1、概述
铝，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、导热导电性能好、易加工、回收率高等诸多优良性能，已广泛用于交通运输、建筑、轻工包装、电气、电子、IT、冶金等诸多领域。而铝的生产主要有两大途径：一是铝矿生产电解铝，即原生铝工业，属“长流程”；二是用废铝料生产再生铝，即再生铝工业，属“短流程”。
对再生铝产业，目前有两种截然不同的观点：一是认为生产流程短、工艺简单，建设投资小、回收期短，原料为废铝、基本不消耗矿产资源，能耗少、污染物排放总量很小，认为属“绿色产业”、“环保工程”、“循环经济产业”；二是再生铝企业多而滥、规模偏小，环保设施简陋、形同虚设，“家家炼铝户户冒烟”，因为废铝原料多为进口，故又称其为“洋垃圾处理工厂”。但实际情况又如何呢？本文将根据再生铝的生产工艺及其环境问题谈一些个人看法。
2、再生铝工艺过程[1]
大致可以概括为：
废铝－－－ 预处理－－－ 熔化、精炼－－－浇铸－－－铝锭
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预处理：主要有拆解、破碎、除铁、分选、除杂、打包等。拆解，是指对报废的铝制品进行拆分，以去除与铝料连接的钢铁及其它金属件等；破碎，是指将大尺寸的废铝件加工（如切割、剪切）成符合一定要求的小尺寸料块；除铁，是指通过磁铁或磁选机将铁去除，以防止熔化时增铁；分选，是指按一定的要求对废铝进行分类并将非铝杂料（塑料、橡胶、其它废金属等）去除；除杂
[2]，是指通过一定的方法将附着在废铝表面的非铝物质（主要指有机物）去除，可以减少有机物脱除和熔化过程含有大量二恶英、氯苯、多氯联苯、三苯等有毒有害有机物和H
2S、NH
3等有毒有害无机气态污染物（以下称有机废气）的产生量；打包，是指将经上述处理后的废铝碎料压制成大块料，可以减少装炉次数、缩短装料时间、提高生产效率，同时还可以减少烧损、提高金属铝的回收效率。
熔化：是指将废铝料加热熔化成液态金属铝，主要
设备有反射炉、竖炉、电炉、回转炉等（坩埚炉属淘汰
设备），约80%～90%的再生铝都是反射炉熔炼的（4t以下属淘汰设备）。
精炼：是指去除铝液体中的杂质。去除非金属主要有过滤精炼、通气精炼、盐类精炼和真空精炼等，去除金属杂质主要有氧化精炼、氮化精炼、氯化精炼、冰晶石精炼和熔析-结晶法精炼等。过滤精炼，是指铝液体通过活性或惰性过滤材料的机械阻挡去除非金属夹杂物；通气精炼，是指向炉内通入Cl2、N2等以吸附非金属夹杂物并使之上浮从而达到去除目的；盐类精炼，是指通过盐类熔剂脱除气体和非金属夹杂物，常用盐类有冰晶石粉（Na3AlF6）及各类金属卤化物（如NaCl、KCl）等；真空精炼，是指在400～500Pa真空条件下脱除氢气。氧化精炼，是指借助选择性氧化将对氧亲和力大的金属杂质脱除，如脱除镁、锌、钙、锆等杂质；氮化精炼，是指利用氮能与钠、锂、镁、钛等杂质反应能生成稳定的氮化物而被脱除；氯化精炼（通入Cl2），是指利用杂质对氯的亲和力比铝大能生成较稳定的氯化物而被脱除，如镁、钠等；冰晶石精炼，是指利用冰晶石与杂质反应脱除镁等金属杂质；熔析-结晶精炼，是指借助于溶解度差异脱除金属杂质。
生产过程中将产生大量的铝渣、除尘铝灰（以下称铝灰渣），必须加以利用，如用于回收金属，生产冶金辅料、硫酸铝及碱式氯化铝水处理剂等。
3、生产过程中的环境问题
3.1预处理过程
