關(guān)于鋁灰的分類

鋁灰分一次鋁灰和二次鋁灰。一次鋁灰是電解氧化鋁生產(chǎn)原鋁過程中產(chǎn)生一種不熔于鋁液的浮渣，顏色通常為白色，故又稱白灰。一次鋁灰中金屬鋁含量15%-85%。此外，還含有氟化鹽、氧化鋁和氮化鋁等物質(zhì)。二次鋁灰為一次鋁灰提取金屬鋁后的廢棄物或鋁精煉過程產(chǎn)生的含鋁廢渣，顏色呈黑色，又稱黑灰。主要成分為氧化鋁、氮化鋁，并含有少量的金屬鋁、鹽類等。通常含氧化鋁在60%上下，同時(shí)含有氟化鹽、氯化物和其它重金屬氧化物等有毒有害物質(zhì)。

鋁灰中所含氮化鋁具有較高的反應(yīng)活性，遇水或與潮濕的空氣接觸，極易發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鋁和有毒有害的氨氣，由此造成對空氣的污染。并且鋁灰中含有氟化物、氯化物，長期堆積將對土壤和地下水造成嚴(yán)重污染，影響堆放區(qū)及周邊居民的生活穩(wěn)定。

對鋁灰的無害化處置，首要的是脫除或分解其中所含氮化鋁，其反應(yīng)性，從根本上解決鋁灰潮解所釋放氨氣對大氣環(huán)境的影響。然后脫除其中的氟化物，對土壤、水體的污染。

 關(guān)于脫氮

熟知的鋁灰脫氮技術(shù)是通過對鋁灰渣進(jìn)行水浸，使其中的氮化鋁與水發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鋁和氨氣，氨氣逸出后用水為吸收劑進(jìn)行吸收制得氨水。

該工藝雖然可以使鋁灰中的氮化鋁得到一定程度的分解，但反應(yīng)生成的氫氧化鋁膠體會(huì)對氮化鋁微粒形成包裹，阻止或減緩水與氮化鋁之間水解反應(yīng)的進(jìn)行，使除氮效果受到限制。由實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果可知，簡單的水解脫氮工藝脫氮率僅為30-40%，脫氮不徹底。同時(shí)，由于氨水具有易揮發(fā)性，因此在采用水吸收工藝處理所逸出的氨氣時(shí)，所排放的尾氣中仍含有一定的氨，難以達(dá)標(biāo)排放，會(huì)對大氣環(huán)境造成二次污染。

有研究者提出了鋁灰中氮化鋁的深度水解方法，該法系在加溫條件下將鋁灰與水混合并在一定條件下進(jìn)行水解反應(yīng)。高溫有利于加快反應(yīng)速率，提高氮化鋁水解率，對水解過程所產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行吸收，可以收得氨水或銨鹽。但存在的問題是所提出的工藝仍然無法解決氫氧化鋁膠體對氮化鋁微粒的包裹問題，無法從根本上使氮化鋁水解率獲得突破。同時(shí)，水解反應(yīng)需在高溫條件下進(jìn)行，能耗較高，而且缺少對水解液中氟、氯元素進(jìn)行分離提取的可靠方法，所產(chǎn)生的廢水仍會(huì)對環(huán)境造成二次污染。

目前，還有人提出了采用研發(fā)的鋁灰處理機(jī)對鋁灰進(jìn)行無害化處置的說法，但縱觀其工藝過程，仍然歸屬于水解脫氮工藝范疇，其氮化鋁水解率仍然處在較低水平，無法解決鋁灰所存在的反應(yīng)性和化學(xué)毒性問題。鋁灰的無害化處置是一個(gè)化學(xué)過程，需要多種設(shè)備組合，不是依靠單臺設(shè)備所能解決問題的。

鋁灰鋁渣無害化處置及利用經(jīng)典參考——

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(xiàng)目

處理水量：300/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(xiàng)目

方案設(shè)計(jì)一：硫酸銨蒸發(fā)系統(tǒng)

