1、铝灰的来源及性质
铝灰是电解铝和铝加工生产过程产生的一种固体废物，按产生的工序和铝含量的不同通常分为一次铝灰和二次铝灰。一次铝灰含有30%~70%的金属铝，颜色通常为白色，又被称为白灰，具有较高的金属回收价值。二次铝灰为一次铝灰提取金属铝后的残余物，由于外观呈黑灰色，因此被称为黑灰。二次铝灰含金属铝较低，通常在5%~10%之间，金属回收价值不高，二次铝灰中还含有氧化铝、氮化铝和碳化铝，含铝总量按氧化铝计通常在60%~75%之间，由于含铝量较高，因此具有一定的利用价值。
二次铝灰还含有硅、钙、镁、氟化物、氯化物等成分。由于氮化铝、碳化铝的存在使铝灰具有反应性，同时由于氟化物的存在又使铝灰具有化学毒性，基于这种情况，2020年公布的《国家危险废物名录》将铝灰列为危险废物，类别代号HW48，代码321-(024~026)-48。
2、 铝灰的处置方法
2.1对一次铝灰的处置：
对一次铝灰的处置通常是通过采用技术与装备措施分离铝灰中的金属铝，从而获得再生铝。所采用的工艺方法主要有火法和研磨筛分法两种。其中火法主要有炒灰法、倾动式回转窑法以及无盐处理工艺。火法和研磨筛分法一般用于提取含金属铝较高的一次铝灰，尤其是铝加工行业产出的铝灰。
对一次铝灰的处置也可以采用湿法工艺，通过采用酸浸和碱浸的方法将铝灰中的铝浸出，使其转为可溶性铝盐，与其他杂质分离后再用于生产铝化合物。湿法工艺通常不适宜于对一次铝灰的处置，比较适合于对提取金属铝后二次铝灰的处置。
需要指出的是，由一次铝灰分离金属铝的过程无法脱除铝灰中所含的氮化铝、碳化铝和氟化铝，因此也就无法实现对铝灰的无害化处置，所产残余物即二次铝灰为危险工业废物。
2.2对二次铝灰的无害化处置
2.2.1湿法工艺
所述湿法即水解法工艺，也就是将二次铝灰与水混合，使二次铝灰中的氮化铝、碳化铝和金属铝与水反应生成氢氧化铝并分别产生氨、甲烷和氢三种易燃易爆气体，处置过程需要加入催化剂以提高水解率。水解过程铝灰中的水溶性氟化物被溶出并进入液相，可采用加入固化剂的办法对其进行固化。
该工艺有易燃易爆气体产生，因此处置过程有一定的危险性。但通过采用技术与装备措施可以将反应尾气中的氨回收收得氨水，所得氨水浓度通常在2.5%~7.5%之间。由于所得氨水浓度较低，且具有危险特性，因此实为二次危险废物，不具备商品价值。也可以采用硫酸吸收的办法使之转化为硫酸铵，但所得产物为硫酸铵溶液，要制得商品硫酸铵需要对溶液进行蒸发浓缩，不仅设备投资大，而且能耗高，生产成本不易控制。
目前，河南省睿博环境工程技术有限公司研发的由二次铝灰处置过程所产含氨尾气一步法生产浓氨水和直接结晶法（免蒸发）生产农用硫酸铵工艺已成功获得工业化应用，在工业实践中取得了良好效果，所得浓氨水浓度被有效控制在18%~25%之间，所得硫酸铵产品质量符合GB/T 535-2020肥料级硫酸铵标准要求。
2.2.2干法工艺
将铝灰与助剂混合进入热反应器中进行反应，在富氧条件下使铝灰中的氮化铝、碳化铝和金属铝分别转化为氧化铝、氮气和二氧化碳气体并无害排放，处置过程通过加入固化剂实现对所含水溶性氟化物的固化，从而实现对二次铝灰的无害化处置。该工艺具有工艺流程短、操作易控制、无害化处置效果好和设备投资少等特点氨水浓度，而且调整工艺条件可同步完成预熔型铝酸钙或水处理用铝酸钙的生产，运行成本低，经济效益显著。
2.3对二次铝灰的资源化利用
2.3.1湿法处理工艺
2.3.1.1酸浸出工艺
