1、概述
鋁，具有重量輕、強度高、耐腐蝕、導熱導電性能好、易加工、回收率高等諸多優良性能，已廣泛用于交通運輸、建筑、輕工包裝、電氣、電子、IT、冶金等諸多領域。而鋁的生產主要有兩大途徑：一是鋁礦生產電解鋁，即原生鋁工業，屬“長流程”；二是用廢鋁料生產再生鋁，即再生鋁工業，屬“短流程”。
對再生鋁產業，目前有兩種截然不同的觀點：一是認為生產流程短、工藝簡單，建設投資小、回收期短，原料為廢鋁、基本不消耗礦產資源，能耗少、污染物排放總量很小，認為屬“綠色產業”、“環保工程”、“循環經濟產業”；二是再生鋁企業多而濫、規模偏小，環保設施簡陋、形同虛設，“家家煉鋁戶戶冒煙”，因為廢鋁原料多為進口，故又稱其為“洋垃圾處理工廠”。但實際情況又如何呢？本文將根據再生鋁的生產工藝及其環境問題談一些個人看法。
2、再生鋁工藝過程[1]
大致可以概括為：
廢鋁－－－ 預處理－－－ 熔化、精煉－－－澆鑄－－－鋁錠
|
預處理：主要有拆解、破碎、除鐵、分選、除雜、打包等。拆解，是指對報廢的鋁制品進行拆分，以去除與鋁料連接的鋼鐵及其它金屬件等；破碎，是指將大尺寸的廢鋁件加工（如切割、剪切）成符合一定要求的小尺寸料塊；除鐵，是指通過磁鐵或磁選機將鐵去除，以防止熔化時增鐵；分選，是指按一定的要求對廢鋁進行分類并將非鋁雜料（塑料、橡膠、其它廢金屬等）去除；除雜
[2]，是指通過一定的方法將附著在廢鋁表面的非鋁物質（主要指有機物）去除，可以減少有機物脫除和熔化過程含有大量二惡英、氯苯、多氯聯苯、三苯等有毒有害有機物和H
2S、NH
3等有毒有害無機氣態污染物（以下稱有機廢氣）的產生量；打包，是指將經上述處理后的廢鋁碎料壓制成大塊料，可以減少裝爐次數、縮短裝料時間、提高生產效率，同時還可以減少燒損、提高金屬鋁的回收效率。
熔化：是指將廢鋁料加熱熔化成液態金屬鋁，主要
設備有反射爐、豎爐、電爐、回轉爐等（坩堝爐屬淘汰
設備），約80%～90%的再生鋁都是反射爐熔煉的（4t以下屬淘汰設備）。
精煉：是指去除鋁液體中的雜質。去除非金屬主要有過濾精煉、通氣精煉、鹽類精煉和真空精煉等，去除金屬雜質主要有氧化精煉、氮化精煉、氯化精煉、冰晶石精煉和熔析-結晶法精煉等。過濾精煉，是指鋁液體通過活性或惰性過濾材料的機械阻擋去除非金屬夾雜物；通氣精煉，是指向爐內通入Cl2、N2等以吸附非金屬夾雜物并使之上浮從而達到去除目的；鹽類精煉，是指通過鹽類熔劑脫除氣體和非金屬夾雜物，常用鹽類有冰晶石粉（Na3AlF6）及各類金屬鹵化物（如NaCl、KCl）等；真空精煉，是指在400～500Pa真空條件下脫除氫氣。氧化精煉，是指借助選擇性氧化將對氧親和力大的金屬雜質脫除，如脫除鎂、鋅、鈣、鋯等雜質；氮化精煉，是指利用氮能與鈉、鋰、鎂、鈦等雜質反應能生成穩定的氮化物而被脫除；氯化精煉（通入Cl2），是指利用雜質對氯的親和力比鋁大能生成較穩定的氯化物而被脫除，如鎂、鈉等；冰晶石精煉，是指利用冰晶石與雜質反應脫除鎂等金屬雜質；熔析-結晶精煉，是指借助于溶解度差異脫除金屬雜質。
生產過程中將產生大量的鋁渣、除塵鋁灰（以下稱鋁灰渣），必須加以利用，如用于回收金屬，生產冶金輔料、硫酸鋁及堿式氯化鋁水處理劑等。
3、生產過程中的環境問題
3.1預處理過程