本項(xiàng)目利用氨水和硫酸連續(xù)中和反應(yīng)制成硫酸銨溶液，制成的硫酸銨溶液與少量環(huán)保產(chǎn)硫酸銨溶液混合緩存后進(jìn)MVR蒸發(fā)結(jié)晶處理，離心處理后產(chǎn)出硫酸銨結(jié)晶料。從氨水槽出口和濃硫酸槽出口到從MVR蒸發(fā)器進(jìn)料口到離心機(jī)出料口之間的所有設(shè)備、管路、自控，包含設(shè)備設(shè)計(jì)、制造加工、采購、安裝及調(diào)試（含氨水與硫酸反應(yīng)制備硫酸銨）。

硫酸銨MVR蒸發(fā)器水質(zhì)成分

硫酸銨來自于本項(xiàng)目自產(chǎn)的氨水（濃度約12%），和濃硫酸連續(xù)反應(yīng)制成硫酸銨溶液，硫酸銨濃度約30%（wt）,考慮濃度在20%~40%（wt）波動(dòng)適應(yīng)性，溫度常溫。

工藝流程圖

方案設(shè)計(jì)二：混鹽蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)備

從MVR蒸發(fā)器進(jìn)料口到離心機(jī)出料口進(jìn)之間的所有設(shè)備、管路、自控，包含設(shè)備設(shè)計(jì)、制造加工、采購、安裝及調(diào)試。乙方考慮蒸發(fā)結(jié)晶循環(huán)一定程度氟離子富集偏高后母液定期外排至我方濃鹽水處理工序。乙方考慮蒸發(fā)結(jié)晶一定時(shí)間后母液外排一部分雜鹽（難以蒸發(fā)的雜質(zhì)）。

混鹽MVR蒸發(fā)器水質(zhì)成分

濃鹽水：鹽含量濃度約為10-18%，其中氯化鈉約70~90%，氯化鉀約10~30%，鹽水pH≥10，溫度60~80℃。

鹽水中含有氨的存在，是氮化鋁與水反應(yīng)生成的氨氣，反應(yīng)過程未添加其他氯化物，氨氮總含量正常含量0.2%,蕞高不超過1%。

鹽水中存在氟離子，經(jīng)脫氟脫鈣處理，F(xiàn)-含量不超過30mg/L。

工藝流程圖

方案設(shè)計(jì)三：脫氟脫鈣系統(tǒng)設(shè)備

濃鹽水處理前水質(zhì)情況

濃鹽水處理前：Q=8~10t/h。鹽含量濃度約為10-15%，其中氯化鈉約70~90%，氯化鉀約10~30%，鹽水pH值7.5~10，溫度60~80℃。鹽水中懸浮物約1000~3000mg/L。鹽水中含有氨的存在，氨氮總含量正常狀態(tài)約0.2%，蕞高不超過1%。鹽水中存在氟離子，氟離子濃度100~500mg/L，極端情況下氟離子濃度約1000mg/L。

濃鹽水處理后需達(dá)到的處理要求

濃鹽水處理后：鹽水中懸浮物約<100mg>10。

處理工藝流程

為了能更快的去除高鹽廢水中的鈣鎂離子及氟離子，設(shè)計(jì)采用兩級物化處理工藝，其中一級物化處理系統(tǒng)主要用于鎂及氟的去除，二級物化處理主要針對鈣的去除以及氟的進(jìn)一步去除，具體處理工藝流程如下：

(1)生產(chǎn)產(chǎn)生的高鹽廢水，經(jīng)收集后自流至高鹽廢水調(diào)節(jié)池，高鹽廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池充分均質(zhì)均量后，可保障廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；