拆解、破碎、除铁、分选、水洗、打包等预处理过程，一般不会产生特殊的环境问题；即使有筛分等（如振动筛）产生大量的粉尘，由于除尘技术的发展，这类污染物通常很容易控制。但对于易拉罐、牙膏皮、包装盒、铝线电缆、废机件等这类表面多附有油漆涂料、塑料、橡胶、石油类等有机物（一般为2%～5%、少数为5%～15%[3]）的废铝料，若不经预处理直接入炉，必将产生大量的有机废气；国内企业对这类有机废气未采取净化减排措施，不仅造成了肉眼不可见的严重污染，而且增加了烧损、降低了铝的回收效率（由于残碳量的增加铝回收率最大可降低4%[4]）、浪费了废铝资源。
对于附着在废铝表面的塑料、橡胶、油漆涂料、石油类等有机物，国外先进企业通常应采用热分解脱除；其加热温度取决于有机杂质的性质，可溶性油为230℃、矿物油为310℃、塑料为410℃、油漆为520℃[4]。有机杂质脱除，国外已有专门的去除涂层机（如加拿大Alcan的流化床除漆[2]）、干燥机（床）或脱除炉窑（如平流窑、逆流窑、回转窑、竖窑），既可以分批次脱除又可以连续式脱除，由此产生的有机废气（500～550℃）通过焚烧炉加热至850℃以上使之完全分解，可以避免二恶英的生成。
3.2熔化过程
铝是通过熔剂冶炼的。熔剂不仅能够保护金属铝减少氧化，还能利用其具有的润湿、吸附、溶解杂质特性和伴随产生的浮选作用，将固、气态夹杂物部分脱除，可以提高再生铝的质量和回收效率[1]。该过程主要有烟尘产生，采用布袋除尘器就可以达到很高的净化效率，其排放浓度一般可低于20mg/m3甚至10mg/m3（采用覆膜滤料）；因为烟尘中含有较高的有毒有害金属和二恶英剧毒成份，必须严格控制。
但对于无脱除有机杂质预处理的废铝料（国内普遍无此类预处理措施），熔化过程中产生大量的有机废气是不可避免的，因其肉眼不可见而常被忽略，国内业界对此尚无足够认识。
3.3精炼过程
为了提高产量和质量，精炼通常在专门精炼炉内进行。脱除非金属通气精炼，若通气为Cl2、烟气中含有Cl2成份是不可避免的；虽然效果最好[1]，但由于Cl2毒性大、且存在安全等问题，必须严格限制。通入含Cl2 5%～10%的惰性气体效果与通纯氯相近，但精炼时间较长[1]；应积极研究开发无毒精炼工艺，尤其是那些生产规模大、装备水平先进、经济效益较好的企业。氯化法脱除金属杂质与此大致相同，同样必须严格限制。
金属卤化物盐类精炼，一般不会有大量HCl、Cl2生成。冰晶石精炼将会生成少量的气态氟化物（如SiF4、HF等），但这类气态氟化物多吸附在烟尘颗粒上，经高效除尘器净化后其排放浓度已很低，一般不会造成大的环境污染。
3.4铝灰渣利用
其产生量与废铝原料、冶炼炉型、冶熔工艺、操作管理水平等关系很大，含铝量也取决于这些因素；如黑色铝渣含量一般为7%～35%、有时也可高达50%[5]，而白色铝渣（含有非炉内生成氧化物，如流槽氧化铝渣）通常为15%～80%[5]，其它杂质主要为溶剂盐类化合物和其它金属氧化物等。
铝灰渣利用工艺有很多[1]，如：白色铝渣中的高铝渣（流槽氧化渣、铸余渣、铝锭加工废渣）可作为原料直接入炉，一般白色铝渣可用硫酸处理生产硫酸铝；黑色铝渣经破碎、细磨、除铁、加水过滤后用于黑色冶金，过滤浓液经蒸发浓缩回收卤化物用作熔炼熔剂，也可以采用干法分别回收卤化物熔剂和高铝渣；废铝灰料经除铁后用硫酸处理可生成硫酸铝，也可以用盐酸溶解并经碱化、浓缩生产碱式氯化铝。
该生产过程主要有粉尘产生，硫酸铝、碱式氯化铝等生产过程有酸雾产生，同时还有一些废水产生，都必须严加控制。由于铝灰渣密度小，且有破碎、磨细、筛分等过程，粉尘产生环节较多，应采取完善的控制措施：首先要从源头控制，尽可能采取密闭措施；其次，除尘设计一定要千方百计提高粉尘的捕集效率和除尘效率，应最大限度减少其排放量。
3.5其它一般环境问题