以无机酸（硫酸、盐酸或硝酸）与二次铝灰混合，使二次铝灰中的铝生成易溶性铝盐（硫酸铝、氯化铝或硝酸铝），然后经过滤得铝盐溶液。将铝盐溶液净化后用于生产铝盐（硫酸铝、氯化铝或硝酸铝）、阻燃用氢氧化铝、氧化铝、无水氟化铝、高分子比冰晶石等。
酸法处理二次铝灰涉及到浸出液中杂质成分的脱除，但此问题通常情况下比较容易解决，不会因此污染环境或影响产物纯度。以酸法工艺处理二次铝灰生产相关铝化合物是对二次铝灰进行资源化利用的有效途径。
2.3.2碱浸出工艺
将二次铝灰与苛性碱（NaOH，KOH等）混合，使二次铝灰中的铝分解并转化为偏铝酸盐，经过滤收得偏铝酸盐溶液。然后将所得偏铝酸盐净化并送氢氧化铝或冰晶石生产工序，控制工艺条件制得阻燃用氢氧化铝或高分子比冰晶石，生产过程所产生的氢氧化铝母液或冰晶石母液经处理后收得苛性碱循环使用。
该工艺的特点是工艺成熟、产品附加值相对较高，生产过程无三废排放，环保无害，而且经济效益显著。使二次铝灰资源化利用可供选择的重要途径。
2.3.3干法工艺
2.3.3.1由二次铝灰生产铝酸钙
将二次铝灰与碳酸钙或氧化钙粉体混合，控制工艺条件进行煅烧，使二次铝灰与钙反应生产铝酸钙，控制工艺条件可制得预熔型炼钢用铝酸钙（脱硫脱氧剂）和水处理用铝酸钙。
该工艺的特点是工艺简单，设备投资少，技术与投资门槛较低，但存在的问题是目前铝酸钙市场严重过剩，市场前景暗淡。因此不易继续投资建设。
2.3.3.2由二次铝灰生产陶粒
所述陶粒即石油压裂支撑剂，产品被应用于石油开采等行业，具有一定的市场需求。
将二次铝灰与其它添加物按比例混合，经造粒、干燥、焙烧、筛分、包装制得石油压裂支撑剂，控制工艺条件可制得低密度、中密度和高密度产品。
该工艺的特点是工艺简单，设备投资少氨水浓度，技术与投资门槛较低，但存在的问题是投资建设该项目需要首先解决销售渠道问题。
2.3.3.3合成镁铝尖晶石
镁铝尖晶石因其具有低热膨胀系数、高硬度和高熔点等优良性质而成为耐火材料的最佳材料。镁铝尖晶石应用范围较广，可用于抗压容器、光学车窗及各种耐火材料容器内衬等。铝灰因含制备耐火材料所需的高铝料，通过调控配比和简单烧结工艺，即可制备出高性能耐火材料。
研究结果表明，合成铝尖晶石后可将铝灰无害化，既减少了废弃物的堆存，又能充分利用其本身所特有的潜在价值，产生较大经济效益，危废铝灰在合成耐火材料方面具有广阔的应用前景。
2.3.3.4合成莫来石基陶瓷
莫来石陶瓷的生产原料可来源于工业废弃物。粉煤灰的主要成分为石英，铝灰的主要成分为氧化铝，通过调节二者混合配比即可生产出高质量的莫来石陶瓷。将燃煤电厂产生的粉煤灰和铝厂产生的铝灰经配比混合、压实、烧结，制得热膨胀性能、热膨胀系数都适宜的莫来石陶瓷。利用铝灰和粉煤灰等工业废弃物“以废治废”，制备绿色无机新材料，既替代了昂贵的工业化学品原料，又解决了危险废弃物无法处置的难题，为工业废弃物的处置提供了一条新的路径。
3、结语
综上所述，铝灰作为一种危险废物，对其进行无害化处置和资源化利用势在必行。目前我国有关对二次铝灰的无害化处置与资源化利用的技术途径有多种，其中由二次铝灰无害化处置过程所产含氨尾气一步法生产浓氨水、免蒸发直接结晶法生产硫酸铵工艺及由处置后二次铝灰生产无水氟化铝、冰晶石和铝盐工艺，具有技术成熟可靠、产品市场前景好、经济效益显著等特点，具有较高的推广应用价值。由二次铝灰生产铝酸钙由于市场饱和，不宜再投资建设。投资者应充分做好市场调研，正确确定自己的产品方向。