(2)高鹽廢水經(jīng)充分均質(zhì)均量后，廢水經(jīng)泵提升進(jìn)入一級物化處理系統(tǒng)，一級物化系統(tǒng)主要由一級反應(yīng)槽、一級沉淀槽、壓濾機(jī)及壓濾水槽組成，廢水經(jīng)泵提升后進(jìn)入一級反應(yīng)槽，通過加藥系統(tǒng)往一級反應(yīng)槽內(nèi)投加液堿、氯化鈣、PAC及PAM，此時(shí)廢水中絕大多數(shù)鎂離子形成氫氧化鎂沉淀物從而被分離，廢水中大部分氟離子形成了氟化鈣沉淀物而被去除，反應(yīng)所形成的細(xì)小懸浮物，經(jīng)PAC與PAM反應(yīng)作用后，細(xì)小懸浮物或膠體微?；ハ辔浇Y(jié)合而成較大顆粒，并使得懸浮物從水中迅速分離，廢水經(jīng)一級反應(yīng)后，進(jìn)入沉淀槽，如果當(dāng)廢水反應(yīng)形成的懸浮物量不大，不影響沉淀槽的正常固液分離時(shí)，廢水經(jīng)沉淀槽固液分離后，污泥進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，壓濾機(jī)產(chǎn)生的泥餅委外處置，壓濾機(jī)產(chǎn)生的濾液自流進(jìn)入壓濾水槽，沉淀槽清液則直接進(jìn)入壓濾水槽；如果當(dāng)廢水反應(yīng)形成的懸浮物量很大，影響了沉淀槽的固液分離，沉淀槽中的泥水混合則通過泵全部提升至壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，壓濾機(jī)產(chǎn)生的泥餅委外處置，壓濾機(jī)產(chǎn)生的濾液自流進(jìn)入壓濾水槽。

(3)壓濾水槽中的廢水經(jīng)泵提升后，進(jìn)入二級物化處理系統(tǒng)，二級物化處理系統(tǒng)主要由二級反應(yīng)槽、二級沉淀槽、pH調(diào)節(jié)槽及中間水槽組成，廢水經(jīng)泵提升后進(jìn)入二級反應(yīng)槽，通過加藥系統(tǒng)往而級反應(yīng)槽內(nèi)投加鹽酸、碳酸鈉、PAC及PAM，此時(shí)廢水中溶解的部分鋁鹽形成氫氧化鋁沉淀物從而被分離，廢水中的鈣離子形成了碳酸沉淀物而被去除，反應(yīng)所形成的細(xì)小懸浮物，經(jīng)PAC與PAM反應(yīng)作用后，細(xì)小懸浮物或膠體微粒互相吸附結(jié)合而成較大顆粒，并使得懸浮物從水中迅速分離，另外氟離子與PAC結(jié)合被進(jìn)一步去除，為保證反應(yīng)效果，反應(yīng)pH控制在7-9，經(jīng)反應(yīng)后，廢水進(jìn)入二級沉淀槽，廢水經(jīng)二級沉淀槽固液分離后，污泥通過泵提升至一級反應(yīng)槽，沉淀槽清液則直接進(jìn)入pH調(diào)節(jié)槽，為了去除過量的碳酸鹽，防止后端蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮結(jié)垢，pH槽首先調(diào)節(jié)pH至4.0左右，充分去除水中的碳酸鹽，同時(shí)為了蕞大限度的氟離子對蒸發(fā)的影響，調(diào)節(jié)槽內(nèi)投加片堿，將廢水pH調(diào)整至10以上，回調(diào)后的廢水隨后進(jìn)入中間水槽，蕞后通過提升泵提升至蒸發(fā)原水池。

鋁灰鋁渣無害化處置及利用經(jīng)典案例二：

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(xiàng)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(xiàng)目

方案設(shè)計(jì)一：濃鹽水脫氟脫鈣成套裝置

濃鹽水處理前水質(zhì)情況

濃鹽水處理前：Q=13~23t/h，平均流量Q=18t/h。鹽含量濃度約為10-15%，其中氯化鈉約70~90%，氯化鉀約10~30%，鹽水pH值7.5~10，溫度60~80℃。鹽水中懸浮物約1000~3000mg/L。鹽水中含有氨的存在，氨氮總含量正常狀態(tài)約0.2%，蕞高不超過1%。鹽水中存在氟離子，氟離子濃度100~500mg/L，極端情況下氟離子濃度約1000mg/L。

