電解鋁渣含著豐富的資源價值

電解鋁渣，作為電解鋁生產過程中不可避免的副產品，不僅蘊含著豐富的資源價值，同時也對環境保護和資源循環利用提出了嚴峻挑戰。深入了解電解鋁渣的產生、特性、管理、處置及其資源化利用途徑，對于推動電解鋁行業的可持續發展具有重要意義。

電解鋁渣的產生主要源自電解鋁冶煉生產的電解階段。在這一階段，鋁氧化物在電解槽內通過外加電流被分解成鋁陽離子和氧離子，鋁陽離子在被還原成金屬鋁的同時釋放出氧氣。而在這個復雜的物理化學反應過程中，會產生多種固體廢棄物，其中就包括大修渣、鋁灰和炭渣等電解鋁渣。據統計，每生產1噸電解鋁，就會產生大約15~20千克的大修渣、6.3~10千克的鋁灰以及1012千克的炭渣。這些廢棄物如果不妥善管理，將對環境造成嚴重的污染，同時也浪費了寶貴的資源。

大修渣是電解鋁生產過程中維修、更換電解槽陰極內襯產生的廢渣，主要由廢陰極炭塊、廢耐火材料、廢陰極鋼棒和陰極灰組成。廢陰極炭塊是經過電解質侵蝕的石墨質陰極，主要成分是石墨化程度達85%的碳，占比約65%；此外還含有氟化物，占比約30%，基本以冰晶石、氟化鈉、氟化鈣形式存在，含微量氰化鈉等。廢耐火材料又稱愛槽襯，是經過電解面蝕的干式防滲料，包括保溫磚、耐火磚、澆注料以及硅酸鹽板。陰極灰則是停槽未抽干凈的電解質和廢陰極碳塊、廢槽襯等經過風化形成的灰分，主要成分是炭、氟化鈉、冰晶石、氧化鋁，還有少量的單質鋁和氧化鐵等。這些組分由于含有大量可溶性氟化物，如果不妥善處置，將造成較大的環境危害和安全隱患。

鋁灰則是電解鋁過程中鋁液轉移、精煉、合金化、鑄造過程熔體表面產生的鋁灰渣，以及回收鋁過程產生的鹽渣和二次鋁灰渣。鋁灰一般呈松散、細膩的灰狀，當金屬質量分數高于70%時，則呈致密狀。根據處理程度不同，可分為一次鋁灰和二次鋁灰。鋁灰的主要成分為金屬鋁、氧化鋁（占30%~70%，部分以α-Al?O?形態存在），二氧化硅、氧化鐵，還有少量的氮化鋁、碳化鋁和氯化鹽。鋁灰中氮化鋁、碳化鋁與水反應會生成氨氣、甲烷，這些氣體對人類和生態環境均會造成威脅。

炭渣則主要是由碳素陽極的不均勻燃燒和選擇性氧化導致炭粒脫落，或者是碳素陰極在鋁液和電解質的侵蝕和沖刷下產生炭粒剝落而生成的廢棄物。炭渣受到電解質的浸泡和滲透，除了含20%~30%碳外，還含60%~70%電解質。電解質主要成分為NaAlF?、Al?F??、AlF?、CaF?、l?O?等。炭渣會對電解質的電導率、電流效率、電解溫度造成影響，進而影響電解鋁的生產效率和產品質量。

面對電解鋁渣的嚴峻挑戰，電解鋁行業積極尋求管理和處置的有效策略。電解鋁渣的管理和處置需要遵循嚴格的環境保護標準和法規，以確保安全和可持續性。處理方式通常涉及物理分離、化學處理、固化/穩定化和安全填埋等步驟，以及探索資源化的途徑，如回收有價值的金屬和化學品。