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危险废物能成为原材料吗？一个研究铝残留物的案例：评论

Aurora Loacute;pez-Delgado and Hanan Tayibi

摘要：

近几十年来，大量的研究工作集中在寻找一个对废物处理的有效的方案，使一些残留物成为许多行业的新原料。实现这就确保了对能源和自然资源消耗的减少，对环境的负面影响的降低，并建立二级和三级行业。一个很好的例子就是由一般情况的冶金工业带来的特诉情卡的铝行业。铝回收对环境也是一个有益的活动，因为它从初级产业、制造业和后消费的废物中回收资源。矿渣和废料，以前认为是废物，现在对于一些高利润的第二和第三产业来说是原材料，最近的一个关于废物的欧洲指令规定，如果废物作为一种公共产品并符合现有的立法对这一产品的规定，那么这个废物可以被定义为“最终废物”。这里提出的审查，试图提出几个建议，使使用铝残留物的材料增加价值，铝残留物被认为是危险废物并因此处置在安全设置中。目前的建议包括使用这种废物制造玻璃、微晶玻璃、勃姆石和铝酸钙。因此，废物可以有效地回收作为多种产业的一个二级材料来源。

关键词：铝危险废物，最终废物，玻璃/玻璃 - 陶瓷，勃姆石，铝酸钙

简介

总体而言，可持续发展的工业化国家取决于采用环保型的影响生产和资源使用的系统的措施，以及废品的产生和管理，包括所有的中间制造工序。越来越严格的环保政策，从根本上寻求消除或减少废物的产生和污染。今天的回收利用被公认为制作一个理性的方式

这个方式就是使用资源否则资源将被倾倒和/或丢弃。

最近欧洲关于废物的报道2008/98 / EC（ED，2008年），在试图简化现有的法律框架，修订了废弃物框架指令（WFD，1975年）。该修订已列入废物三个问题，即：什么时候和多长时间物质成为废物？什么时候是一些副产品的产生，而不是废物?和是否为重新使用准备一种废物管理的形式？本次修订还寻求减少对天然资源的使用，通过二次资源管理，还包括废物的一个新地位，这被定义为“最终废物”，并提供了几个条件来辨明什么时候垃圾不再是一种废物（Lee和纳什，2009年）。这些条件是：（1）该物质通常用于特定目的; （2）对于该物质存在市场; （3）物质满足特定用途的技术要求并符合现行法律和标准（4）使用该物质不会对环境或人体的健康造成负面影响。

本研究的目的是用审查的方式对铝行业几种原生废物变为原材料演变过程进行描述，这个目的需要进行研究才能达到，特别是研究已经进行开发的环境友好的处理铝行业危险废物的方案。

铝行业

近几十年来，从工业废料中回收有增值意义的材料，一直是众多研究目的之一（EI-Katatny等人，2000年;Sitting，1975年）。经济可行性和环境要求一直都是主要的原因，和铝工业还没有区别（Hughes，1981年）。铝是最再生金属之一，在现在社会中有很多应用，是由于其独特的组合特性：柔软度，亮度和强度; 优良的电导率和热导率; 耐腐蚀性能; 低密度和低熔点;其完整的可回收性。 它还是在地壳中金属含量第三丰富的金属在硅和镁之后。近5000万吨铝金属（从初级和次级生产）于2006年消耗在包装，汽车，飞机，建筑，机械和成千上万的其他产业。运输对铝的使用是增长最快的领域之一。

原铝从其主要原料铝土矿得到，它通过电解还原在熔融冰晶石（Na3AlF6）中的氧化铝得到，使用在矾土矿精炼的拜耳化学过程。生产2t氧化铝需要4t铝土矿，同时这些氧化铝可在初级冶炼厂产生1吨的铝。只有铝的几个化合物如铝粉末和氟化铝钠以及在其中阴离子使它们成为反应性化合物在欧盟指令67/548 / EEC（ 79/831/EEC）（ED，1979年）中列为有毒物质，同时该行业被认为是一个污染最严重的。铝行业已被国际机构人类研究癌症（IARC，1987年）列为致癌产业。主要铝工业面临的主要的环境问题是生产红泥，氟化物的大气排放，和高温水和能源消耗。最近的技术改进已经看到，生产1吨铝滴的能量成本是15 000千瓦，但是这仍然是一个很大的能量消耗，另外，在全世界运输金属消耗的能量也必须包括在内。在这几年大量的研究已经进行了，目的是在减少，回收和再利用固体废物的，但是这是对目前的范围的评论。

铝废料

如今，发达国家无铝制造的器件是很难想象的生活，但是当这些铝产品达到其使用寿命结束时，他们成为废料（AZO Materail，2011年;Lopez-Delgado等，2007;Uuml;nluuml;和Drouet，2002年）

其结果，在过去的几十年中，一个新的行业有所发展。那就是第二铝行业，该行业有先进的方法把废料变为原料。次级铝通过涉及的方法获得铝屑和其他材料的或副产品含有该金属。所使用的技术各不相同，这区别于所使用的废料、氧化物含量的类型和杂质等，这些因素也影响被用于最大化的铝的回收的磁通量。在二次铝生产过程中，两种过程根据所用炉的类型清晰的区分（旋转或其他）。不同之处在于熔合盐是否是作为辅助剂在废钢的熔化过程中。使用盐实现了较高的铝回收率（Raja and Yogeshwar，1998年），为它们提高了的熔融金属的聚结，消除氧化物层围绕着它，因而减少金属在熔化过程的氧化程度。二次原料铝在二次铝产业中的生产过程在图1中（Loacute;pezDelgado等人，2007）。

