張 寧，蔣世杰，劉雅萍，劉恩齊，沈家偉，沈國山

（青海中冠嘉頡環(huán)?？萍加邢薰?，青海 西寧 810000）

引言

在國民經(jīng)濟發(fā)展中，鋁作為重要的基礎原材料，因而煉鋁廠產生的廢物也相應增加。為此尋求科學、合理地處理有害廢物的方法即成了當今煉鋁工業(yè)的共同問題。以電解鋁10%～20%比例的鋁灰渣產生計算，2017年我國產生的鋁灰渣約359～718萬t，以中值50%估算，約540萬t，以1 t鋁灰渣處理費用2 700元計算，2017年鋁灰渣處理市場規(guī)模約為150億元。2017年，政府實施了“清理違規(guī)違法電解鋁行動方案”“2+26冬季采暖錯峰生產”等政策，且根據(jù)2018年上半年電解鋁產量1 791.2萬t預測，預計2018年我國電解鋁產量與2017年持平，2018年鋁灰渣處理市場規(guī)模約為150億元。

鋁熔煉再生過程產生的副產物主要為鋁灰渣，鋁渣包括浮渣（Dross）和鋁灰。在鋁加工制造業(yè)之熔煉制程（包含熔化鋁制程、回收鋁液制程或冷卻制程等）所產生的廢氣中，含有懸浮微粒之空氣污染物，這些污染物可藉由袋濾式集塵器之空氣污染防制設備加以收集，其所收集之集塵灰，通常稱為白灰（White dust）或集塵灰（以下簡稱鋁集塵灰）。集塵灰的產量約為原廢鋁再生冶煉量的1 wt%，主要成份為氧化鋁（Al2O3）和氧化鎂（MgO）及碳。另外，熔煉制程中亦產生浮渣，浮渣大部份漂浮于熔融鋁湯上面，主要由金屬鋁和鋁的氧化物及氮化物所組成，其產生量視原料而定，約為原廢鋁熔煉量的15 wt%。鋁灰渣副產物無論是浮渣或集塵灰，因其都含有鋁的氮化物，當曝露在空氣中遇潮或吸濕則會水解（Hydrolysis）產生氨氣，如式1，具有強烈的刺鼻味。鋁集塵灰外觀類似粉煤灰，是一種銀灰色粉狀物，由于廢鋁來源不同，鋁集塵灰中主要成份亦不盡相同，其主要成份除鋁金屬外，其余為氧化鋁（Al2O3）、氧化硅（SiO2）、氧化鎂（MgO）、氧化鈉（Na2O）、氧化鈣（CaO）和氧化鐵（Fe2O3）氟化鋁（AlF）等，其中氧化鋁含量一般在43%～75%（如公式1所示），氧化硅含量一般則在5%～20 %。鋁灰渣因含有金屬鋁和鋁的氮化物、碳化物，當其曝露在空氣中遇潮或吸濕則會水解（Hydrolysis）產生氨氣、氫氣和甲烷，鋁灰渣處置時需注意此可能延伸對環(huán)境造成的沖擊和風險。

在國內鋁灰渣和集塵灰的處理方式，若是處理不當仍會對環(huán)境造成沖擊，并危害人體健康。

1 鋁生產工藝的國內外現(xiàn)狀發(fā)展方向分析

鋁灰渣是指鋁電解、鋁加工及再生鋁加工過程中排出的固體廢棄物。鋁灰的特點集中體現(xiàn)在三個方面：具有毒性，多數(shù)屬危廢；數(shù)量較大，我國每年的排出量數(shù)百萬噸級；近年來，環(huán)保意識不斷提升，鋁灰處置變得日益緊迫[1-2]。

中國鋁冶煉自20世紀50年代起步，至今已有70年的歷史。干法冶煉和濕法冶煉都有廠家采用。鋁灰渣市是熱鍍鋁廠和電解鋁廠在生產過程中產生的一種副產品主要成分為氧化鋁、金屬鋁和部分雜質，其中氧化鋁和金屬鋁都有著較高的經(jīng)濟價值，因此該項目致力于從鋁灰渣中回收鋁及充分利用分離后的鋁渣，都有極高的環(huán)保及經(jīng)濟價值[3-4]。

