鋁液在高溫熔融時,金屬鋁的活性非常強,會與空氣中的氧氣、氮氣和水分進行反應,因而產生氧化鋁、氮化鋁和氫氧化鋁等物質。由于鋁液多數時候會用來生產鋁合金,因此,最后都會加入各種其他金屬,比如金屬鎂、金屬硅、金屬鐵、銅、鋅等,從而一起產生更復雜的反應,因此,鋁灰中同時會含有鎂鋁尖晶石、剛玉石等。
鋁灰成分及其復雜,如果想處理好,不了解清楚,是很難做好鋁灰處理這個事情的。無論你是鋁灰產生者,還是鋁灰收售者,或者是鋁灰處理和加工單位,亦或是鋁灰的使用單位、還是鋁灰的管理部門、分析檢測機構,甚至是投資者,了解鋁灰是什么以及響應政策,都是多多益善。
我們分四個方面來講講鋁灰的復雜程度。
首先源于原輔料的差異:
1.根據鋁合金加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金,鋁及鋁合金的編號主要分為八個系列。1000系列(99%以上的純鋁系列如1050、1100),2000系列(鋁-銅合金系列 如2014),3000系列(鋁-錳合金系列 如3003),4000系列(鋁-硅合金系列 如4032),5000系列(鋁-鎂合金系列 如5052),6000系列(鋁-鎂-硅合金系列 如6061、6063),7000系列(鋁-鋅合金系列 如7001),8000系列(1-7系以外的合金體系),不難看出鋁合金1-8系列中富含易燒損元素鎂、鋅、堿金屬(Li,Na,K)等元素雜多。
2.電解鋁水原料: 原鋁抽取過程帶出電解質,該類鋁灰中氟化物含量2-8%。
3.再生鋁原料: 部分廢鋁含耐高溫涂層,爐內熔煉有機物未完全分解,遺留在鋁灰中。
4.熔鑄輔料:合金添加劑和部分精煉劑含氟化物,最后流入到鋁灰中。
5.燃料:火焰爐熔煉時,部分碳元素與鋁反應形成碳化鋁,受潮時分解出甲烷。
其次,生產工藝的差異:
鋁在加工過程中,各企業生產水平、生產工藝不一樣,造成鋁水、鋁合金液與空氣接觸的時間不一樣,所產生的氮化鋁與氧化鋁就不一樣,在翻動過程中時間越長與空氣接觸時間越多,與空氣接觸時間越長,產生的氮化鋁越多,就一個翻炒過程產生的氮化鋁與氧化鋁就不一樣,且金屬鎂、硅含量不一樣,各種成份就會不一樣,對于處理鋁灰要求的工藝技術就非常的不一樣。
比如:生產5系合金時,為減少鎂的燒損,有時會加入覆蓋劑,從而導致鋁灰中鹽含量的升高。國外炒灰時通常加入大量的鹽類做覆蓋,因此二次鋁灰又稱“SaltCake鹽餅”使用燃氣反射爐時,部分未燃燒完全的CH4與鋁反應生成Al4C3,導致鋁灰潮解時釋放出甲烷氣體,而使用電加熱爐產生的鋁灰中Al4C3的含量較低。 4Al + 6CO2 → Al4C3 + 3CO
使用透氣磚+活性氣體,可在爐內保持低氮氛圍,減少鋁液與氮氣反應,減少氮化鋁的生成。Al + N2 → 2AlN
熔煉溫度或鋁灰出爐后溫度過高,導致耐火材料相的大量生成。
γ-Al2O3→α-Al2O3(剛玉相)
Mg+Al+O2→MgAlO2(尖晶石相)
4Al+6CO2→Al4C3+3CO
還有,精煉劑的復雜多樣性
為達到鋁液的純凈度(氧化物、含氫量、結晶度等)、流動性要求,需要加入各種精煉劑。但因為精煉劑產品廠家不同,用戶所使用原料的不同、生產鋁合金產品的不同,導致的精煉劑本身(含氟量、含氯量、鈉鎂鈣鉀等含量)也有很大的差異:
鋁熔體中含有各種雜質,主要有3類雜質:
1類是氣體雜質,主要是鋁熔體吸收空氣中的水份,轉化為氫,還有一氧化碳或二氧化碳氣體。
2類是固體顆粒物,如氧化鋁、氧化鎂、碳粒、碳化鋁、氟化鈣等。
3類是液體雜質,在鋁熔體中是一液體形式存在,如氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀等。
這些雜質的存在影響著鋁制品的性能,為此人類想辦法把鋁熔體中的雜質除掉。人類發明了許多精煉劑,精煉劑的成分越來越復雜,用常規化學法分析成分越來越不現實了,有時用化學法時,不同離子相互干擾,造成分析結果不準。
再則,就是鋁灰的管理問題
企業的管理與政府管理,是鋁灰復雜難處理的因素之一。一個企業可能存在生產多種性能的鋁,把不同牌號的熱鋁灰一同炒灰、冷鋁灰一同球磨,殘灰的成分波動更大,也可能回為量少而混堆導致成分雜多不一增加了處理難度。
還有當地政府環保部門在鋁灰定義鑒定方面有若干的差異。在我國有些地方把鋁灰按危廢定義,有些地方不按危廢定議;有些地方電解鋁按危廢處理,鋁型材加工的廢渣按一般固廢處理。目前,甘肅、四川、內蒙古、新疆等地把所有的鋁灰定為危廢,其它地方還在執行部分當危廢的規定。所以說鋁灰的管理問題也是鋁灰處置難的因素。