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    鋁灰資源綜合利用 | 技術前沿

    日期:2023-06-06    編輯:榮盛耐材     閱讀:0

    摘要

    鋁灰因本身含有害元素,被定為危險廢棄物,其本身含有大量的金屬鋁和氧化鋁,具有很高的回收價值。根據現階段鋁灰綜合利用的研究進展,分析了不同工藝技術的優缺點;針對現有鋁回收利用技術特點,指出冷法處理鋁灰有著更多的優勢;鋁灰作為生產耐火材料、建筑材料和環境材料的基料,介紹了其在不同領域的應用并對鋁灰的未來發展提出展望。

    引言

    鋁灰是傳統鋁產業中的副產品,產生于煉鋁的高溫過程中。近年來中國的鋁產能逐年遞增,據統計,2020年世界鋁產能6527萬噸,而中國的鋁產能為3708萬噸,占到世界總產量的一半以上。原鋁生產過程中會加入大量的活性鹽類,這些鹽夾雜的單質鋁和氧化鋁以及其他雜質從生產中被分離出來形成產物“鋁灰”。經計算2021年鋁灰排放量高達300萬噸以上。鋁生產企業大多采取堆積和掩埋的方式處理鋁灰,這不僅僅是資源的浪費,同時也造成環境污染。鋁灰回收處理方面如今面臨很多問題,例如鋁灰中的鹽類及氯化物和氟化物、氯元素會侵蝕回收設備;廢水中的可溶性的氯化物和氟化物直接排放污染環境;并且長期堆積易潮解產生有刺激氣味的氣體氨氣。我國在2016W鋁灰列入《危險廢棄物名錄》屬于冶煉金屬的廢棄廢物(HW48)。

    如何利用鋁灰資源,減少對生態環境造成的影響,是解決經濟和社會發展中資源、能源和環境限制,保障鋁工業發展的有效途徑。

    01.鋁灰概述

    1.1 鋁灰的來源

    所有的鋁冶煉鑄造技術中都會產生鋁灰,工序不同鋁灰在其中的含量占比也不同,具體見表1。
     

    表1 不同工序鋁灰產生量

    1.2 鋁灰的分類和組成

    鋁灰分為一次鋁灰和二次鋁灰(見圖1).
     

    圖1 鋁灰的種類
    (a)—次鋁灰(b)二次鋁灰


    圖1a為一次鋁灰,又稱白鋁灰,鋁含量一般可達到15%~75%;圖1b為二次鋁灰,鋁含量較少,在12%~18%,在上述兩種鋁灰中,鋁灰的成分因雜質含量不同,所造成的顏色和形態不同,具體成分含量見表2。
     

    表2 鋁灰的成分含量

    由表可知,單質鋁主要存在于一次鋁灰中,通常情況下用于金屬鋁的回收;二次鋁灰中金屬鋁的含量較低,一般轉化為高附加價值產品.所以無論是一次鋁灰還是二次鋁灰都具有較高的資源利用價值。

    02.鋁資源回收技術

    鋁資源回收技術是針對鋁灰中大量的鋁元素進行回收處理。根據鋁灰的品位不同處理的方式分為兩種,一次鋁灰鋁含量較高,一般采用熱法回收處理;而二次鋁灰鋁含量低,且有害雜質較多,采用冷法回收處理。

    2.1 熱法回收處理鋁灰技術

    2.1.1 壓榨回收法

    壓榨回收法的工作原理是將熱鋁灰從壓濾機上部裝入,對熱鋁灰施加靜壓或者動壓,將熔融鋁擠壓出。例如SPM法、MADOC法、COMPAL法、Thepress法等,原理如圖2所示。壓頭施加壓力,爐渣內的金屬受壓流向下層容器,在此期間鋁灰氧化迅速停止,形成的金屬殼將氧化物包裹起來,這樣既可以控制灰塵,也能減少煙氣的排出,而熱量由循環冷卻水帶走,爐渣的溫度逐漸降低到450℃以下,防止氧化的二次發生。