拆解、破碎、除鐵、分選、水洗、打包等預處理過程，一般不會產生特殊的環境問題；即使有篩分等（如振動篩）產生大量的粉塵，由于除塵技術的發展，這類污染物通常很容易控制。但對于易拉罐、牙膏皮、包裝盒、鋁線電纜、廢機件等這類表面多附有油漆涂料、塑料、橡膠、石油類等有機物（一般為2%～5%、少數為5%～15%[3]）的廢鋁料，若不經預處理直接入爐，必將產生大量的有機廢氣；國內企業對這類有機廢氣未采取凈化減排措施，不僅造成了肉眼不可見的嚴重污染，而且增加了燒損、降低了鋁的回收效率（由于殘碳量的增加鋁回收率最大可降低4%[4]）、浪費了廢鋁資源。
對于附著在廢鋁表面的塑料、橡膠、油漆涂料、石油類等有機物，國外先進企業通常應采用熱分解脫除；其加熱溫度取決于有機雜質的性質，可溶性油為230℃、礦物油為310℃、塑料為410℃、油漆為520℃[4]。有機雜質脫除，國外已有專門的去除涂層機（如加拿大Alcan的流化床除漆[2]）、干燥機（床）或脫除爐窯（如平流窯、逆流窯、回轉窯、豎窯），既可以分批次脫除又可以連續式脫除，由此產生的有機廢氣（500～550℃）通過焚燒爐加熱至850℃以上使之完全分解，可以避免二惡英的生成。
3.2熔化過程
鋁是通過熔劑冶煉的。熔劑不僅能夠保護金屬鋁減少氧化，還能利用其具有的潤濕、吸附、溶解雜質特性和伴隨產生的浮選作用，將固、氣態夾雜物部分脫除，可以提高再生鋁的質量和回收效率[1]。該過程主要有煙塵產生，采用布袋除塵器就可以達到很高的凈化效率，其排放濃度一般可低于20mg/m3甚至10mg/m3（采用覆膜濾料）；因為煙塵中含有較高的有毒有害金屬和二惡英劇毒成份，必須嚴格控制。
但對于無脫除有機雜質預處理的廢鋁料（國內普遍無此類預處理措施），熔化過程中產生大量的有機廢氣是不可避免的，因其肉眼不可見而常被忽略，國內業界對此尚無足夠認識。
3.3精煉過程
為了提高產量和質量，精煉通常在專門精煉爐內進行。脫除非金屬通氣精煉，若通氣為Cl2、煙氣中含有Cl2成份是不可避免的；雖然效果最好[1]，但由于Cl2毒性大、且存在安全等問題，必須嚴格限制。通入含Cl2 5%～10%的惰性氣體效果與通純氯相近，但精煉時間較長[1]；應積極研究開發無毒精煉工藝，尤其是那些生產規模大、裝備水平先進、經濟效益較好的企業。氯化法脫除金屬雜質與此大致相同，同樣必須嚴格限制。
金屬鹵化物鹽類精煉，一般不會有大量HCl、Cl2生成。冰晶石精煉將會生成少量的氣態氟化物（如SiF4、HF等），但這類氣態氟化物多吸附在煙塵顆粒上，經高效除塵器凈化后其排放濃度已很低，一般不會造成大的環境污染。
3.4鋁灰渣利用
其產生量與廢鋁原料、冶煉爐型、冶熔工藝、操作管理水平等關系很大，含鋁量也取決于這些因素；如黑色鋁渣含量一般為7%～35%、有時也可高達50%[5]，而白色鋁渣（含有非爐內生成氧化物，如流槽氧化鋁渣）通常為15%～80%[5]，其它雜質主要為溶劑鹽類化合物和其它金屬氧化物等。
鋁灰渣利用工藝有很多[1]，如：白色鋁渣中的高鋁渣（流槽氧化渣、鑄余渣、鋁錠加工廢渣）可作為原料直接入爐，一般白色鋁渣可用硫酸處理生產硫酸鋁；黑色鋁渣經破碎、細磨、除鐵、加水過濾后用于黑色冶金，過濾濃液經蒸發濃縮回收鹵化物用作熔煉熔劑，也可以采用干法分別回收鹵化物熔劑和高鋁渣；廢鋁灰料經除鐵后用硫酸處理可生成硫酸鋁，也可以用鹽酸溶解并經堿化、濃縮生產堿式氯化鋁。
