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高工杜建伟:再生铝行业污染防治技术政策与铝灰渣资源化技术研究

有359人浏览 日期:2019-09-20放大字体??缩小字体

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?生态环境部华南环境科学研究所高级工程师杜建伟在《2019中国汽车新材料应用高峰论坛暨第七届加工产业链供需交易峰会》上对再生铝行业污染防治技术政策与铝灰渣资源化技术研究进行了政策详解和技术分析,他表示近年来,发改委、工信部、生态环境部等针对再生铝行业发展和污染防治现状,对再生铝企业的准入、生产工艺及末端治理技术提出了具体的要求,为我国再生铝行业污染防治技术的进步提供了政策支持,促进了行业整体水平的提升和良性发展。

再生铝行业污染防治技术政策 与铝灰渣资源化技术研究


再生铝行业概况

特点1:再生铝近十几年发展迅速;

特点2:国内废铝回收持续增长;

2016年我国废铝回收总量约443万吨,较2015年增长了8.05%,较2006年的93万吨增长了376.34%。

特点3:废铝进口量持续减少。

进口量从2011年以来连续6年下跌。

1.已形成重点再生铝产业集群

逐步形成珠三角、长三角、环渤海、成渝经济区等废铝加工利用中心;珠三角规模企业10余家,区域年产能超过180万吨; 江浙沪地区规模企业超过15家,区域年产能约200万吨; 环渤海地区规模企业接近10家,年产能约100万吨。

2.产业规模逐步扩大

实际年产量5万吨以上的再生铝企业由2003年的2家发展到2016年的30家以上;部分再生铝企业实际产量已达35万吨。

3.工艺技术装备水平逐步提高

铝液搅拌技术、双室反射炉、侧井炉、余热回收利用、铝液直供、蓄热式燃烧等先进技术装备在中国再生铝企业中已逐步采用,大大提高了产业整体水平。

4.节能减排效果日益明显

与原铝相比,每生产1吨再生铝合节约3.4吨标,节水14m3,减少固废20吨,节约能源95%,二氧化碳及其它有害物的排放量也大大减少;在新型节能技术和污染物排放治理方面继续取得成效。

5.政策法规逐步完善

近年来,发改委、工信部、生态环境部等针对再生铝行业发展和污染防治现状,颁布一系列相关的政策标准文件:《资源综合利用产品及劳务增值税优惠政策目录》、《再生资源回收体系建设中长期规划(2015-2020年)》、《再生、铝、工业污染物排放标准(GB 31574-2015)》、《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》等。

对再生铝企业的准入、生产工艺及末端治理技术提出了具体的要求,为我国再生铝行业污染防治技术的进步提供了政策支持,促进了行业整体水平的提升和良性发展。

再生铝产排污情况

利用收集的再生铝企业的平均排污水平、再生铝产量估算主要污染物排放总量;

再生1吨废铝将产生150-250千克铝灰渣,全国每年待处理的再生铝铝渣超过百万吨。

全国铝灰渣量超过350万吨,约占2015年全国工业危险废物总量(3976.1万吨)的8.8%、占有色金属冶炼及压延加工行业危废总量(619.11万吨)的56.5%

再生铝行业技术概况

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行业管理概况

存在的问题

1.进口废旧金属原料供应紧张,资源保障难度增大;

我国工业化进程短,未完全进入报废期;

《关于禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》、关于调整《进口废物管理目录》的公告,进口限制收紧。

2.废铝回收体系不健全,市场机制不完善;

欧美国家已建立系统完整的废铝回收体系,废铝能够按照品质不同进行回收,废铝与再生铝加工厂建立有序的较稳定的分类严格的物流循环;

我国废铝回收体系尚未完善,回收市场较为混乱,市场规范还未形成,资源回收产业的发展引导还不够细致。

3.中小企业多设备差,产业集中度需进一步提高;

早期技术门槛较低,绝大多数企业产能较小,中小企业往往只拥有小型反射炉等简陋设备,环保设施投入不足;

行业集中度与发达国家相比仍然较低,产能过剩200多万吨,开工率仅有70%左右,市场竞争激烈。

4.生产管理精细度不足,整体技术水平有待提高;

我国的再生铝行业熔炼技术、除杂、铸造技术整体水平与发达国家还有差距,综合能耗、污染物排放、资源回收利用率等关键指标落后;

缺乏对生产过程进行数字化、智能化管控的质量控制手段与技术。

5.创新与研发能力不足;