    圖2 壓濾機擠壓原理圖

    壓榨回收法處理鋁灰優點:原理簡單、周期短、工作環境好、不需集塵系統、功能完善和自動化程度較高等;不足方面:回收率較低,能源消耗大。目前國內對該法的應用效果不夠理想。

    2.1.2 炒灰回收法

    炒灰回收法工作原理是利用鋁熔體與鋁灰中的其他物質的濕潤性不同。炒灰的過程中需適量添加一些溶劑,一般考慮用氯化鋅作為溶劑,此法可以增加鋅的含量,但是鋅元素的加入會降低鋁的品質。

    炒灰法是一種相對原始的回收鋁的方法,操作簡單,但會產生大量的煙塵,加入溶劑氯化鋅后,會與空氣中的水分反應,形成HC1,對環境造成危害。一般需做環保處理,如設立煙罩、增加收塵設備和噴淋設備。據統計國外很多小型企業仍使用此法,如日本,但是資料顯示日本只是簡單配套了有效的環保設備,無其他處理設備跟入。

    2.1.3 回轉窯處理法

    回轉窯處理法工作原理與炒灰法相似,優點在于效率高、機械化程度高。保證鋁灰的加入量是回轉窯正常工作前提,年產量高于2萬噸的再生鋁企業可以選用回轉窯處理鋁灰。

    回轉窯處理鋁灰主體設備為有傾斜角度的圓筒,配有機械傳動裝置叫鋁灰在傾斜圓筒內反復的攪拌,隨著溫度增加,鋁熔體受重力聚集到底部,進而不斷富集到吊包而剩余殘渣還需繼續提鋁叫目前我國一些大型再生鋁廠選擇回轉窯處理鋁灰,但是金屬回收率不如人工炒灰法,產生的鋁灰還要通過進一步方式回收。

    2.1.4 MRM(MetalRecyclingMachine)法

    MRM法工藝主要是針對熱鋁渣直接提取鋁。其工作原理為將熱鋁渣直接送入攪拌裝置,鋁液沉積于底部時將放熱劑加入到裝置內保溫,后篩選回收,再對殘渣進行二次回收處理。

    MRM法經過進一步改良(如圖3),此法在原來的基礎上全程通入惰性氣體氨氣進行保護。從大數據反饋結果顯示,回收率能達到91%,鋁燒損率可降到4%。
     

    圖3 改良的MRM法生產過程示意圖
    (a)裝料(b)擠壓、分離(c)收鋁⑻倒渣



    2.1.5 等離子速熔法

    等離子速熔法的工作原理是將電離形成的高溫等離子體與鋁灰相接觸,使鋁灰在高溫下熔化,進而實現金屬鋁和氧化鋁的氧化渣分離。

    在實際生產過程中,一般情況下要配合造渣劑使用,大多數選擇氧化鈣作為造渣劑,這樣在反應進行時可得金屬鋁和鋁酸鈣兩種產品。該法生產效率高、金屬回收率高,產品附加值高等優點,但對裝備和技術條件—定要求。

    2.1.6 ALUREC(Aluminiumrecycling)法

    ALUREC法由丹麥阿加公司、霍戈文斯鋁業公司、曼公司三家公司聯合開發,流程圖見圖4。主要流程為裝料、加熱、收鋁、倒出浮渣,該法主體設備為回轉式熔化爐,還可以用純氧作助燃劑,升溫速度快,可以有效減少燃燒過程產生的有機氣體,煙塵被煙罩吸收二次利用處理。此法優點在于機械化程度較高和運行環境好;但金屬回收率要比炒灰低,一般在93%左右,且產生的殘余鋁灰還需進一步處理。
     

    圖4 ALUREC工作程序示意圖

    與回轉窯處理法相比,ALUREC法改變了前者燒嘴和煙道分別位于爐體兩端的設計。按照設計需求,該法可于負壓下運行,而弊端在于密封性不好容易吸入爐外冷空氣,在實際操作中須使用氯化鉀或氯化鈉作為覆蓋劑以減少金屬損失。