該生產過程主要有粉塵產生，硫酸鋁、堿式氯化鋁等生產過程有酸霧產生，同時還有一些廢水產生，都必須嚴加控制。由于鋁灰渣密度小，且有破碎、磨細、篩分等過程，粉塵產生環節較多，應采取完善的控制措施：首先要從源頭控制，盡可能采取密閉措施；其次，除塵設計一定要千方百計提高粉塵的捕集效率和除塵效率，應最大限度減少其排放量。
3.5其它一般環境問題
SO2：熔煉爐主要為反射爐、為燃燒方式加熱，為減少SO2排放量，應盡可能采用清潔燃料如天然氣等；對于燃油、煤反射爐應采用低硫燃料，如采用輕柴油、低硫重油、低硫低灰份煤。對于SO2總量已經超標的地區和燃重油或煤的企業，應對反射爐進行改造并實施脫硫：增設燃燒爐對空氣加熱將“燃燒煙氣加熱”改為“熱空氣加熱”；對這類氣量不大的煙氣脫硫，可采用投資和運行成本相對較低的雙堿法或半干法。
NOx：燃燒煙氣加熱和熱空氣加熱的反射爐，可采用低NOx燃燒方式；如低NOx燒嘴可使NOx產生量減少30%～70%，對燃煤采用分級低NOx燃燒技術也可使NOx產生量減少30%～50%。
余熱利用：熔化、精煉、有機雜質脫除煙氣溫度都比較高，應采取有效措施利用其余熱；這不僅能夠減少能耗、降低生產成本，而且還可以減少礦物燃料燃燒產生的SO2、NOx等污染物的排放量。
3.6排放標準建議
對于毒性不大的預處理一般性粉塵，結合目前的除塵技術水平，其排放濃度限值可定為20mg/Nm3。對于爐窯煙塵和鋁灰渣粉塵，因含多種有毒有害金屬和二惡英劇毒成份、危害性極大，布袋除塵器應采用覆膜濾料，其排放限值可定為10mg/Nm3（歐盟標準為10mg/Nm3）。
由于二惡英毒性太大，發達國家大多制訂了十分嚴格的排放標準，如日本新老污染源分別為1.0ng-TEQ/Nm3和5ng-TEQ/Nm3（同時對整個行業實行總量控制、全日本排放總量上限為11.8g-TEQ/a）[7]，英國為1.0ng-TEQ/Nm3，德國和歐盟均為0.1ng/Nm3。我國也在嚴格控制，危險廢物焚燒（GB18484-2001）和生活垃圾焚燒（GB18485-2001）排放標準分別為0.5ng-TEQ/Nm3和1.0ng-TEQ/Nm3。為此，建議再生鋁行業采用國外比較先進的排放標準，規定為1.0ng-TEQ/Nm3。
生產廢水中也含有Pb、Cr、Cd、Cu、Zn、As等多種有毒有害金屬成份，有的還會含有二惡英；因此，對這類生產性廢水應盡最大可能做到“零排放”。對于排放廢水，第一污染物排放濃度應要求“遠低于現行國家排放標準”，因為污染物之間的協同作用或乘積作用將會使其危害急劇增大。
4、兩種觀點的由來
4.1“綠色產業”、“環保工程”、“循環經濟產業”
原生鋁生產，投資巨大（尤其是礦山）、回收期長，對礦產資源和能源依賴性高，流程長、工藝復雜，排放大量的污染物（煙粉塵、SO2、NOx、氟化物等大氣污染物及各類廢水、廢渣），環境污染嚴重。與其相比，再生鋁則有著無可比擬的諸多優勢：①建設投資小、生產成本低、經濟效益顯著，單位產能建設投資可節約85%以上、生產成本可降低40%～50%[7,8]；②節約能源，其能耗只有原生鋁的3%～6%[5,7,8]；③節約礦產資源，生產原料為回收的廢雜鋁，基本上不消耗礦產原料資源，可以緩解國內礦產資源緊張矛盾；④減少了環境污染，由于流程短、工藝簡單，排放的各類污染物要比原生鋁少得多得多，單位產量CO2溫室氣體排放量也可以減少90%以上[7,8]。
