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      二次鋁灰中AlN在潮濕的環(huán)境下易產(chǎn)生具有刺激性氣味的氨氣，以及溶解在水中易導致氨氮團聚現(xiàn)象是鋁灰被列為危險固體廢棄物的主要原因之一。AlN有較高的反應(yīng)活性，治理的辦法是創(chuàng)造條件將它盡快反應(yīng)掉，過程稱之為“脫氮”。

      二次鋁灰中可溶出氟化物的浸出是鋁灰被列為危險固體廢棄物的另一主要原因。治理的辦法是將可溶出氟化物轉(zhuǎn)變成不可溶出的氟化物，過程稱之為“固氟”。

鋁灰無害化的關(guān)鍵字呼之欲出，這便是“脫氮固氟”。

      一、鋁灰各組分的形成

      1、鋁灰中的氧化鋁

      鋁是一種活潑金屬，它容易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化鋁。

      4Al+3O2=2Al2O3

      2、鋁灰中的氮化鋁

      氮化鋁由高溫鋁液和氮氣反應(yīng)生成，基本反應(yīng)式為：

      2Al+N2=2AlN

      3、鋁灰中的氯鹽

      鋁灰中的氯鹽主要來源于鹽熔劑，氯鹽最后隨扒渣進入鋁灰后仍然以原形態(tài)存在，成為鋁灰中的氯鹽。

      4、鋁灰中的電解質(zhì)

      鋁灰中的電解質(zhì)主要指以冰晶石為主體的氟化鹽混合物，它的來源主要有兩個途徑：

      （1）電解鋁出鋁過程帶入的電解質(zhì)，帶出的電解質(zhì)重量通常約為出鋁量的0.1%。

      （2）生產(chǎn)再生鋁的熔劑中有時也會添加少量的氟鹽作為精煉劑，這些氟鹽和熔鹽電解體系的電解質(zhì)組成相近，最終仍以電解質(zhì)的形態(tài)進入鋁灰。

      如果不使用電解原鋁和含有氟化鹽的熔劑，鋁灰中就不存在電解質(zhì)。

      5、鋁灰中的金屬

      除了金屬鋁，其他可能存在的金屬有：

      （1）電解原鋁主要帶入的金屬元素是鐵，含量一般在400～3000μg/g，其次為鎵、鋅、釩、鋰。

      （2）鋁合金帶入的元素是鐵、硅、銅、錳、鎂、鋅、鈦，絕大部分（至少95%）以固溶和金屬化合物狀態(tài)與鋁結(jié)合，其余部分以金屬氧化物和金屬單質(zhì)的形式隨渣扒出進入鋁灰。

      6、鋁灰中的氧化物和其他化合物

      鋁熔體中的合金元素在高溫下與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧化物（如鐵氧化物、硅氧化物、氧化鎂等），在熔體凈化過程和其它渣一起進入鋁灰中。

此外，在鋁灰中還存在微量的金屬碳化物，如碳化鋁等。鋁灰渣中的碳來源于鋁電解過程，碳素陽極剝落的微細碳粒進入電解液。

      二、鋁灰的危險特性

      我國頒布的《國家危險廢物名錄(2021年版)》將多種鋁行業(yè)固廢列為危險廢物，并將其危險特性分為反應(yīng)性和毒性兩類。其反應(yīng)性來自鋁灰中的金屬鋁、氮化鋁和碳化鋁，遇水分別產(chǎn)生氫氣、氨氣和甲烷等有毒有害氣體，毒性主要來自生產(chǎn)過程中的氟化物和重金屬殘留。

      1、遇水釋放有害氣體

      反應(yīng)式如下：

      2Al+3H2O=Al2O3+3H2
      2AlN+3H2O=Al2O3+2NH3
      Al4C3+6H2O=2Al2O3+3CH4

      2、游離氟的釋放

      絕大多數(shù)含氟化合物經(jīng)人體長期接觸或攝入都可引起慢性中毒。我國規(guī)定飲用水的氟濃度不得超過 1ppm。

      游離氟來自于鋁灰中的電解質(zhì)。無論是電解鋁引入的電解質(zhì)還是熔劑引入的電解質(zhì)，它們在水中的溶解度其實都很小，但是仍然會給周圍環(huán)境帶來風險。

      3、重金屬殘留

      根據(jù)文獻[1]，多數(shù)鋁冶煉行業(yè)固體廢物中重金屬浸出毒性并非主要的環(huán)境影響因素。但21個樣品中，依然有2個樣品超標，分別是一種電解鋁企業(yè)一次鋁灰和一種再生鋁企業(yè)精煉煙塵。

      重慶中明碩清再生資源綜合利用有限公司

      年產(chǎn)6萬噸鋁灰鋁渣無害化處置及利用項目

      處理水量：300t/d（包含1套5t/h MVR蒸發(fā)器、1套7t/h MVR蒸發(fā)器）

      濃鹽水脫氟脫鈣成套裝置及配套蒸發(fā)濃縮結(jié)晶項目

      四川TCL海能鋁業(yè)有限公司

      年產(chǎn)10萬噸鋁灰全量化資源綜合利用項目

      處理水量：480t/d（包含1套15t/h 三效蒸發(fā)器）

      濃鹽水脫氟脫鈣及配套蒸發(fā)濃縮結(jié)晶項目

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