濃鹽水處理后需達(dá)到的處理要求

濃鹽水處理后：鹽水中懸浮物約<100mg>10。

處理工藝流程及流程簡述

為了能更快的去除高鹽廢水中的鈣鎂離子及氟離子，設(shè)計(jì)采用兩級物化處理工藝，其中一級物化處理系統(tǒng)主要用于鎂及氟的去除，二級物化處理主要針對鈣的去除以及氟的進(jìn)一步去除，具體處理工藝流程如下：

(1)生產(chǎn)產(chǎn)生的高鹽廢水，經(jīng)收集后自流至高鹽廢水調(diào)節(jié)池，高鹽廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池充分均質(zhì)均量后，可保障廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；

(2)高鹽廢水經(jīng)充分均質(zhì)均量后，廢水經(jīng)泵提升進(jìn)入一級物化處理系統(tǒng)，一級物化系統(tǒng)主要由一級反應(yīng)槽、一級沉淀槽、壓濾機(jī)及壓濾水槽組成，廢水經(jīng)泵提升后進(jìn)入一級反應(yīng)槽，通過加藥系統(tǒng)往一級反應(yīng)槽內(nèi)投加液堿、氯化鈣、PAC及PAM，此時(shí)廢水中絕大多數(shù)鎂離子形成氫氧化鎂沉淀物從而被分離，廢水中大部分氟離子形成了氟化鈣沉淀物而被去除，反應(yīng)所形成的細(xì)小懸浮物，經(jīng)PAC與PAM反應(yīng)作用后，細(xì)小懸浮物或膠體微粒互相吸附結(jié)合而成較大顆粒，并使得懸浮物從水中迅速分離，廢水經(jīng)一級反應(yīng)后，進(jìn)入沉淀槽，如果當(dāng)廢水反應(yīng)形成的懸浮物量不大，不影響沉淀槽的正常固液分離時(shí)，廢水經(jīng)沉淀槽固液分離后，污泥進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，壓濾機(jī)產(chǎn)生的泥餅委外處置，壓濾機(jī)產(chǎn)生的濾液自流進(jìn)入壓濾水槽，沉淀槽清液則直接進(jìn)入壓濾水槽；如果當(dāng)廢水反應(yīng)形成的懸浮物量很大，影響了沉淀槽的固液分離，沉淀槽中的泥水混合則通過泵全部提升至壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，壓濾機(jī)產(chǎn)生的泥餅委外處置，壓濾機(jī)產(chǎn)生的濾液自流進(jìn)入壓濾水槽。

(3)壓濾水槽中的廢水經(jīng)泵提升后，進(jìn)入二級物化處理系統(tǒng)，二級物化處理系統(tǒng)主要由二級反應(yīng)槽、二級沉淀槽、pH調(diào)節(jié)槽及中間水槽組成，廢水經(jīng)泵提升后進(jìn)入二級反應(yīng)槽，通過加藥系統(tǒng)往而級反應(yīng)槽內(nèi)投加鹽酸、碳酸鈉、PAC及PAM，此時(shí)廢水中溶解的部分鋁鹽形成氫氧化鋁沉淀物從而被分離，廢水中的鈣離子形成了碳酸沉淀物而被去除，反應(yīng)所形成的細(xì)小懸浮物，經(jīng)PAC與PAM反應(yīng)作用后，細(xì)小懸浮物或膠體微粒互相吸附結(jié)合而成較大顆粒，并使得懸浮物從水中迅速分離，另外氟離子與PAC結(jié)合被進(jìn)一步去除，為保證反應(yīng)效果，反應(yīng)pH控制在7-9，經(jīng)反應(yīng)后，廢水進(jìn)入二級沉淀槽，廢水經(jīng)二級沉淀槽固液分離后，污泥通過泵提升至一級反應(yīng)槽，沉淀槽清液則直接進(jìn)入pH調(diào)節(jié)槽，為了去除過量的碳酸鹽，防止后端蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮結(jié)垢，pH槽首先調(diào)節(jié)pH至4.0左右，充分去除水中的碳酸鹽，同時(shí)為了蕞大限度的氟離子對蒸發(fā)的影響，調(diào)節(jié)槽內(nèi)投加片堿，將廢水pH調(diào)整至10以上，回調(diào)后的廢水隨后進(jìn)入中間水槽，后通過提升泵提升至蒸發(fā)原水池。