中小企业的产品品质还有很大的改进潜力,研发能力跟不上经济发展需求。

6.预处理环节缺乏引导和重视;

预处理环节,废铝料中包含的含氯塑料等杂质比例较高,如果没有在分类筛选加强引导和重视,势必会对后续的生产过程的除杂以及气态污染物生成和处理环节带来显着的负面影响。

7.对铝渣等固废定性和资源化处理引导不足;

铝灰渣、集尘飞灰等固废类别界定直接影响企业环保投入 ;

铝灰渣等固废资源化处理技术研发重视不足。

再生铝行业污染防治技术政策


《再生铝工业污染防治技术政策》框架:

(1)总则——明确指导思想、适用范围、技术路线等

(2)生产过程污染防控——生产过程污染预防

(3)大气污染防治——废气收集及处理技术等

(4)固体废弃物处置——减量化、资源化、无害化技术

(5)水污染防治——废水收集、处理及回用技术等

(6)鼓励研发的新技术——尚未应用、正在研发、需要发展的技术

主要内容说明—总则

(一)为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国大气污染防治法》《中华人民共和国固体废物污染防治法》等法律法规,防治再生铝企业因废水、废气、固体废物等排放造成的环境污染,规范污染治理行为,提高污染防治技术水平,促进再生铝工业健康持续发展,改善环境质量,保障生态安全和人体健康,制定本技术政策。

编制说明:本条技术政策指明主要依据的法律法规、政策。

(二)本技术政策所称的再生铝工业是以废杂铝为原料,生产铝及铝合金的工业。

编制说明:本条技术政策明确该技术政策适用对象。 本技术政策适用于以废杂铝为原料,生产铝及铝合金的工业。废杂铝指金属状态的铝废料,不含“含氧化铝烟尘”等其他铝二次资源。本适用范围与《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》(GB31574-2015)保持一致。

(三)本技术政策为指导性文件,主要包括生产过程污染防控、大气污染防治、固体废物处置与综合利用、水污染防治、鼓励研发的新技术等内容,为再生铝工业环境保护相关规划制定、污染物达标排放技术选择、环境影响评价、总量控制、排污许可制度贯彻实施等环境管理和企业污染防治等工作提供技术指导。

编制说明:本条技术政策明确该技术政策适用范围。

(四)再生铝工业应加大产业结构调整力度,进一步提高产业集中度,优化产业布局。加快淘汰技术水平较低的落后产能。鼓励开发环境友好、高附加值、功能型产品。

编制说明:本条款的制定体现了再生铝工业污染防治技术政策与产业政策的衔接性,以期通过推进再生铝行业结构调整,加快淘汰不符合产业政策的小规模再生铝企业,依靠企业规模效益保证污染防治设施建设和运行,实现再生铝行业整体污染防治水平的提高,提出行业结构及布局要求。

(五)再生铝工业污染防治应遵循全过程污染防治的原则,实行分类收集、分类预处理、过程控制、末端治理、风险防范的综合防治技术路线。

编制说明:本条技术政策明确了再生铝工业污染防治的技术路线和原则。

(六)再生铝工业应加强污染物排放全面监控,全面掌握常规及特征污染物排放特征,健全环境风险防控体系和环境应急管理制度,研发和应用达到更低排放水平的污染防治技术。

编制说明:本条技术政策要求再生铝工业加强针对污染物排放的环境管理工作,重点掌握二恶英等特征污染物的产生和排放规律,健全环境风险防控体系和环境应急管理制度,鼓励行业积极开发新的清洁生产及末端污染治理技术。

主要内容说明—生产过程污染防控

(七)积极推广原料分选技术,重点推进分离轻质量杂质技术、分离涂层及有机非金属杂质技术、分选金属杂质技术、合金成分精细分选技术的应用,从控制原料来源减少二氧化硫、氯化物及二恶英等污染物的产生。

编制说明:在重熔冶炼之前,需要对不同来源的废铝料进行必要的预处理。主要目的是实现废铝分选的机械化和自动化,最大限度地去除金属杂质和非金属杂质,并使废铝得到有效地分选,最终实现提高铝合金产品质量和生产效益的同时实现清洁化生产。

分离轻质量杂质技术

分离涂层及有机非金属杂质技术

分选金属杂质技术

合金成分精细分选技术 ——破碎、风选、磁选、涡电流分选、重介质浮选、光学分选和X射线分选

(八)鼓励使用天然气等清洁能源作为熔炼过程中的燃料。

编制说明:因煤炭等固体化石燃料在燃烧过程产生的烟气中含有大量SO2、NOX等污染物,因此再生铝项目应避免采用该类燃料,使用更加清洁的天然气作为熔炼及精炼过程中的燃料,能够有效减少大气污染物的产生。