    2.1.7 電選法

    電選的原理是利用各種物料電性質不同而進行的一種選礦方法。電選法處理鋁灰需通入直流電,形成電暈場。鋁灰落下時進入電暈場,各組分都獲得電荷,鋁與其他物質電性質不同,鋁顆粒得到的電荷被導入地線傳走,鋁顆粒落下,其他組分被帶到另一端實現分離。

    電選法處理鋁灰對電能要求較高,附近如配有發電廠比較方便,處理工藝符合現在環保發展趨勢很有發展前途。

    2.2 冷法回收處理鋁灰技術

    冷法回收處理鋁灰技術針對于可溶性鹽及雜質較多的鋁灰。浸出之前要對鋁灰進行預處理,包括破碎、研磨以及機械分離等。

    東北大學Guo等研究表明,渣中氯化鉀和氯化鈉會影響提取金屬鋁的效率,去除方法為水洗。

    姜瀾等在研究鋁灰的性質中發現,在通過去離子水對鋁灰浸出操作中會有ai(oh)3生成。水洗過程中鋁灰中的A1N水解,形成A1(OH)3,可溶鹽進入到溶液中,進而提高鋁元素在浸出渣中含量,為后續的資源化利用建立基礎。

    Tripathy等在回收鋁灰中的氧化鋁時,通過蘇打-焙燒法對鋁灰進行預處理,隨后用堿性溶液浸出,反應原理如(1)(2)(3)式:
     

    Yoldi在對鋁灰中的鋁進行回收時,先將鋁灰用球磨機預處理3h,再用堿性溶液浸出,反復萃取,然后鋁灰中NHs和具有揮發性的物質得到完全去除。后續要對殘留物進行水洗,分離出A13+和殘留廢物。

    上述處理方法都是在堿性溶液下對鋁灰進行處理,然后進行鋁元素的提取。而在酸性條件處理下,鋁灰中的各種物質如:金屬、氧化物、碳化物以及氮化物都能轉變其相應的鹽溶液。Sarker等報告稱,浸出效果會受到很多因素的影響,如溫度、時間、酸液濃度,當用到4mol/L鹽酸、浸出溫度滿足100℃、時間滿足120min,氧化鋁的浸出率可高達71%。

    Yang等研究了鋁灰酸浸處理過程動力學原理,測定鋁灰中A1、A12O3、A1N在酸性浸出的活化能分別為6.92、11.16、40.93kJ/mol。在實驗中發現鋁也較難浸出,其原因是鋁的表面存在氧化膜不易發生反應。

    在實際生產中酸浸和堿浸過程產出的廢液,須回收處理再次利用,防止產生資源浪費和二次污染。

    濕法處理鋁灰中酸法和堿法都有各自的優缺點,酸法工藝簡單,但氧化鋁易溶解,純度低,然后還需處理廢液。而堿法在處理過程可有效的處理掉鋁灰中的雜質元素,其缺點浸出過程堿耗大,但總體來說堿法處理過的鋁灰的產品純度要高于酸法。

    火法與濕法比較,火法的無鹽工藝可以大幅度減少后續產物,但是需要設備以及大量的能源。濕法工藝與之相比可以有效去除雜質鹽元素,可以大量處理得到所需工業產品,浸出介質也可以加以回收利用,但后續廢液處理困難,易造成二次污染。

    03.鋁灰資源綜合利用工藝技術

    鋁灰綜合利用技術是對鋁元素進行附加利用,金屬鋁回收后,鋁灰中主要含有氧化鋁、氮化鋁、單質鋁和一些雜質元素如鎂、鈉、鈣、鐵等物質,顏色呈現銀灰色,色澤暗淡,其中的主要物質是氧化鋁。經過多年探索,人們已經開發出了許多鋁灰綜合利用方法,如添加在電解槽中、制作陽極保護環、煉鋼造渣劑、耐火材料、陶瓷等。處理方式基本分為三個步驟:

    一,破碎處理,將內含的大顆粒鋁滴分離出并返回熔煉工序;

    二,對一定目數以下的鋁灰在不同條件下,進行浸出以除去雜質;