從循環經濟理論來看，原生鋁工業是一種單向流動的線性生產模式，即“資源—生產—消費—廢物排放”，依靠的是高強度開采和消耗資（能）源，同時也極大地破壞了生態環境。而再生鋁工業則將其生產活動組織成了一個“資源—生產—消費—再生資源”的反饋式閉環流程，每次循環損耗為3.5%～8.5%[9]，可以最大限度反復利用資源，實現“低開采、高利用、低排放”。大力發展再生產鋁工業，有利于發展循環經濟和逐步實現資源、經濟、環境與社會的全面、協調與可持續發展。
正因為如此，業界才將再生鋁工業稱之為功在當代利在千秋、當代受益并惠及子孫的“綠色產業”、“環保工程”、“循環經濟產業”，并稱再生鋁企業為“循環經濟型企業”。
4.2“洋垃圾處理工廠”
目前國內再生鋁企業多達2000余家，但年產量5萬t以上的只有4家、1～5萬t的有26家[10]，規模普遍偏小、工藝及裝備落后、產品質量良莠不齊（鋁建筑型材至少40%左右不合格[8]），上規模、上檔次、能與國際先進水平接軌的占再生鋁企業總數的比例不到3%[10]。
國內預處理分揀幾乎全靠手工，只有極少數企業設有磁選線，廢鋁表面附著的大量有機物不經過預處理；約70%的再生鋁是通過燒煤（部分燒焦炭）的反射爐熔煉的，30%左右是用相當于發達國家20世紀70年代燃油反射爐熔煉的[8]；采用“大鍋炒灰”方式回收鋁灰渣中的金屬鋁，回收率極低、金屬鋁浪費嚴重。職工素質低下，尤其是一些熔煉臨時民工，對鋁及鋁合金的性質、熔煉原理及操作要點等一無所知，一些地方甚至出現了“專業隊伍”“包爐”收取加費[11]。熔煉燒損達4%～12%，比國際水平平均高3.5%[8]；燃料油消耗平均95kg/t，比國際水平高30kg/t以上[8]（目前世界先進水平已達到40～50kg/t[12]）。
除正規大中企業外[11,13]，許多企業沒有環保設施；有的雖有簡陋設施，但形同虛設，“白天停產夜間生產”，“家家煉鋁戶戶冒煙”，大量有機廢氣和含有多種有毒有害金屬及二惡英劇毒成份的熔煉煙塵及鋁灰渣粉塵排入大氣，對周邊地區造成了極為嚴重的環境污染。
國內廢鋁資源不足，生產原料多來自進口（2004年國內回收70萬t[14]、進口120萬t[15]，2005年國內回收85萬t[16]、進口約180萬t[17]）；為此，人們已習慣將環保設施不健全的再生鋁企業稱之為“洋垃圾處理工廠”。
5、對再生鋁工業的認識
5.1行業發展趨勢
2005年全球再生鋁產量約1620萬t，占總鋁產量的比例在45%左右[18]；其中美國為55%、法國為35%、英國為42%，德國、意大利和日本分別超過50%、75%和99%[19]；2005年中國再生鋁產量約230萬t，占鋁總產量的比例則只有23%[20]。對于再生鋁原料，美國主要來自本國回收、并有大量出口，日本90%以上也來自本國回收，我國2/3左右要來自進口。2001年，全球再生鋁人均消費量為2kg；其中美國12.56kg，德國10.34kg，而我國則只有1.02kg，僅為世界人均消費量的50%[21,22]。近幾年，國內再生鋁工業雖有較大發展，但人均消費水平仍遠低于發達國家。