(九)优先采用带蓄热式燃烧系统实现废烟气热量回收利用、提高金属回收率等先进熔炼炉型,并配套建设污染防控的设备设施。

编制说明:根据工业和信息化部发布的《铝行业规范条件》(2013年),再生铝项目必须按照规模化、环保型的发展模式建设,必须采用双室炉、带蓄热式燃烧系统满足废烟气热量回收利用、提高金属回收率等的先进熔炼炉型,并配套建设铝灰渣综合回收及二恶英防控能力的设备设施。

(十)鼓励采用旋转喷吹法、旋转喷粉法、在线精炼等先进再生铝精炼技术。

编制说明:为了提升再生铝的机械性能,使其更适应市场需要,必须对再生铝熔体进行精炼。

①旋转喷吹法精炼技术:SNIF法、Alpur法利用快速旋转的石墨气体喷头使精炼气体呈微细气泡喷出分散于熔体中,从而达到去除熔体中的氢和部分氧化物夹杂的目的;MINT法是通过固定在反应器底部锥形截面处的喷嘴向熔体中吹入净化气体,占地面积小,更换合金品种方便,除渣效率高。

②旋转喷粉法精炼技术:熔剂法和旋转喷吹法相结合形成铝合金净化新工艺。Heproject(Heproject Mo-bileRotary Flux Feeder)铝熔体处理法,即旋转喷射溶剂法,它集净化处理(除气、涂杂、除钙等)、钠变质处理、晶粒细化处理等于一体,且对环境友好,成本适中。

③在线精炼技术:LARS系统采用的独特技术包括:净化气体原位预热、净化气体与铝熔体的摩擦搅拌、反应室的体积变化以防止气泡聚集、保护气体覆盖等。

主要内容说明—大气污染防治

(十一)应根据废气污染物的特性、排放规律、工艺设备的结构及操作特点,合理设置废气收集装置,强化密闭收集,减少无组织排放。

编制说明:再生铝工艺产生的大气污染物包括粉尘、多种无机和有机污染废气。应根据废气污染物的特性和排放规律、工艺设备的结构及操作特点,合理确定废气收集罩的型式和安装方式,强化密闭收集,最大限度减少无组织排放。

(十二)再生铝熔炼生产过程中产生的颗粒物宜采用袋式除尘器进行收集处理,鼓励采用微孔膜复合滤料等新型织物材料的高效滤筒及其他高效除尘设备。

编制说明:鼓励采用微孔膜复合滤料等新型织物材料的高效滤筒,可有效提高布袋寿命,降低对烟气温度的要求。

(十三)氮氧化物废气宜通过配氮或氧化方式将氮氧化物氧化度调整至碱液吸收最佳比例,然后采用碱液吸收法去除,鼓励采用选择性催化还原法等高效处理技术;氟化氢、氯化氢、二氧化硫废气宜直接采用碱液吸收法。

编制说明: 废气中的氮氧化物宜通过添加NO2或化学氧化等方法将废气中氮氧化物氧化度调整至碱液吸收最佳比例50%-60%,然后采用碱液吸收法去除氮氧化物。鼓励采用选择性催化还原法,在催化剂的参与条件下,以安气或碳氢化合物做还原剂,将烟气中的氮氧化物选择性还原成氮气。 氟化氢、氯化氢、二氧化硫废气宜直接采用碱液吸收法。

(十四)二恶英废气宜使用烟气快速冷却、活性炭吸附等技术协同控制,鼓励采用二次燃烧、添加二恶英抑制剂等高效处理技术。

编制说明: 再生铝熔炼过程一般没有烟气快速冷却装置,易重新形成二恶英废气。应采用活性炭吸附方法,降低烟气气相中二恶英废气。 鼓励采用二次燃烧方法处理二恶英废气,在熔炼系统后,构建辅助二次燃烧装置,温度控制在850°C以上,停留时间2秒;二次燃烧后的烟气要迅速进入快速冷却设施,使烟气温度在3-5秒内降至250°C以下,避免二恶英废气再次形成。 此外,鼓励使用二恶英抑制剂替代活性炭,通过逆流喷射方式与废气充分混合,降解和吸附二恶英气体。