图1-二次铝生产的流程图

这个行业是基于那些分别生产铸造高温合金和锻造合金炼油厂和回熔厂的。铝废料是两种定义：新和老废料。新废料是在制造铝合金中丢弃多余的材料。大多数新的废料从厂家直接来到回收行业。它通常是已知的质量和组成，因此，它可以经过很少的预处理就可以在制剂中融化。老废组成的产品，已达到其使用寿命的终点。这样废料包括如用于饮料罐，汽车气缸头，从拆除建筑物或旧电导体来的窗框。老废物通过一个非常有效的涉及到回收金属商人，收藏家，拆卸者和废物处理者，这些人拥有技术从汽车、家用电器等物品中分离废铝。这个经常使用重型设备，如粉碎机，通常用磁选机分离金属，再用浮选装置通过密度将铝从其他材料中分离出来。

从不同的生产工艺或最终生产的废物中得到废铝是时下全球市场全普及的原料。一般来说，1t旧废钢产生0.5-0.7t铝锭，但如果废料中的铝含量较低，更多质量的废钢将要用于生产这么多质量的铝锭。根据国际铝业协会（IAI，2010年）在2006年公布的全球从第二产业生产的铝量为16000000t，可以认为废料是一个很好的废物如何成为原料的例子。因此，在欧洲有153精炼厂和123熔铸厂和在2006年期间，他们共生产520万吨再生铝，它满足了欧洲铝40％左右的需求。在过去十年中，次级生产在诸如德国，意大利和西班牙等国已实现了两倍的增加，正如表一所示，这表明2007年德国从4320000t至8370000t吨，意大利去从443000t至703000t和西班牙从173000t至345000t（OEA，2010年）。

铝的回收有几个优点，不仅因为它避免了新的原料提取的，而且他可以用来制造与原材料相同的产品，并在回收过程可以无限期地继续下去，没有任何质量损失。 此外，利用再生铝涉及巨大的节能，如它仅需要5％的生产原材料原料和引起很少的环境问题。

铝渣

当铝制品在转炉用融化盐水通量，盐水渣产生，盐水渣被列为危险废物（Guiacute;asTecnoloacute;gicas，1996年; Viland，1990年）。它们发生在玻璃结构和暗的大块的形式灰色。盐水炉渣的组成取决于废料质量和所使用的盐的组成和量，但盐含量可以达到30-55％NaCl和15-30％氯化钾值（Uuml;nluuml;和Drouet，2002年）。不同的进程用于治疗此炉渣已报道和主要由除去盐和氧化铝（Alfaro，1997年;Alfaro和Ballhord，1997年;Graciano等人，1996年;Hoo-Ln，2001年;Lopez等人，1994年; Necip和Drouet，2002年; Palvik，1993年;Pereira等人，2000年）。

对于混和炉和其他类型的熔炉，盐通量不被使用，并且在这种情况下，铝渣组合物是完全不同的于盐水渣。在该炉渣中总铝含量可以达到70-75％，它是以金属铝和其他化合铝如氮化铝和硫化铝的形式分布（Alfaro，1996年;Stein，1996年）。该处理铝渣的方法已经成为一个新的产业，第三产业，其业务是从矿渣磨粉中获得适销对路的产品。因此，对于该行业，矿渣可以被认为是废物被视为一个原始材料的另一示例。

一般来说，这些方法对处理二级铝渣，这些铝渣由研磨，粉碎和随后的粒度分级过程产生。炉渣在自动研磨机中研磨，可以在热或冷的条件下进行的操作，从而获得质量参差不齐的多种产品。炉渣研磨过程包括进料系统、不同的研磨机、套筒过滤器、旋风分离器、磁选机来分离金属组分（Hoo-ln等，2001年）。表2显示了通过研磨获得的不同粒度的馏分铝渣，其包括单数D₅₀和D₉₀的值和铝含量（金属铝和水溶性铝它包括水溶性铝化合物如氮化铝等等）。氧化铝含量，不包含在表2中。大粒径组分含较高金属铝。因此，最大粒径部分的商业化对各种铝行业内或其它冶金用行业，如合成渣剂和脱氧剂的钢包精炼。除了这些商品化的级分，铣床还产生非常细的粒度的粉末状固体的被捕获通过抽吸系统和在套筒的过滤器处理。两个关于废物微粒d₉₀值的例子，范围从12到49um呈现在表2中。关于铝的总含量，对于商品化的级分，范围是60%至75%；对于废物微粒，一般低于50%。

表2- 含不同比例铣铝渣的粒径分布表

在案例研究认为的废物和呈现这个结果的废物，是固体微粒粒径小于50mu;m，它是由第三铝工业的吸气系统所俘获的。

案例研究

废物的特征及其危害性

本文中提到的废品在后面被简称为有害铝废料（HAW），这是一个非常细的粉末状固体，灰色和特征气味（从所含的氮化铝、碳化硅和硫化物衍生来）。该化学组合物（表3），根据处理后的废料类型和质量，分类和所用诱捕方法等来区分。所含铝量是分布在几个矿物阶段：金属，尖晶石，金刚砂，氮化物，碳化物，硫醚等。硅被发现在金属，石英和硅酸盐中。此外，其他相如氟化物，氯化物和铁的氧化物也可包括硅。

表3-HAW的化学组成

美国环境保护局（USEPA，1980年）和欧盟（理事会指令，1994年）把这

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