現(xiàn)長時(shí)間高溫現(xiàn)象和加工硬化現(xiàn)象。以上這些操作過程為部分鋁的氧化和氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變充分汲取能量供給了特別有益條件，使氧化鋁轉(zhuǎn)晶成晶格完美的-Al2O3，這種-Al2O3的活性點(diǎn)，位錯(cuò)、孔隙、裂紋等晶體缺點(diǎn)特別少，即鋁灰中的-Al2O3特

52、別穩(wěn)固，活性很差，在鋁電解的工藝條件下很難將其電離。鋁灰直接返回電解槽的危害性由以上實(shí)驗(yàn)分析可知：鋁灰中-Al2O3的活性點(diǎn)，位錯(cuò)、孔隙、裂紋等晶體缺點(diǎn)特別少，與電解槽中的冰晶石互熔后仍以分子狀態(tài)存在，難以被離解為離子態(tài)的Al3+和02-或許難以與冰晶石形成的陰離子團(tuán)和陽離子團(tuán)。假如將鋁灰直接返回到鋁電解槽中電解時(shí)，當(dāng)鋁灰加入量極少時(shí)，關(guān)于大型電解槽來說，鋁灰對(duì)他的影響是特別小，基本不表現(xiàn)出異樣現(xiàn)象。但電解槽中游離態(tài)的-Al2O3跟著時(shí)間的累積而濃度不停的增大，因?yàn)?Al2O3較致密，密度相對(duì)較大，它將沉入槽底形成難熔的結(jié)殼，影響電解槽正常運(yùn)轉(zhuǎn)。又因?yàn)?Al2O3的導(dǎo)電性及電離性能等活性都比較

53、差，這極可能改變電解槽的導(dǎo)電性，在強(qiáng)盛電磁場(chǎng)的作用下，鋁灰中的-Al2O3很可能惹起電解過程電流效率降落，槽電壓增大，陽極效應(yīng)增加，能耗增加，電解槽使用壽命減短等不利影響。鋁灰直接返回電解槽的結(jié)論鋁灰中存在大批的-Al20，與鋁電解原料砂狀氧化鋁中活性較高、晶體缺點(diǎn)多的-Al0不一樣，這種323-Al203晶形完好，幾乎不存在缺點(diǎn)和活性點(diǎn)，活性較差，溶于冰晶石后以分子態(tài)游離于冰晶石中，在鋁電解工藝件下很難將其電離而生成鋁單質(zhì)，不行直接作鋁電解原料返回鋁電解槽中使用。19鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保4、用鋁灰生產(chǎn)棕剛玉原料-Al2O3德福再生資源利用有限公司在古人對(duì)棕剛玉生產(chǎn)工藝研究的

54、基礎(chǔ)上，經(jīng)過專家輔助、外委實(shí)驗(yàn)，確定了采納鋁灰生產(chǎn)-Al2O3工藝，該工藝流程如圖8所示：二次鋁灰90100攪拌浸出氣體（NH3）加熱蒸發(fā)水浸出后上清液沉降分別濃鹽酸蒸發(fā)濃縮浸出后濃相冷卻水冷卻結(jié)晶熱水清洗清洗后水相鹽酸汲取蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)水冷卻結(jié)晶冷卻水氯化鹽固液分別清洗后固相氯化銨水蒸氣烘干天燃?xì)鈿怏w（SiF4、CO2、N2等）輾轉(zhuǎn)窯煅燒煅后物氣體涌鑫炭素廠水辦理站-Al2O3工業(yè)清水排空NaOH溶液堿液汲取汲取后液蒸發(fā)水蒸發(fā)濃縮冷卻水冷卻結(jié)晶氟化硅原料圖8二次鋁灰生產(chǎn)-Al2O3的流程圖主要工序過程簡(jiǎn)述以下：攪拌浸出：該工序主要有兩個(gè)目的：一是經(jīng)過水洗，將鋁灰中的可溶性鹽浸出到水相，固液分別

55、后使鋁灰中的的K、Na、Ca、Cl降低到最低；二是經(jīng)過熱水的浸泡，使鋁灰中的氮化鋁（AlN）發(fā)生水解，產(chǎn)生的氮?dú)猓∟H3）可回收利用，產(chǎn)生的氫氧化鋁Al(OH)3積淀與鋁灰中的不溶物氧化鋁（Al2O3）以固態(tài)形式進(jìn)入煅燒工序。主要操作過程：將鋁灰按固液比1：25的比率放入90100的熱水中浸泡610h；將容器內(nèi)的水排出，并加入與排出水等質(zhì)量的90100的熱水浸泡214h，浸泡過程為放熱反響，經(jīng)過攪拌即可將水溫20鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保為90100，攪拌的另一個(gè)作用是保證鋁灰在熱水中不堆積；將浸泡后的鋁灰分別出來后用流動(dòng)清水漂洗，而后用真空過濾機(jī)過濾，再將其烘干至含水率低于20%