《中國再生金屬產業“十一五”及中長期發展規劃》中提出：至2010年再生鋁年產量要達到450萬t、占鋁總消費量的30%，一批大型再生金屬企業主要技術裝備和經濟技術指標要達到或接近國際先進水平，要建設10萬t以上再生鋁企業10家、1～10萬t 30家，至2020年再生鋁產量要達到700萬t、占全國鋁總消費量的40%。此前后還發布了《鋁工業產業發展政策》、《鋁工業發展專項規劃》及《鋁及鋁合金廢料》國家標準，2005年7月1日起取消了未鍛軋鋁合金出口關稅、2006年1月1日起又取消了1.5%的廢鋁進口關稅，國家對該產業明確扶持鼓勵。因此，國內再生鋁產業仍會有很大的發展空間。
2005年，有一定規模的新投產及在建產能已達100萬t左右。豐田貿易在長春和廣州新建的兩個再生鋁企業第一季度投產（產能為5萬t和3萬t），重慶中鋁5萬t產能擴建項目年中投產
[17]；長春通利鋁熔煉技術公司
發動機公司產能為1.2萬t，廣州捷士多產能為2.2萬t，商菱鋁業（昆山）產能將擴大到5萬t，浙江兄弟鋁業在上海建設的5萬t再生鋁項目已投產，浙江永康力士達投資的上海中榮產能為6萬t，上海新格也計劃將產能擴大到30萬t
[23]；中國鋁業作為我國最大的綜合鋁業公司投資10億元的20萬t青島再生鋁項目于2005年底開工建設
[23,24]，包頭鋁業與挪威愛鋁仕（Aluserv）共同投資的2萬t再生鋁項目在建設中，產能均為10萬t的河南三門峽天元再生鋁工程和河南輝龍再生鋁項目已先后招商
[24]。
從以上來看，我國的再生鋁工業已是一個蓬勃向上的朝陽產業，未來幾年國內的再生鋁產業必將會有一輪大的發展。也正因為如此，所以才更有必要對我國目前的再生鋁產業及其環境問題有一個十分清醒的認識。
5.2再生鋁工業與循環經濟
循環經濟，本質上是一種“資源—產品—再生資源”的反饋式閉環生態經濟，其基本原則是“減量化、再利用、再循環”（即3R原則）， 并應有小、中、大三個循環，其特征是“低開采、高利用、低排放”，同時又需要有相應的循環經濟技術作為支撐。
根據循環經濟理論，只有那些既有健全廢鋁原料采購渠道又有完善產品（深加工、精加工高附加值產品）銷售網絡，環保設施齊全、各類主要污染物（包括二惡英）都已經得到有效控制，生產過程產生的廢物絕大部已經得到高效循環利用并具有或接近國際先進水平的大型再生鋁企業，才算得上“循環經濟型企業”。
但目前國內再生鋁工業總體上還是粗放式生產，效率低下、資源和能源浪費嚴重，環境污染也極為嚴重，離“循環經濟”的基本要求還相差甚遠。對于多數再生鋁企業，有的盡管也存在一個內部“小循環”，但仍然只能算是“鋁”循環經濟產業鏈中的一個“節點”，稱其為“循環經濟型企業”未免顯得過于牽強。若只因為其生產原料是回收的廢鋁料，那么鋼鐵行業中的電爐煉鋼企業也應屬“循環經濟型企業”，甚至連廢品回收站也能算得上“循環經濟型企業”。
因此，國內絕大部分企業，恐怕還與真正的“循環經濟型企業”無緣。有的只是對可見煙粉塵進行了有效控制但肉眼不可的有機廢氣則污染嚴重，大量低檔初級產品出口，“產品輸出國外污染留在國內”，則無異于將資源和能源出口；這類生態經濟水平低下的再生鋁企業，有何“循環經濟”可言？
5.3再生鋁工業并不是“綠色產業”
再生鋁產業，應屬重污染工業，而不是“綠色產業”。業界之所以稱其“綠色”、“環保”，主要是對其生產過程中排放大量肉眼不可見的含二惡英有機物廢氣，含Pb、Cr、Cd、Cu、Zn、As等大量有毒有害金屬和二惡英劇毒成份的冶煉煙塵和鋁灰渣粉塵及其危害性認識不足或視而不見，對國內已十分嚴峻的環境形勢依然認識不足所致，況且這也只是相對于“長流程”原生鋁而言的。
