一、鋁灰各組分的形成

1、鋁灰中的氧化鋁

鋁是一種活潑金屬，它容易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化鋁。

4Al+3O2=2Al2O3

2、鋁灰中的氮化鋁

氮化鋁由高溫鋁液和氮氣反應(yīng)生成，基本反應(yīng)式為：

2Al+N2=2AlN

3、鋁灰中的氯鹽

鋁灰中的氯鹽主要來源于鹽熔劑，氯鹽隨扒渣進入鋁灰后仍然以原形態(tài)存在，成為鋁灰中的氯鹽。

4、鋁灰中的電解質(zhì)

鋁灰中的電解質(zhì)主要指以冰晶石為主體的氟化鹽混合物，它的來源主要有兩個途徑：

（1）電解鋁出鋁過程帶入的電解質(zhì)，帶出的電解質(zhì)重量通常約為出鋁量的0.1%。

（2）生產(chǎn)再生鋁的熔劑中有時也會添加少量的氟鹽作為精煉劑，這些氟鹽和熔鹽電解體系的電解質(zhì)組成相近，仍以電解質(zhì)的形態(tài)進入鋁灰。

如果不使用電解原鋁和含有氟化鹽的熔劑，鋁灰中就不存在電解質(zhì)。

5、鋁灰中的金屬

除了金屬鋁，其他可能存在的金屬有：

（1）電解原鋁主要帶入的金屬元素是鐵，含量一般在400～3000μg/g，其次為鎵、鋅、釩、鋰。

（2）鋁合金帶入的元素是鐵、硅、銅、錳、鎂、鋅、鈦，絕大部分（至少95%）以固溶和金屬化合物狀態(tài)與鋁結(jié)合，其余部分以金屬氧化物和金屬單質(zhì)的形式隨渣扒出進入鋁灰。

6、鋁灰中的氧化物和其他化合物

鋁熔體中的合金元素在高溫下與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧化物（如鐵氧化物、硅氧化物、氧化鎂等），在熔體凈化過程和其它渣一起進入鋁灰中。

此外，在鋁灰中還存在微量的金屬碳化物，如碳化鋁等。鋁灰渣中的碳來源于鋁電解過程，碳素陽極剝落的微細碳粒進入電解液。

二、鋁灰的危險特性

我國頒布的《國家危險廢物名錄(2021年版)》將多種鋁行業(yè)固廢列為危險廢物，并將其危險特性分為反應(yīng)性和毒性兩類。其反應(yīng)性來自鋁灰中的金屬鋁、氮化鋁和碳化鋁，遇水分別產(chǎn)生氫氣、氨氣和甲烷等有毒有害氣體，毒性主要來自生產(chǎn)過程中的氟化物和重金屬殘留。

1、遇水釋放有害氣體

反應(yīng)式如下：

2Al+3H2O=Al2O3+3H2
2AlN+3H2O=Al2O3+2NH3
Al4C3+6H2O=2Al2O3+3CH4

2、游離氟的釋放

絕大多數(shù)含氟化合物經(jīng)人體長期接觸或攝入都可引起慢性中毒。我國規(guī)定飲用水的氟濃度不得超過 1ppm。

游離氟來自于鋁灰中的電解質(zhì)。無論是電解鋁引入的電解質(zhì)還是熔劑引入的電解質(zhì)，它們在水中的溶解度其實都很小，但是仍然會給周圍環(huán)境帶來風(fēng)險。

3、重金屬殘留

根據(jù)文獻[1]，多數(shù)鋁冶煉行業(yè)固體廢物中重金屬浸出毒性并非主要的環(huán)境影響因素。但21個樣品中，依然有2個樣品超標(biāo)，分別是一種電解鋁企業(yè)一次鋁灰和一種再生鋁企業(yè)精煉煙塵。