主要内容说明—固体废物处理处置

(十五)再生铝工业产生的固体废物,应按其危险特性进行鉴别分类,遵循“减量化、资源化、无害化”的原则,进行处置利用。

编制说明:生铝生产过程中产生的固体废物主要为金属杂质、非金属杂质,铝灰渣、清洗废水沉淀产生的污泥、布袋除尘收集的含铝粉尘等。废杂铝预处理过程中产生的金属杂质如、锌、等金属、非金属杂质如废塑料等,可以回收利用或作为其他生产企业的原材料使用;清洗废水沉淀产生的污泥作为一般工业固体废物进行处理处置。

(十六)再生铝企业应配备热灰处理设备,对最终废弃铝灰渣开展危险废物鉴别工作,鼓励有条件的企业在厂内进行资源化利用。

编制说明:再生铝熔炼过程中炒灰后产生的铝灰渣含有、钡、隔、、铅等重金属元素、微量的氟化物、二恶英等有害成分,但尚未明确列入国家危险废物名录,应对此类废物开展危险废物鉴别工作,依照鉴别结果进行处理。鼓励有条件的企业在厂内进行资源化利用,减少固废产生量。

(十七)熔炼过程中经布袋除尘装置收集的除尘灰中含有二恶英等污染物,应对其开展危险废物鉴别工作;使用活性炭吸附处理二恶英废气工艺产生的废活性炭为危险废物,应交由有危险废物经营许可证的企业进行处理。

编制说明:熔炼过程中经布袋除尘装置收集的颗粒物粒径较小,极易富集二恶英物质,尚未明确列入国家危险废物名录,应对此类废物开展危险废物鉴别工作。无条件构建二次燃烧装置,而采用活性炭吸附二恶英废气处理工艺产生的废活性炭是危险废物,应按照危险废物管理要求进行贮存、转移和处理处置。

主要内容说明—水污染防治

(十八)再生铝预处理过程中产生的清洗废水、设备冷却水和铸造过程中的冷却水应收集经沉淀等工艺处理后循环利用,并采用串级供水减少新鲜用水量。

编制说明:按照《铝行业规范条件》,再生铝企业的水循环利用率应达到98%以上,其预处理过程中的碎料洗涤废水中可能含有Cu、Pb等含重金属离子的悬浮物、油类等,需要收集处理后循环利用。另外,熔炼炉的循环冷却水、浇铸冷却水应循环使用,并采用串级供水减少新鲜用水量。

(十九)厂区应采取清污分流、雨污分流。初期雨水和地面冲洗水等应收集处理,循环利用或达标排放,不得与生活污水混合处理。

编制说明:初期雨水和场地冲洗水可能含有Cu、Pb等含重金属离子的悬浮物、油类等,需要进行收集集中处理后再达标排放。鼓励循环利用到水质要求不高的预处理等环节。生活污水主要污染物为有机物,工业废水成分较之更复杂,若混合处理会增加处理难度。

主要内容说明—鼓励研发的污染防治技术

(二十)鼓励研发鼓励研发集磁选、涡电流分选、重介质浮选、光学分选等多重组合分选技术和干式分选技术。

编制说明:预处理目的一是分选、分类,以便于生产配料及合金成分的控制;二是除去废杂铝表面的油、漆等有机物和其它有害污染物以减少生产过程中对产品和环境的污染。

①研发多重组合分选技术:综合破碎、筛分、磁选、涡电流分选、重介质浮选、光学分选等废铝料分选处理技术,提高废铝料分选的效率和回收利用率,有效地对非铝杂质和不同化学成分的铝合金进行分离。

②干式分选技术:干式分选技术应该是未来预处理工艺发展的一个重要方向,干式分选节约了预处理环节中水资源的消耗,同时也避免了湿式处理法将原料清洗过程的污染物带入预处理废水,而增加后续废水处理成本及人力的投入,同时也避免烘干过程的能源消耗。

(二十一)鼓励研发低温反射和低温直射相结合的快速熔炼技术和快速风冷技术。

编制说明:行业内公认的制约再生铝合金生产技术发展的3个瓶颈为:能耗、铝耗、环保,选择先进的废铝回收熔炼技术是解决上述这些问题的有效途径。

①低温反射和低温直射相结合的快速熔炼技术 低温反射和低温直射相结合技术,攻克了低温条件下熔炼时间长的难题。有效降低了再生铝合金中气体、夹杂和铁的含量;减少了废铝料的烧损,实现节能减排目标;实现熔炉高温烟气的余热利用。

