文献综述
课题简介:铝灰又称铝渣,是铝电解及铝熔炼过程中产生的副产物,因技术限制,目前并未有较好地大规模回收处理的方式,大部分企业仍以堆存为主。主要来源于:①在电解氧化铝工艺生产过程中,由于操作和测定器具的携带、阳极更换、出铝、铸锭以及电解槽大修时产生。②在原铝锭、铝材、铝压铸件与铸件、再生铝生产中,熔炼与铸造是必不可少的关键性工序,在此工序中定会产生一定量的铝灰。
据中国铝业网发布的数据显示,2016年原铝产量3271.78万吨,铝材5796万吨,氧化铝产量6090.5万吨[1]。据统计,1t铝在加工应用的整个过程会产生180~290kg铝灰。截止到目前为止,我国铝灰总量已超亿吨。目前铝灰处理的基本方法是回收其中的金属铝,提取金属铝后的残灰大部分直接堆存或掩埋,残灰中含有氮化铝和氟化盐等有害成分,堆存则占用大量土地,掩埋则对环境造成严重的污染[2]。
①按来源分类:电解铝灰和熔铸铝灰。电解铝灰中通常都含有金属铝、Al2O3、(Fe、Si、Mg)的氧化物及(K、Na、Ca、Mg)的氯化物等,其中金属铝的含量为20%左右,有的高达50%,这部分金属铝是有提取价值的,经提取后铝灰中金属铝含量可降到10%以下[3-5]。熔铸铝灰主要有金属铝、Al2O3、(Na、Mg、Ca)的氧化物、AlN及一些微量成分。由于铝合金精炼过程需要添加氮气,与金属铝产生一定量的氮化铝,使得熔铸铝灰中氮化铝的含量通常在10%~20%左右,总体偏高。
②按成分分类:一次铝灰、二次铝灰。一次铝灰,颜色呈灰白色故又称作白铝灰。在电解原铝及铸造等不添加盐熔剂过程中产生,是一种主要成分为铝和铝氧化物的混合物,铝含量可达30%~70%;二次铝灰,通常指一次铝灰经提取其中金属后的残灰,金属铝的含量一般在10%以下,还含有少量的盐熔剂和氟化物,因其固结成块状被称为盐饼。
(2)铝灰的危害
铝灰成分复杂多样,将其堆积掩埋后,造成的危害也多元化。主要包括气体污染、重金属污染和粉尘污染等。
①气体污染在铝合金熔体进行精炼和净化时,由于氮气的通入,会产生AlN。当铝灰掩埋时,AlN会与空气中的水蒸气或雨水在一定温度下发生反应(式1-1),生成具有强烈刺鼻气味的NH3,吸入过多会损害人体的呼吸道健康。
AlN 3H2O=Al(OH)3 NH3uarr; (1-1)
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