方案設(shè)計(jì)二：鹽及硫酸銨蒸發(fā)結(jié)晶器、離心機(jī)、烘干機(jī)成套設(shè)備

裝置能力

（1）濃鹽水：濃鹽水進(jìn)料量13t/h，廠家考慮10%循環(huán)料量；鹽含量濃度約為10-15%，其中氯化鈉約70~90%，氯化鉀約10~30%，鹽水pH≥10，溫度60~80℃。鹽水中含有氨的存在，氨氮總含量正常狀態(tài)約0.2%，蕞高不超過1%。鹽水中存在氟離子，F(xiàn)-含量不超過30mg/L，鹽水中存在氟、鈣、鎂離子，F(xiàn)、Ca、Mg含量不超過100mg/L。要求蒸發(fā)器蒸發(fā)量15t/h。

（2）硫酸銨溶液：間斷進(jìn)料量1t/h，濃度30%（wt），PH值5~6，常溫。要求蒸發(fā)器蒸發(fā)量1t/h。

蒸發(fā)進(jìn)水水質(zhì)要求

主工藝路線：

項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖

鋁灰鋁渣無害化處置及利用經(jīng)典案例三：

興發(fā)環(huán)境科技有限公司年產(chǎn)5萬噸鋁灰全量化資源綜合利用項(xiàng)目

處理水量：120t/d（包含1套24t/d MVR蒸發(fā)器）

濃鹽水脫氟脫鈣及配套蒸發(fā)濃縮結(jié)晶項(xiàng)目

數(shù)據(jù)參數(shù)

原液成分：鋁灰的氯化鈉氯化鉀混合鹽，含鹽量20-25%

不可進(jìn)系統(tǒng)成分：易燃易爆介質(zhì)，強(qiáng)氧化性介質(zhì)、強(qiáng)酸、含氟等腐蝕性離子，高沸點(diǎn)有機(jī)物（濃縮后發(fā)生反應(yīng)、或結(jié)焦、流動(dòng)性差等有機(jī)物也不可進(jìn)系統(tǒng)）

進(jìn)料溫度：常溫

設(shè)計(jì)任務(wù)：處理能力為1.0t/h，按結(jié)晶工況考慮

工藝流程

1.物料流程

物料經(jīng)進(jìn)料泵泵入系統(tǒng)經(jīng)電磁流量計(jì)監(jiān)測流量后，進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)與蒸發(fā)冷凝水預(yù)熱回收能量后進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)。

進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的物料進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)加熱器升溫升壓進(jìn)后入分離器內(nèi)進(jìn)行閃蒸蒸發(fā)，溶液的濃度不斷提高，直至析出晶體。2析出晶體后的晶漿液經(jīng)出料泵泵出系統(tǒng)至稠厚器后，出料至離心機(jī)離心，離心母液返回系統(tǒng)繼續(xù)蒸發(fā)。

離心固體業(yè)主另行處理

2.壓縮流程

強(qiáng)制循環(huán)分離器出來的二次蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮升溫升壓后返回強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，給蒸發(fā)系統(tǒng)提供熱源，二次蒸汽循環(huán)利用，沒有能源的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.清洗系統(tǒng)

此套蒸發(fā)器配備了清洗系統(tǒng)，清洗液可為弱酸弱堿或者直接為清水。可以自動(dòng)或手動(dòng)清洗換熱器、結(jié)晶分離器等各個(gè)設(shè)備的易結(jié)垢部位。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