【分享】最全国内二次铝灰主要工艺

浙江省工业设计研究院有限公司

铝灰脱氨-固氟-绿色回收技术-湿法工艺

1. 流程介绍

铝灰在上道工序经球磨分离筛分后，灰渣进入一次反应器，经脱氨剂、催化剂作用，铝灰中可溶性氨迅速转化为气态氨（氨气），经过滤后循环进行一次反应过滤。产生的滤泥压制成砖（铝灰添加量20%，辅以水泥、黄砂等）。前两次反应产生的氨气经硫酸（浓度95%）中和，生成硫酸铵。工序产生的滤液收集后重复利用，不外排。各工序衍生产品有原铝灰、硫酸铵副产品、高铝建材代用品、铝灰水泥砖、粗铝粒五大类。

2. 流程分析

①生产成本约1200元/吨，投资成本约1000元/吨；

②水解反应过程耗时较长，约2小时/釜，温度约80℃；

③反应后产物：反应后产物铝灰中的重金属、硫酸铵的纯度、氨水中氢的含量及安全性、饱和浓度污水回收结晶等问题有待进一步解决。

湿法全定量技术——“多级连续强化水解浸出+高值定向转化”工艺

1. 流程介绍

二次铝灰通过添加调节剂、催化剂等在高效连续多级反应器中进行水解浸出，精确控制反应温度、反应时间等工艺条件，实现活性组份的催化强化分解和可溶盐的快速浸出，达到活性组份与可溶盐组份高效分离的目的。其中，二次铝灰分解释放的氨气经氨吸收系统制备成20%浓度的氨水产品；活性组份分解释放的氢气、甲烷等可燃气体经气体收集系统收集作为二次燃料；可溶盐经净化蒸发结晶制备成铝精炼剂产品；二次铝灰处理后的惰性渣经分离、干燥后，制备出氧化铝含量>75%的高铝材料，可替代优质铝土矿制备耐火材料、水处理剂用铝酸钙、冶金精炼剂等产品，实现铝灰的增值利用。

2. 流程分析

①采用多级连续催化强化水解浸出工艺，促进铝灰中活性组分的深度解离和盐类组分的浸出，处理更加彻底、高效。

②处理后得到的高铝质材料氧化铝含量高、杂质含量低，满足高品位铝土矿的使用要求，可作为制备耐火材料、净水剂、建筑材料和冶金添加剂等中间产品，实现铝灰的全定量资源化利用。

③工艺流程简单，系统安全可靠，无二次污染，并充分利用二级铝灰处理工艺中的气、液、固组分，进行梯级利用，实现清洁产品增值和废弃物零排放。

④流程长，投资费用高，占地面积大，产品纯度存在问题。

铝灰火法冶金与湿法冶金联合综合资源利用技术

1. 流程介绍

采用火法高效稳定化处理，实现二次铝灰中活性组分向氧化铝的洁净转化，通过快速淋洗高效分离稳定化铝灰，蒸发结晶生成结晶性精制盐，滤饼经脱水、干燥可得到氧化铝含量>75%的稳定化高铝土矿，获得高品位的铝土矿。

2. 流程分析

①处理过程清洁高效，无可燃物等污染排放，工艺简单可靠，所得高铝材料氧化铝含量>75%，可溶盐含量达95%。

③流程长，投资费用高，占地面积大，生产成本高。

铝灰火法与湿法结合

1. 流程介绍

采用热解协同无害化处置技术（环保灰焙烧），将铝灰经过全自动铝灰预处理系统分离为铝和灰，金属铝经冶炼、铸造，生产出成品铝锭（块）出售；分离后的灰分经氧化铝预处理系统（配料、均质、煅烧、900℃、10%氧化钙）处理生成氧化铝，后续净水器生产线生产出成品聚合氯化铝。

2. 流程分析

①投资少、技术成熟。

②流程较长，需要考虑进入环保要求高区域的难度。

湿法烧铝灰处理工艺

1. 流程介绍

二次铝灰通过添加调节剂、催化剂在高效连续多级反应器中进行水解浸出，通过精确控制反应温度、反应时间等工艺条件，实现活性组分的催化分解和可溶盐的快速浸出，达到活性组分与可溶盐组分高效分离的目的。其中，二次铝灰分解释放的氨气经氨吸收系统制备成20%浓度的氨水产品；活性组分分解释放的氢气、甲烷等可燃气体经气体收集系统收集，作为二次燃料使用；可溶盐经净化蒸发结晶制备成铝精炼剂产品；二次铝灰处理后的惰性渣经分离、干燥制备成高铝物料，高铝物料在回转窑中与碳酸钙高温反应生成铝酸钙。

2. 流程分析

①处置更加彻底、高效，最终产品市场空间大。

②工艺流程简单，系统安全可靠，无二次污染，并充分利用二级铝灰处理工艺过程中的气、液、固组分，进行梯级利用，实现清洁产品增值和废弃物零排放。

③流程长，投资、占地面积较大。

铝灰的火法处理

1. 流程介绍

铝灰、铝渣进入分选车间，经过三筛二磨分选，分选后的铝进入冶炼车间熔炼成铝锭并入库。分选残渣按一定比例与石灰石粉混合，在回转窑内预热煅烧成精炼剂，经冷却、破碎后入库储存。