    第三步,將提純之后的鋁灰轉化為工業用的鋁氧化物。

    鋁灰是一種強有力的一種固廢資源鋁鹽。鋁灰合成材料工藝一般流程旳見圖5。經過加工處理,鋁灰雜質含量少,性能好,應用前景十分廣闊。


    圖5 利用鋁灰合成材料工藝一般流程

    3.1 鋁灰在電解鋁中的應用

    3.1.1 在鋁電解槽中的應用

    電解生產中,原鋁質量會受到細鋁灰中的雜質元素影響,如鐵、硅;而鈉、鉀則會影響電解質的性質。實驗發現把細鋁灰和氧化鋁按一定比例混合后,作為原料進行電解生產。解槽可正常生產。此法具有很高回收率,經濟效益好。

    3.1.2 制作成陽極保護環

    碳素保護環為電解鋁生產中普遍使用的材料,然而在工藝和價值上碳素環造價高,使用的過程中出現破損需人工挑揀,會影響電解生產的穩定??蒲腥藛T用細鋁灰制造成陽極保護環,保護陽極鋼爪。當陽極在使用中受到了破壞,可隨覆蓋料進入電解流程,這樣可以有效的減緩鋼爪腐蝕,提高資源循環利用率。

    3.2 煉鋼用造渣劑

    上個世紀初,日本中部鋼板株式會社根據鋁灰的品位分別用于電弧爐鋼水氧化期噴粉提溫和精煉脫氧提溫。上世紀末唐山鋼鐵公司戴棟等人悶在煉鋼熔化期將鋁灰以每噸鋼10kg的比例添加入電爐中,實現熔化時間縮短15min,節電21kW·h/t,噸鋼生產成本降低5.4元的效果。

    濟源鋼鐵王文虎等人針對工業鋁灰(AD粉)在LF爐中替代螢石生產鋁鎮靜鋼。結果表明使用鋁灰生產精煉渣能有效降低熔點、化渣速度快、熔渣流動性好,而其中AI2O3含量能達到18%左右,能夠更好的發泡、埋弧、脫氧去夾雜。

    大連環球礦產張夢顯將四種原料石灰、電石、螢石和鋁灰按一定比例混合,來制備熔渣改質劑。使用該熔渣改質劑在某鋼廠進行軸承鋼生產冶煉試驗,實驗結果表明:在加入該熔渣改質劑后,處理RH入爐渣中FeO和MnO總含量平均為9.58%,轉爐出鋼殘渣中FeO平均去除率達到69.98%。

    北京科技大學李燕龍等將鋁灰、石灰和螢石混合來制備鋼包渣改制劑。結果表明:鋁灰、石灰與螢石按照4:6:1的比例混合具有較強的還原性,可將鋼包渣中FeO含量由31.17%降低至3.24%,鋼中總氧由480x10-6降低至17x10-6,鋼中硫含量由190X10-6降低至75x10-6。

    東北大學王德永等在實驗室條件下進行管線鋼脫硫試驗,將鋁灰替代精煉渣的AI2O3制備精煉渣。結果表明:脫硫率可以達到60%。試驗過程中不添加CaF2的電解鋁灰脫硫劑效果比較理想,可以省略添加CaF2作為造渣劑。

    3.3 制備耐火材料

    二次鋁灰中Al2O3含量很高,同時其中還含有CaO、MgO等物質,這些物質都是制備耐火材料的重要物質。

    3.3.1 制備耐火材料前驅體

    N.Yoshimura等和A.P.Li等用鋁灰制成固體樣品,制備耐火材料前驅體。在常溫下和高溫下對鋁灰進行力學性能和致密性能等方面的測試,實驗結果說明鋁灰可以用作制造耐火材料。后續發現抗氧化性不佳,這是由于二次鋁灰中鹽類雜質較多,影響耐火材料的抗氧化性,改善方法可以預先用水處理。

    3.3.2 制備鋁鎂尖晶石耐火材料

    鎂鋁尖晶石作為普遍耐火材料一種,以其優異的性能一直受到鋼鐵企業的追捧。高玉成等畫通過實驗研究,制備具有較高耐火度,抗侵蝕、抗磨蝕、抗剝落、抗渣性能都比較好的產品;并且通過測試該產品熱穩定性好,結構致密,與純試劑制備的產品相比,性能更加優異。實驗主要用到鋁灰、高鋁磯土、鐵屑、焦炭粉。將四種原料按一定比例混合并壓制成型,然后高溫下煨燒出成品。