相對于“長流程”，“短流程”再生鋁的確具有十分明顯的環保優勢，但仍應歸屬于重污染工業。就象鋼鐵行業的電爐煉鋼——同屬“短流程”，相對于“長流程”也可以大幅度節約能源（75%左右）、大幅度減少建設投資，各類主要污染物排放量也可以減少80%～90%，同樣具有十分明顯的環保優勢；但國人仍將其歸入“重污染工業”，鋼鐵行業內部也從不稱其為“綠色產業”，而只是將其歸入“短流程”。
5.4再生鋁企業不應再是“洋垃圾處理工廠”
隨著環保技術的發展，煙粉塵完全可以得到有效控制。對于有機廢氣，國外已有成熟經驗和大量的應用實例（如高溫焚燒、物理吸附、林德氣體公司Wasto專利噴槍噴氧技術[25]等），一些生產規模大的再生鋁企業采取“引進吸收”也完全有可能使有機廢氣得到有效控制。
隨著產業政策的貫徹落實、市場準入標準的提高和整個行業的結構性調整，以及今后產業集中度的提高和整個行業的技術進步，一大批“洋垃圾處理工廠”必將逐步實施關停并轉，而另一批規模較大并具有國際水平的“環境友好型”企業也將迅速崛起。因此，今后的再生鋁企業不會也不可能再是“洋垃圾處理工廠”。
2002年起我國已成為世界第一鋁生產和鋁消費大國，但我國的鋁礦資源占世界總儲量的比例則不足5%[26]、人均占有量只有世界平均水平的1/10、保有年限為世界平均水平的1/5[26]，按當前開采規模僅能保證13～16年[26,27]的開采需求，必須充分利用國外資源業界早已達成共識。大力發展再生鋁工業，就是為了能更好地充分利用國外資源；“垃圾是放錯了地方的資源”，大力發展再生鋁工業就是大力發展循環經濟，就是為了能夠實現我國鋁工業的可持續發展。這就要求，再生鋁企業除必須采用具有世界先進水平的生產工藝外還必須加大環保投入，尤其是含二惡英有機廢氣的治理；國內大中型企業應承擔起再生鋁資源研究、開發與應用的任務，在研究開發先進工藝技術、提高廢鋁資源回收效率和開拓再生鋁產品應用市場的同時，更要研究開發含二惡英有機廢氣的減排技術，使再生鋁企業成為真正的“環境友好型企業”和“循環經濟型企業”。
回顧過去、展望未來，今后中國的再生鋁企業將不會也不可能再是國外“洋垃圾的處理工廠”。
6、結束語
廢舊金屬再生利用，不僅是一支獨立產業，更是一項工業發展、經濟發展和社會發展戰略。隨著相關產業政策的出臺，我國的再生鋁工業必將逐步向著健康、有序的可持續方向發展。為此，我們都應該對再生鋁產業有一個全新的實事求是的正確認識：再生鋁工業不屬“綠色產業”，但也不會再是“處理洋垃圾”；大力發再生鋁工業，是我國發展循環經濟和實現鋁工業可持續發展的必然選擇。
由于目前國內再生鋁行業環境標準過于寬松（新標準尚未出臺），絕大部分企業（包括一些花園式特大型先進企業）都未設置有機廢氣凈化設施，已經造成了不程度的嚴重污染；再者，國外再生鋁工業也有逐步向中國轉移的趨勢。政府部門應鼓勵再生鋁產品的深加工、精加工，且應以內需為主，而不能也不應將“產品輸出國外污染留在國內”，不宜支持鋁合金錠等初級產品的外銷；國內的環境形勢已經十分嚴峻，有色金屬行業污染物排放標準應盡早盡快出臺，以適應“十一五”再生金屬工業的飛速發展。
注：①該文寫作過程中，曾得到本公司有色冶煉專家譚策衡等同志的熱誠指導和幫助，在此表示衷心感謝！
②含二惡英有機廢氣問題，筆者將另著文論述。
參考文獻
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