SO2：熔炼炉主要为反射炉、为燃烧方式加热，为减少SO2排放量，应尽可能采用清洁燃料如天然气等；对于燃油、煤反射炉应采用低硫燃料，如采用轻柴油、低硫重油、低硫低灰份煤。对于SO2总量已经超标的地区和燃重油或煤的企业，应对反射炉进行改造并实施脱硫：增设燃烧炉对空气加热将“燃烧烟气加热”改为“热空气加热”；对这类气量不大的烟气脱硫，可采用投资和运行成本相对较低的双碱法或半干法。
NOx：燃烧烟气加热和热空气加热的反射炉，可采用低NOx燃烧方式；如低NOx烧嘴可使NOx产生量减少30%～70%，对燃煤采用分级低NOx燃烧技术也可使NOx产生量减少30%～50%。
余热利用：熔化、精炼、有机杂质脱除烟气温度都比较高，应采取有效措施利用其余热；这不仅能够减少能耗、降低生产成本，而且还可以减少矿物燃料燃烧产生的SO2、NOx等污染物的排放量。
3.6排放标准建议
对于毒性不大的预处理一般性粉尘，结合目前的除尘技术水平，其排放浓度限值可定为20mg/Nm3。对于炉窑烟尘和铝灰渣粉尘，因含多种有毒有害金属和二恶英剧毒成份、危害性极大，布袋除尘器应采用覆膜滤料，其排放限值可定为10mg/Nm3（欧盟标准为10mg/Nm3）。
由于二恶英毒性太大，发达国家大多制订了十分严格的排放标准，如日本新老污染源分别为1.0ng-TEQ/Nm3和5ng-TEQ/Nm3（同时对整个行业实行总量控制、全日本排放总量上限为11.8g-TEQ/a）[7]，英国为1.0ng-TEQ/Nm3，德国和欧盟均为0.1ng/Nm3。我国也在严格控制，危险废物焚烧（GB18484-2001）和生活垃圾焚烧（GB18485-2001）排放标准分别为0.5ng-TEQ/Nm3和1.0ng-TEQ/Nm3。为此，建议再生铝行业采用国外比较先进的排放标准，规定为1.0ng-TEQ/Nm3。
生产废水中也含有Pb、Cr、Cd、Cu、Zn、As等多种有毒有害金属成份，有的还会含有二恶英；因此，对这类生产性废水应尽最大可能做到“零排放”。对于排放废水，第一污染物排放浓度应要求“远低于现行国家排放标准”，因为污染物之间的协同作用或乘积作用将会使其危害急剧增大。
4、两种观点的由来
4.1“绿色产业”、“环保工程”、“循环经济产业”
原生铝生产，投资巨大（尤其是矿山）、回收期长，对矿产资源和能源依赖性高，流程长、工艺复杂，排放大量的污染物（烟粉尘、SO2、NOx、氟化物等大气污染物及各类废水、废渣），环境污染严重。与其相比，再生铝则有着无可比拟的诸多优势：①建设投资小、生产成本低、经济效益显著，单位产能建设投资可节约85%以上、生产成本可降低40%～50%[7,8]；②节约能源，其能耗只有原生铝的3%～6%[5,7,8]；③节约矿产资源，生产原料为回收的废杂铝，基本上不消耗矿产原料资源，可以缓解国内矿产资源紧张矛盾；④减少了环境污染，由于流程短、工艺简单，排放的各类污染物要比原生铝少得多得多，单位产量CO2温室气体排放量也可以减少90%以上[7,8]。
从循环经济理论来看，原生铝工业是一种单向流动的线性生产模式，即“资源—生产—消费—废物排放”，依靠的是高强度开采和消耗资（能）源，同时也极大地破坏了生态环境。而再生铝工业则将其生产活动组织成了一个“资源—生产—消费—再生资源”的反馈式闭环流程，每次循环损耗为3.5%～8.5%[9]，可以最大限度反复利用资源，实现“低开采、高利用、低排放”。大力发展再生产铝工业，有利于发展循环经济和逐步实现资源、经济、环境与社会的全面、协调与可持续发展。
正因为如此，业界才将再生铝工业称之为功在当代利在千秋、当代受益并惠及子孙的“绿色产业”、“环保工程”、“循环经济产业”，并称再生铝企业为“循环经济型企业”。
