电解铝行业使用二次铝灰的现状及问题

电解铝企业是铝灰的主要来源，电解铝灰包括铝锭熔铸铝灰、抬包清理的铝灰以及清炉铝灰，新产生的铝灰又称一次铝灰，含铝量较高，经过提铝后为二次铝灰含有约3-8%的金属铝粉，15-50%的氮化铝，20-40%的氧化铝和其他金属氧化物，5-10%的含氟盐类，由于电解槽中电解质随原铝一同被抽进抬包，电解铝灰氟盐含量较铝加工和再生铝行业产生的铝灰高。

由于铝灰中氧化铝含量很高，因此国内很多电解铝企业考虑内部将二次铝灰循环使用，包括以下方式。
一、直接从下料系统返回电解槽
湖南某电解铝企业通过改良精炼剂，在不降低精炼效果的前提下去除精炼剂中对电解槽有害的K元素，将使用该类型精炼剂的二次铝灰进行回槽试验。长期使用过程中出现的问题有：
1、铝灰含难溶解的氮化铝、镁铝尖晶石，导致电解槽炉底沉淀增多，原铝杂质含量升高，影响下游铝制品的品质。
2、炉底沉淀增加，使得阳极电流分布不均，电解槽的稳定性差。
3、二次铝灰中的盐类在电解槽积累，增加了电解质总量，需经常性打捞多余的电解质，增加了工人工作量。

   二、生产保护环返回电解槽
主要工艺包括球磨、筛分、配浆、压制成型、干燥，新增设备为制砖机生产线。                                 
焦作万方最早使用铝灰做保护环，目前应用的企业有：山西华泽铝电（包头海罗机械）、陕西有色榆林（包头海罗机械）、青海桥头铝电。
主要问题有：
1、只有电解铝灰能用，若铝灰含有盐类，使用过程中在高温电解槽（950℃）下，保护环中的盐类熔化，从而失去强度，不能对钢爪进行有效保护。
2、保护环生产过程有氨气逸出且无法全过程收集，并且在电解槽内气体膨胀剂导致保护环破裂。

三、作为覆盖料返回电解槽
    将二次铝灰与氧化铝、槽壳破碎料按比例混合作为电解槽覆盖料使用。由于熔炼未使用精炼剂，因此铝灰经提取金属铝后的二次铝灰中几乎不含氯盐，二次铝灰中的主要成分为α-氧化铝，氮化铝，电解质。
尽管氧化铝和氮化铝虽然溶解性差，若作为覆盖料使用时，每日进入电解槽的量少，因此不会增加炉底沉淀，况且现有覆盖料配入新鲜氧化铝，在电解槽高温环境下，覆盖料中的氧化铝也会发生晶型转变。焦作万方及抚顺铝厂做过相关试验，发现电解指标无任何影响，炉底沉淀也未增加。
   
优点:
投资省，流程简单，不用配套水洗脱氨系统，且不会带来二次污染。
存在的问题有：
1、铝灰的导热系数与新鲜氧化铝不一样，因此配入铝灰的覆盖料添加厚度需要用户摸索。
2、在提取铝的球磨过程中产生少量的铝粉，二次铝灰中金属铝粉含量8%左右。在使用过程中金属铝粉氧化放热，会造成面壳局部过热。
    3、不使用熔剂的电解铝企业较少，适合的电解铝企业不多。
4、东北大学邴纯发现单独添加铝灰作为覆盖料会出明显的结块现象，当阳极下降时结壳层与碳阳极分离，导致炭块与空气接触，增加氧化。所以在使用铝灰做覆盖料时需摸索合适添加比例。

四、湖南绿脉电解铝灰处理工艺
湖南绿脉环保科技有限公司是国内研究铝灰利用较早的单位，以专利《一种铝灰综合利用处理方法》技术为基础，针对电解铝灰氟盐高的特点，开发了以下工艺:

采用催化剂使氮化铝彻底水解，氮化铝水解后氢氧化铝，经脱水后为γ型氧化铝，容易被冰晶石溶解，解决了二次铝灰作为原料回电解槽使用溶解性差的问题，目前该项技术已在新疆某大型电解铝企业应用，即将进行调试生产。