    鐘鑫宇等在前者的基礎上將鋁灰和菱鎂礦結合制備鋁鎂尖晶石,研究過程中主要針對溫度做了系統的研究,發現了在不同階梯溫度下的產物組成規律,并對產物進行了微觀形貌的檢測。結果表明燒成的理想溫度在1400℃,此時得到的產品具有結構致密、晶粒均勻等特點。

    李帥等通過無害化處理得到預處理鋁灰,通過添加氧化鎂試劑燒結得到耐火材料。結果表明:理想燒結溫度為1650℃,燒成材料結構致密,主要物象為鋁鎂尖晶石。

    3.4 鋁灰合成Sialon陶瓷材料

    Sialon陶瓷以其良好的性能備受陶瓷界追捧。這一切都源于它有較高的強度和硬度、耐高溫性突出、熱學性能和電學性能較為優良等。

    李家鏡將鋁灰和金屬硅按一定比例混合,制得了物相較好的Sialon陶瓷。該陶瓷的各項性能都較為良好,密度、維氏硬度、抗彎強度、斷裂韌性都達到Sialon陶瓷標準。鋁灰制備Sialon材料給鋁灰的資源化利用提供了新途徑,鋁灰資源得到了有效的循環利用,同時制備Sialon的成本也隨之減少,對于經濟可持續發展和資源多元化利用重要意義。

    3.5 鋁灰制備氧化鋁類材料

    3.5.1 鋁灰制備棕剛玉

    棕剛玉制作的原料鋁磯土資源伴隨著大規模開采逐漸減少,研究人員發現鋁灰可以代替鋁磯坯制備棕剛玉。劉瑞瓊等用鐵屑作為澄清劑處理鋁灰,處理后的鋁灰在電弧爐高溫煨燒6~8h,然后冷卻、粉碎、磁選和篩分得到目標產品,而制作過程中預處理目的是為了使雜質SiO2,Fe2O3,TiO2等氧化物含量降低。

    科研人員以固體鋁灰渣為主要原料制備棕剛玉。實驗過程鋁灰渣與水的質量比為1:5,同時還需加入濃度為15%的氨水,當PH值達到11左右繼續攪拌,1h后慢慢加入3%的硫酸溶液攪拌使溶液PH值在5~7之間,反應0.5h后,洗滌接近中性,濾餅烘干,得到過濾后產品。將處理后的產品置于1200℃下鍛燒2h后,置于1618℃的電爐中高溫熔煉4~5h,即可出料。

    兩種方法能大幅度降低棕剛玉中的雜質C02排放量,有效減少環境污染。

    3.5.2 制備氧化鋁溶膠

    某公司將鋁灰作為制備氧化鋁溶膠的原料。首先將預處理過的鋁灰用濃度為10%~30%(質量分數)的鹽酸溶液浸泡,溫度70~100℃,持續約2~10h,攪拌過后沉淀約4~20h后過濾;在溫度80~100℃下用氨水和助劑將過濾后的鋁灰滴溶,然后調節pH至8~9,攪拌30min,陳化6~12h后得到氧化鋁凝膠。該法降低了氧化鋁溶膠的生產成本,同時也解決了鋁灰資源難處理問題。

    3.5.3 合成油墨用氧化鋁

    油墨用氧化鋁俗稱色淀白,分子方程式一般寫成:,其結構較軟,具有良好的印刷效果,所以長期用來作為油墨工業優良的填料。郭海軍將二次鋁灰與含鋁廢硫酸在不同比列下混合制備了油墨用氧化鋁。經檢驗各項指標均符合標準要求。該方法具有實際應用價值,對解決資源浪費和環境污染問題提出了新想法,具有環境和經濟的雙重效益。

