中铝郑州研究院实现铝灰渣完全无害化处置与资源利用 ypxx.net

(来源:中国有色金属工业网)

在今年上半年第51届日内瓦国际发明展颁奖典礼上,来自中铝郑州研究院的“铝灰渣多场景全量化循环利用关键技术开发及应用”研究成果从全球40个国家和地区、千余项发明成果中脱颖而出,斩获金奖。该技术实现了铝灰渣的全量化无害处置与资源化利用,彻底消除了危废非法倾倒和填埋引发的土壤、水体污染风险,生态效益和经济效益十分显著,成为我国铝工业危废治理领域具有里程碑意义的标志性成果。

河南某铝灰渣多场景全量化循环利用项目

夯实基础研究,破译反应机理。铝灰渣无害化处置的核心难点在于:氮化铝与金属铝遇水反应条件相近,常规水解下氨气、氢气、甲烷同步释放,分离难、安全风险高。研发团队从基础热力学与反应动力学出发,历经上千组对比实验,创新提出“分步可控水解”技术路径,获得平稳可控的水解曲线,为工业化规模应用奠定了理论和技术根基。

强化工程转化,落地工业产线。从实验室成果迈向工业化生产,面临温度控制、防爆密闭、设备定制等一系列工程难题。中铝郑州研究院充分发挥“研发+设计”一体化协同优势,依托所属河南华慧有色工程设计有限公司深度参与工程转化,研发团队与设计团队双向联动、反复优化,建立复杂工艺参数调控响应曲面模型,开发多相流稳态控制技术,自主设计出“多级串联—梯级温控—动态监测—防爆预警—精准干预”的连续强化水解浸出装备。2020年5月,研究项目在河南某企业启动建设,仅用7个月便建成全球首条年处理6万吨铝灰的连续化生产线,并于2020年12月实现稳定投料生产,氮化铝残余量和盐残余量远超行业标准。2021年,该企业又上马了第二条生产线,且被生态环境部固管中心评定为国内铝灰规范化处置的标杆工程。

践行无害处理,打通循环链条。研究团队明确提出:若不能将气体、液体、固体全部资源化利用,便是将一种危废转化为3种麻烦。为此,构建了完整的闭环循环系统。精细分选回收粗金属铝粒,使之重返生产工序;分选后的剩余物料进入水解反应器,释放出氢气和甲烷,全部输送到烘干系统替代天然气燃烧,并将产生的氨气制成20%国标工业氨水外售;水解后产生的液体经脱氟除杂、蒸发结晶,产出氯化钠、氯化钾工业盐;水解烘干后得到氧化铝含量达75%的高铝料,可替代铝土矿用于氧化铝生产,或加工为耐火材料、净水剂。一条循环链上,粗金属铝粒返回生产工序,氢气、甲烷替代天然气,氨气制成工业氨水,液体结晶产出氯化钠、氯化钾工业盐,高铝料替代铝土矿用于氧化铝生产——铝灰渣被‘吃干榨净’。

注重示范推广,推动产业升级。自首条产线投运以来,该技术已在8家企业推广应用,为全国约60%的铝灰处置企业提供了核心工艺路线。目前,中铝郑州研究院正在打造“2.0”升级版,将铝灰渣循环生产线直接嵌入氧化铝生产流程,最终产出成品氧化铝,进一步延伸资源利用链条,迈向更高级别的循环经济模式。

下一步,中铝郑州研究院将进一步加强该技术的升级与推广,逐步实现技术从单点应用向行业全覆盖的拓展,为全球铝工业绿色发展贡献更多中铝智慧。