2. 流程分析

①工艺成熟，设备简单，生产成本低，是在前苏联20世纪60年代基础上改进的。

②投资少、占地小、无二次污染，产品解决方案多样化。

③能耗指标要求较高，对能耗准入要求较高的地区不利。

利用再生铝灰生产炼钢用预熔铝酸钙简介

1. 流程介绍

再生铝灰铝综合利用工艺流程图

购入的铝灰、铝渣（危废）以吨袋形式运输到厂，卸车后存放在原料仓。铝灰、铝渣进入分选车间，经过三道筛选、两道磨矿工序分选后，分选后的铝进入冶炼车间熔炼成铝锭并入库。分选残渣按一定比例与石灰石粉混合，在回转窑内预热煅烧成精炼剂，精炼剂经冷却、粉碎后入库储存。

本工艺处理后的铝灰、渣在分选车间进行分选，铝灰与石灰石粉送至均化仓，混合料主要成分为Al2O3、Al、CaCO3等，混合料进入回转窑，经高温煅烧生成铝酸钙CaO·Al2O3（Ca(AlO2)2）。

反应原理：

①Al在高温下与氧发生氧化反应：

4Al(s)+3O2(g)→(s)

②CaCO3在高温下分解：

CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)

③CaO与Al2O3在高温煅烧时发生化学反应：

CaO(s)+Al2O3(s)→Ca(AlO2)2

④ A1N（氮化铝）经高温煅烧转变成A1203，化学反应：

4AlN + 302 = Al2O3 + 2N2

二、再生铝灰生产炼钢用预熔铝酸钙工艺的优点

①利用铝灰生产精炼剂废料，变废为宝，利国利民，节约能源，利用铝灰废料与石灰石在回转窑中煅烧，无污染、无残渣，生产出的精炼剂是炼钢专用产品，国内领先技术。

②在炼钢炉上使用精炼剂，起到脱氧、脱硫、化渣、提高钢的质量等作用。目前该产品已出口到欧洲、日本、韩国、印度等国家，受到了国外用户的一致好评。

③利用废铝灰生产精炼剂，减少了铝土矿的使用，节省了国家的矿产资源，又解决了废铝灰污染问题。

④回收部分高纯铝产品，产生较好的经济效益、社会效益和环境效益。

⑤铝精炼过程不涉及任何化学过程，过程安全可控，精炼渣生产装置采用回转窑设备，生产过程安全环保，符合国家相关产业引导政策。

⑥不产生二次废渣/灰污染，废铝灰100%回收利用。

3、再生铝灰生产炼钢用预熔铝酸钙典型案例投资分析

50,000 吨再生铝灰渣处理项目的典型投资估算

①设备投资：单线5万吨铝灰棒生产线（单线处理5万吨，产品为铝酸钙）：设备投资4000万元；

②土建工程总造价：2亿元；

③水、电、气费用：800万元；

④后勤服务设施（职工食堂、澡堂等）：200万元；

⑤行政办公设施：200万元；

⑥项目总投资：7200万元人民币；

⑦用地面积：40-50亩。

4、再生铝灰生产炼钢用预熔铝酸钙典型案例经济可行性分析

以年处理5万吨再生铝灰项目为例，估算总投资7200万元，项目总体规划设计处置能力5万吨/年，铝酸钙销售额1300元/吨，生产运营成本800元/吨，废铝14000元/吨，达产后正常年营业收入可达20040万元，年平均息税前利润可达5650万元，项目投资回报率50%以上。

总结与展望

由于再生铝灰被列为危险废物，国内大部分产灰企业处于观望状态，尤其国家在政策上尚未明确再生铝灰处置及资源回收工艺，企业在投入上较为谨慎。但从实际情况看，铝灰产量不断增加，给产灰企业带来越来越大的压力，亟待探索成熟可靠的工艺解决再生铝灰现状。

回转窑工艺生产炼钢用预熔铝酸钙是大规模解决再生铝灰问题的可行工艺。在再生铝灰未被划定为危废时，国内企业曾回收再生铝灰生产铝酸钙，并被钢厂大量用作炼钢工序的精炼剂、除渣剂。由于再生铝灰被划定为危废，原有铝酸钙生产线的企业由于资质不足、规模小、生产设备落后等原因，在申请资质、扩大生产方面存在诸多不利因素。新安装的回转窑工艺现在面临能耗准入政策的限制，该工艺的推广也存在很大的限制。但从实际操作来看，该工艺很好的利用了再生铝灰中的主要成分，也解决了再生铝灰中氮化铝的反应性问题。重金属进入转炉炼钢高温渣玻璃化，铝酸钙产品有行业标准，在钢厂广泛应用，是现阶段最成熟、最可靠的再生铝灰资源化工艺路线。以转炉炼钢用量计算，全国可利用400万吨铝酸钙用于炼钢，可对应回收再生铝灰约240万吨，解决全国现有再生铝灰约70%。

因此在再生铝灰的应用处置方面，加快推广回转窑技术、积极与钢厂沟通是现阶段处置再生铝灰的最佳途径之一。

结尾

政策法规

☞最新消息丨环境部印发：《危险废物集中收集体系建设工作方案（试行）》

☞ 今日发布公告：环境部关于加强危险废物鉴别工作的通知

☞国务院印发：《加强危险废物监管和利用处置能力改革实施方案》

☞ 重磅消息：国家危险废物名录（2021年版）出炉！！！元旦起实施！

行业信息

☞王琪：应确立危险废物填埋场有限贮存的技术定位。

☞刘可：关于《危险废物转移环境管理办法》的建议！

☞2021年危险废物标准化环境管理考核工作计划

☞加强危废监管，有效防范环境风险！