    3.6 制備人造沸石

    沸石具有多孔隙的特點,可以進行吸附與離子交換,是一種理想的凈化材料。陳囿任將工業鋁渣為原料來制備AlPO4-5型沸石材料,實驗主要步驟:預處理的鋁渣與磷酸溶液按照一定比例混合,之后加入三乙胺(TEA)攪拌1.5h;攪拌均勻后出現凝膠體,然后在高壓釜中加熱10h得到成品。該實驗在后面加熱的步驟中,使用了不銹鋼高壓釜,其內襯的材料為聚四氟乙烯,這樣加熱的目的是為了更好地去除TEA,得到的產物。在實際應用中此沸石材料的性能也非常優異,能有效的去除廢水中的雜質離子,提供了鋁灰資源利用的新途徑。

    3.7 鋁灰在建筑方面的應用

    3.7.1 制備陶瓷清水磚

    陶瓷清水磚具有良好的保溫、隔熱、隔音等性能。徐曉紅等跑通過實驗將鋁灰作為原料制得了性價比較高的陶瓷清水磚。實驗原料主要用到鋁灰以及不同成分的燒成助劑,將兩者混勻后,通過壓樣機在不同壓力下壓制成型,后面鍛燒制備出成品。結果表明:利用該方法燒制的陶瓷清水磚性能優良,具有較高的強度、吸水率。將廢鋁灰作為生產陶瓷清水磚的原料,可大大降低生產成本,而且制備的產品性能優良,為鋁灰的回收利用開辟了新途徑。

    3.7.2 制備硫鋁酸鹽水泥

    硫鋁酸鹽水泥以優良性質被廣泛應用,具有高抗滲、高抗凍、耐腐蝕等優良性質。王文龍等將四種固廢原料混合來制備硫鋁酸鹽水泥,分別為脫堿赤泥、脫硫石膏、鋁灰、電石。實驗需要對預料進行預處理去除其中的雜質元素。實驗分為三個階段,一階段先對混合料進行濕法粉磨;二階段,對其實行均化壓濾,然后制得的硫鋁酸鹽水泥生料。之后對成分校正,得到漿液;然后將漿液壓濾,去除多余的水分,在回轉窯中鍛燒得到硫鋁酸鹽水泥熟料。研究發現,鍛燒溫度為1250-1300℃時效果理想。

    3.7.3 制備路用材料

    固廢作為路用材料已經屢見不鮮,袁向紅等倒在實驗室條件下將鋁灰、石灰、統砂三種材料進行配比,并做了大量實驗,后面得到了合理的配比工藝。鋁灰、石灰、統砂理想配比方案為17:7:76。對全實驗組進行無側限抗壓強度實驗,結果表明,主要影響強度的為鋁廢渣的加入量,其次是石灰和統砂。在對實驗進行實際應用時,應注意在不同的交通負荷下,路面能承受的壓力的上限值來進行配料。鋁灰作為路用材料還在起步階段,實驗效果良好,但還應該進行跟進實驗,同時在實驗過程中還存在很多問題,如對于環境還有一定量的污染冰消耗量大等問題都有待解決。

    3.7.4 制備微晶玻璃

    焦志偉等以二次鋁灰作為主要原料,制備出以鈣長石、硅灰石、透輝石為主晶相的微晶玻璃。實驗通過熔融法,經500℃退火、在780℃核化、然后在880℃晶化熱處理后制得成品。實驗結果表明:鋁灰含量在30%時微晶玻璃主晶相為硅灰石,隨著鋁灰含量不斷增加,主晶相由石灰石逐漸轉變為鈣長石,硬度也逐漸加強,耐酸腐蝕性逐漸降低,耐堿腐蝕性逐漸增強。

    3.8 鋁灰在環境方面的應用

    3.8.1 制備硫酸鋁

    硫酸鋁作為常用絮凝劑中的一種,對于污水的處理和飲用水的提純具有優良的效果??滴耐ǖ劝压I硫酸和鋁灰按一定比例混合,實驗開始將兩者混合物加熱,當溫度達到80℃時對溶液進行氧化處理,添加高猛酸鉀和添加劑,混合溶液開始變色,煮沸30min,冷卻至50℃,過濾;將濾液濃縮,升溫至119℃時,停止加熱。然后經冷卻、粉碎得到產物硫酸鋁。該法制作工藝簡單,成本低,具有良好的經濟效益。