2 氟化物的危害

現(xiàn)階段因為工業(yè)上電解三氧化二鋁制取鋁的反應必須以冰晶石作為煉鋁的助溶劑，降低三氧化二鋁的沸點，生產過程中產生的氟化物有易揮發(fā)的，難揮發(fā)的；有易溶于水的，難溶于水的；有具有生理毒性的，有不具生理毒性的。但是可以肯定的是，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?？梢?，氟化物的毒性具有隱蔽性和長期性的特點。

3 鋁灰中氟化物處置現(xiàn)狀

《國家危險廢物名錄》中，將鋁灰渣列為危險廢物。鋁灰渣氟化物均要求包裝上應有明顯的“危險廢物”標志，對收集、貯存、轉運、處置有明確的要求。

1）生產工藝效益污染物治理/處置設施?！皬哪壳颁X灰綜合利用技術的現(xiàn)狀可以看出，鋁灰渣是一種有綜合利用價值的可再生資源，已經(jīng)在回收鋁、生產硫酸鋁、煉鋼生產脫硫除渣、棕剛玉、合成聚合氯化鋁、合成油墨用氧化鋁和路用材料等領域得到了應用，有些技術已經(jīng)成熟，達到中試規(guī)?！?。

2）本項目排放的廢氣包括有組織排放的煙粉塵、氟化物、SO2和NOX，及無組織排放的粉塵、氟化物。本項目廢氣污染防治措施主要采用以下方式：集氣罩對粉塵、氟化物和天然氣燃燒廢氣進行負壓收集，收集的廢氣經(jīng)布袋除塵系統(tǒng)處理后通過排氣筒達標排放，未收集的粉塵大部分沉降在地面上，用吸塵器收集，小部分無組織排放。有組織排放的煙粉塵26.1 mg/m3、氟化物0.86 mg/m3、SO23L和NOX74 mg/m3，及無組織排放的粉塵0.183 mg/m3、氟化物1.2×10-3mg/m3雙室爐、保溫爐、回轉爐、冷灰處理機工序產生的煙粉塵、氟化物以及天然氣燃燒廢氣（主要為SO2和NOX）通過集氣罩收集，風量為10 000 m3/h，收集的廢氣經(jīng)1號布袋+2號布袋二級除塵處理后通過1根15高P1排氣筒排放；初篩分、破碎、細篩分工序產生的粉塵、氟化物經(jīng)集氣罩收集，風量5 000 m3/h，收集的廢氣經(jīng)5號布袋塵處理后通過1根15 m高P2排氣筒排放；微篩分、回轉窯、袋裝工序產生粉塵、氟化物，利用回轉窯燃燒機燃燒經(jīng)1 150～1 450℃高溫燃燒下的氧化鋁會與氟反應得到氟化鋁和氧氣，鋁與氫氟酸反應鋁熔解產生氫氣，產出清潔能源氫氣、氧氣增加天然氣燃燒，更減少氟化物過程中產出廢氣（主要為SO2和NOX）經(jīng)集氣罩收集，風量為5 000 m3/h，收集的廢氣經(jīng)3#布袋+4#布袋二級除塵處理后通過。

4 結論與建議

完成后將廢棄物之資源化作業(yè)，共同創(chuàng)造綠色產業(yè)永續(xù)發(fā)展。推動綠色材料、綠色營建和綠色資源再生利用之益處。建設單位嚴格執(zhí)行外購鋁灰渣原料的檢測和控制，原料不得含有塑料、橡膠、切削油，同時不得含有汞、鎘、鉛等重金屬。加強生產設施及污染物治理設施的運行管理，定期對污染治理設施進行維修保養(yǎng)，對污染物實施在線監(jiān)測，確保污染物達標排放，防止污染事故發(fā)生。鋁灰渣是否為危廢長期處于爭論當中，其氟化物的含量成為關鍵因素。因此，鋁灰渣被列入《國家危險廢物名錄》，建議有關部門進一步加強對固體廢物的處置與管理。