②快速风冷技术 采用风冷技术,可以有效的节省水资源,省去了冷却水系统所必不可少的冷却塔、冷却水泵和管道系统,避免水质过差地区造成的结垢、堵塞。

(二十二)鼓励研发绿色高效、多功能复合型熔剂净化技术和稀土元素法精炼技术

编制说明:废杂铝液高效净化一直是再生铝行业备受关注的问题。

(1)多功能复合型熔剂净化技术:基于铝熔体净化的新理论-铝熔体覆盖保护和化学净化相结合的原理,利用稀土熔剂和化物的各自优势,研发了集净化、变质、细化和除铁于一体的多功能复合熔剂,解决了再生铝净化、细化、变质和除铁一体化精炼的难题,提高了净化(特别是除铁)效果;

(2)稀土元素法精炼技术:该工艺充分运用稀土元素与铝熔体相互作用的特性,发挥稀士元素对铝熔体的精炼净化和变质功能,能够实现对铝熔体的净化、精炼及变质的一体化处理,不仅简洁高效,而且能够有效地改善再生铝的冶金质量。在处理的全程中均不会产生有害废气和其他副产品,有望使废铝回收冶炼业的环境污染问题得到彻底解决。

(二十三)鼓励研发针对二恶英污染物防治的主要设备和工艺,减少废铝熔炼过程中二恶英产生和排放。

编制说明:再生铝生产工艺环节中,将未进行清洁预处理的原料进行熔炼是二恶英产生的关键环节,因此鼓励再生有色金属生产行业开发应用预处理技术则显得十分必要;同时《铝行业规范条件》提出再生铝项目必须配套建设铝灰渣综合回收及二恶英防控能力的设备设施,研发高温高效的熔炼设备和工艺,提高燃烧效率,也是减少二恶英排放的主要手段。

(二十四)鼓励研发铝灰渣源头削减,有价组分高效高值资源化、余渣资源化和无害化处置技术和装备。

日博365体育投注最新网址编制说明: 再生铝熔炼过程中产生的铝灰渣含有重金属、氮化物、氟化物等成分有毒有害物质,处理处置不当易造成严重的土壤和地下水等环境污染以及火灾等一系列安全生产事故。 铝灰渣中还含有单质金属铝、氧化铝、安盐、氯化盐等多种有价组分,目前除单质金属铝外,其它含量较高的有价组份资源化利用极低,造成了大量的资源浪费。 同时《铝工业发展循环经济环境保护导则》提出铝工业发展循环经济延长产业链中的先进生产工艺资源综合利用类技术清单,其中就有铝灰资源化利用技术。

再生铝行业铝灰渣资源化技术研究


铝渣是铝工业的残留物,在铝的冶炼,重熔,铸造,回收过程中由液态金属与空气氧化形成。

再生1吨废铝将产生150-250千克铝灰渣,全国每年待处理的再生铝铝渣超过百万吨。

环境风险

占用土地空间资源,耕地盐碱化,农作物大量死亡

污染当地土壤及水资源,周边牲畜、居民和植物重金属中毒

颗粒细小,被风吹起,增加大气中的颗粒物含量

与水反应作用生成大量NH3、H2、CH4、AsH3等易燃易爆、有毒气体

元素分析

浸出毒性

为进一步明确铝灰渣的环境风险,根据GB5085.3-2007,对42个铝灰渣样品的浸出毒性进行了测试分析。其中11个样品,5个指标超过危险废物浸出毒性标准。

资源化技术研究

回收金属铝:炒灰、回转窑、重选等;

综合利用:生产聚合氯 化铝、烧结材料、陶瓷清水砖等;

回收氧化铝:电解氧化铝、催化剂、阻燃剂等。

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以碳酸钠为熔剂在一定温度下碱烧结使铝灰与碱反应生成相应的钠盐,水浸得到铝酸钠溶液,并通过除杂和液固分离后并入氧化铝水解系统生产砂状氧化铝。

通过实验情况可以得出,两种铝灰原料在与无水碳酸钠在一定配比下焙烧,再经过浸出,可以把其中的有价成分Al资源化回收;

其浸出率在较好,S原料的溶出率可以达到79.30%,G原料的溶出率可以达到88.79%;

而铝灰中的氟和氯在滤渣中检测分别低于危险废物的含量标准,主要由于氟化物在1000摄氏度左右开始分解,采用氧化铝吸收即可。

将铝渣中的氧化铝,变成可售产品为纯净的氧化铝(及其系列铝产品),其质量可达到铝电解所需的标准要求(GB/T 24487—2009)

政策标准引领,技术创新推动,产学研用结合。

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