    3.8.2 制備聚合氯化鋁(PAC)與聚合氯化鋁鐵(PAFC)

    聚合氯化鋁(PAC)與聚合氯化鋁鐵(PAFC)適用于多種污水廢水的處理,以及水質的凈化。胡保國與韓文愛等通過對鋁灰進行酸法處理,前者通過正交實驗,得到了鋁灰制備PAC的理想工藝路線及參數,廢水中的COD去除率能達到65%;后者在酸處理后,還需氧化、濃縮,然后調節pH,得到氯化鐵溶液,然后將其烘干,可得到目標產品PAFC。

    石家力等在上述的基礎上通過設置溫度,將水洗后的酸浸渣在70℃下聚合,聚合pH值為3.0,時間5h,然后得到氧化鋁含量、鹽基度分別為9.09%和46.30%,各項指標均達到質量標準。聚合氯化物大體工藝路線相似,然后得到的產品效果好,適合工業大規模處理,但其中廢水處理不當會造成水資源的二次污染,進而還需配備相應的廢水處理的設備。

    3.8.3 新型無機-有機高分子復合絮凝劑

    近年來,隨著有機高分子復合絮凝劑的大規模發展,制備高分子復合絮凝劑的原料種類也是越來越繁多,越來越復雜,如現階段應用較為廣泛的聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵。陳仲清等以鋁灰為基礎材料制造出一種新型復合絮凝劑。實驗需將鋁灰進行預處理,用到超聲波加熱分散,還要用

    到兩種藥品進行水解,一種是聚丙烯酰胺溶液,另一種是碳酸氫鈉固體,水解后得到目標產物。目標產物性質:利色度去除率高達95%,CODCr去除率達到90%。

    3.8.4 制備硅酸鹽基臭氧氧化催化劑

    催化臭氧氧化技術近年來高速發展,是一種理想環保的污水處理技術。李強等以工業廢棄鋁灰為主要原料,通過浸漬預處理,采用滾動成型工藝制備臭氧氧化催化劑。結果表明:此催化劑為多孔結構,各元素分布均勻,主要活性組分為a-Fe2O3,并且COD去除率可以達到90%,催化劑可以多次重復使用,較為穩定。

    3.9 制備氫氣

    Huang等對鋁灰水解產物進行研究,發現產生氣體主要為氫氣。實驗主要圍繞著鋁灰在密閉容器中與水的反應,實驗通過設置溫度和密閉環境,探究了在缺乏氧氣時鋁灰產生的氣體成分。其生成的氣體大多數為氫氣,約占80%,還有部分甲烷。研究結果表明鋁灰氣可以作為能源加以利用,具有重要的指導意義。另一研究發現,通過0.5mol/L的氫氧化鈉溶液可以破壞鋁表面的氧化保護層,在40℃條件下利用鋁-水反應90min,可釋放出原料中鋁化學當量的氫氣,每摩爾鋁可釋放的氫氣的量為1.5mol,而產生的浸出渣則在900℃下加熱4h,回收氧化鋁。

    04.結論

    鋁灰作為二次資源循環利用,將有效的解決資源短缺問題,而目前鋁灰應用三大難以解決的問題:⑴鋁灰中的毒素元素難以處理;(2)提鋁方法和設備自動化程度低,處理過程易產生廢氣,環保問題突出;(3)二次鋁灰資源轉化制備絮凝劑、高溫耐火材料、陶瓷材料等過程資源利用率不夠高,還需外配純試劑或其他材料。針對上述問題,需提出可行辦法。一次鋁灰提取金屬鋁,可將濕法與火法處理相結合,進而實現回收金屬鋁無害清潔化生產;對于二次鋁灰資源化利用,因結合本地其他種類固廢資源,取代純試劑的使用,減少生產成本。一旦鋁灰可作為原料制備多種材料,將對社會貢獻出巨大的經濟價值和環保價值,對經濟可持續發展和國民經濟具有重大意義。
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