56、(w)?？扇苄喳}分的回收：將浸出后上清液加熱（考慮利用煅燒時(shí)產(chǎn)生的余熱加熱）至90100進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，當(dāng)鹽溶液達(dá)到必定濃度后，將其溫度降至室溫進(jìn)行冷卻結(jié)晶，最后進(jìn)行固液分別，獲取主要含氯化鹽（KCl、NaCl等）固體。此固體物能夠作為生產(chǎn)氯化鹽的原料。氨的回收利用：鋁灰浸泡時(shí)，此中的AlN發(fā)生水解：AlN+3H2O=Al(OH)3+NH3產(chǎn)生的氨氣用濃鹽酸循環(huán)噴淋汲取，使產(chǎn)生的氯化銨濃度不停增加：NH3+HCl=NH4Cl跟著氯化銨溶液的不停循環(huán)噴淋，其汲取氨氣的能力不停降落，故一定按要求按期將氯化銨溶液倒換出更換新的鹽酸溶液。倒出的氯化銨溶液在中等溫度下（因氯化銨在高溫下易分解）進(jìn)一步蒸發(fā)濃

57、縮，最后采用冷卻結(jié)晶的形式析出氯化銨晶體，而后過濾、烘干即得產(chǎn)品氯化銨。4)煅燒工序：本工序波及到回收氟化硅、分解氫氧化鋁兩個(gè)目的。如前所述，水洗后的鋁灰還含有Si、AlN、Al(OH)及氟鹽，此中的AlN已部分水解，節(jié)余的AlN在煅燒3溫度下可被氧化為Al2O3和N2。假如能保證溫度和時(shí)間，其水解程度將大增，節(jié)余含量就較少，此處只考慮硅和氟的問題。鋁灰中的硅（SiO2）能夠在高溫下與鋁灰中的氟（F）發(fā)生反響，生成氟化硅（SiF4）氣體而除去（見表六），產(chǎn)生的氟化硅采納堿液汲取后可作為生產(chǎn)氟鹽（鋁電解槽所需）的原料。本工序相同需采納蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等方式將氟化硅析出，所產(chǎn)生的水進(jìn)行循環(huán)系統(tǒng)。

58、依據(jù)拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的理論及實(shí)踐，當(dāng)氫氧化鋁焙燒溫度達(dá)到9001200時(shí)即可達(dá)成氫氧化鋁向氧化鋁的轉(zhuǎn)變，但因鋁灰中還含有絕對(duì)數(shù)目的-Al2O，故所產(chǎn)出的氧化鋁絕大部分為-AlO。3235)余熱利用本工藝以天燃?xì)鉃闊嵩磳?duì)水洗后的鋁灰進(jìn)行煅燒，過程中將產(chǎn)生高溫氣體，在凈化、冷卻這些氣體時(shí)，可采納水為介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)換熱，將這些余熱用于浸出用水的加熱、蒸發(fā)濃縮時(shí)加熱等，充分利用系統(tǒng)余熱，降低生產(chǎn)成本。21鋁電解槽荒棄固體資料的綜合利用德福環(huán)保三、干式防滲料的無害化辦理及綜合利用1、干式防滲料在鋁電解槽上的應(yīng)用為防范電解質(zhì)向陰極內(nèi)襯滲漏時(shí)對(duì)鋁電解槽下部的耐火磚、保溫磚造成損壞而使其失掉保溫作用，造成鋁電解

59、槽生產(chǎn)指標(biāo)惡化，甚至導(dǎo)破電解槽的早期損壞。經(jīng)過人們多年的研究，發(fā)了然用一種干式防滲耐火資料（Dry-Barrier）來取代陰極炭塊下邊的耐火磚，能夠起到保護(hù)底部保溫磚被傷害、穩(wěn)固電解槽熱均衡、降低電解槽早期損壞機(jī)率的作用。這種防滲料是一種顆粒粉料，用于鋁電解槽陰極炭塊下邊、保溫磚層上邊，取代耐火磚和氧化鋁粉層。當(dāng)電解質(zhì)經(jīng)過陰極炭塊浸透到料層表面時(shí)，此中的含鈉化合物能夠與干式防滲料（主要成分為Al2O3和SiO2）發(fā)生化學(xué)反響生成一層約15mm厚的致密的玻璃體霞石阻截層，主要化學(xué)反響以下:2Na3AlF6+2Al2O3+9SiO2=6NaAlSiO4(霞石)+3SiF42232=2NaAlSiO

60、4(霞石)NaO+AlO+2SiO4NaF+2Al232=4NaAlSiO4(霞石)+SiF4O+5SiO這一致密霞石層的生成有效阻擋了+、電解質(zhì)、鋁液的連續(xù)下滲從而保護(hù)保溫資料；同時(shí)因?yàn)樽杞貙覰a擁有可塑性和顆粒層擁有可壓縮性，可緩解爐底隆起、槽殼變形以；可削弱陰極膨脹所產(chǎn)生的上抬垂直壓力，從而減少陰極上抬幅度緩和解扎固糊間的膨脹裂痕，從而防范所以而產(chǎn)生的電解槽早期損壞。2、廢舊干式防滲料的再生利用現(xiàn)狀電解槽在工作57年后需進(jìn)行大修，清爐創(chuàng)出的干式防滲料數(shù)目巨大，以2014年產(chǎn)量倒推大概估量，全國該年度因大修電解槽清理出的干式防滲料高達(dá)10.6萬噸。這些防滲料因浸透到料層表面的電解質(zhì)、鋁液、