4.2“洋垃圾处理工厂”
目前国内再生铝企业多达2000余家，但年产量5万t以上的只有4家、1～5万t的有26家[10]，规模普遍偏小、工艺及装备落后、产品质量良莠不齐（铝建筑型材至少40%左右不合格[8]），上规模、上档次、能与国际先进水平接轨的占再生铝企业总数的比例不到3%[10]。
国内预处理分拣几乎全靠手工，只有极少数企业设有磁选线，废铝表面附着的大量有机物不经过预处理；约70%的再生铝是通过烧煤（部分烧焦炭）的反射炉熔炼的，30%左右是用相当于发达国家20世纪70年代燃油反射炉熔炼的[8]；采用“大锅炒灰”方式回收铝灰渣中的金属铝，回收率极低、金属铝浪费严重。职工素质低下，尤其是一些熔炼临时民工，对铝及铝合金的性质、熔炼原理及操作要点等一无所知，一些地方甚至出现了“专业队伍”“包炉”收取加费[11]。熔炼烧损达4%～12%，比国际水平平均高3.5%[8]；燃料油消耗平均95kg/t，比国际水平高30kg/t以上[8]（目前世界先进水平已达到40～50kg/t[12]）。
除正规大中企业外[11,13]，许多企业没有环保设施；有的虽有简陋设施，但形同虚设，“白天停产夜间生产”，“家家炼铝户户冒烟”，大量有机废气和含有多种有毒有害金属及二恶英剧毒成份的熔炼烟尘及铝灰渣粉尘排入大气，对周边地区造成了极为严重的环境污染。
国内废铝资源不足，生产原料多来自进口（2004年国内回收70万t[14]、进口120万t[15]，2005年国内回收85万t[16]、进口约180万t[17]）；为此，人们已习惯将环保设施不健全的再生铝企业称之为“洋垃圾处理工厂”。
5、对再生铝工业的认识
5.1行业发展趋势
2005年全球再生铝产量约1620万t，占总铝产量的比例在45%左右[18]；其中美国为55%、法国为35%、英国为42%，德国、意大利和日本分别超过50%、75%和99%[19]；2005年中国再生铝产量约230万t，占铝总产量的比例则只有23%[20]。对于再生铝原料，美国主要来自本国回收、并有大量出口，日本90%以上也来自本国回收，我国2/3左右要来自进口。2001年，全球再生铝人均消费量为2kg；其中美国12.56kg，德国10.34kg，而我国则只有1.02kg，仅为世界人均消费量的50%[21,22]。近几年，国内再生铝工业虽有较大发展，但人均消费水平仍远低于发达国家。
《中国再生金属产业“十一五”及中长期发展规划》中提出：至2010年再生铝年产量要达到450万t、占铝总消费量的30%，一批大型再生金属企业主要技术装备和经济技术指标要达到或接近国际先进水平，要建设10万t以上再生铝企业10家、1～10万t 30家，至2020年再生铝产量要达到700万t、占全国铝总消费量的40%。此前后还发布了《铝工业产业发展政策》、《铝工业发展专项规划》及《铝及铝合金废料》国家标准，2005年7月1日起取消了未锻轧铝合金出口关税、2006年1月1日起又取消了1.5%的废铝进口关税，国家对该产业明确扶持鼓励。因此，国内再生铝产业仍会有很大的发展空间。
2005年，有一定规模的新投产及在建产能已达100万t左右。丰田贸易在长春和广州新建的两个再生铝企业第一季度投产（产能为5万t和3万t），重庆中铝5万t产能扩建项目年中投产
[17]；长春通利铝熔炼技术公司
发动机公司产能为1.2万t，广州捷士多产能为2.2万t，商菱铝业（昆山）产能将扩大到5万t，浙江兄弟铝业在上海建设的5万t再生铝项目已投产，浙江永康力士达投资的上海中荣产能为6万t，上海新格也计划将产能扩大到30万t
[23]；中国铝业作为我国最大的综合铝业公司投资10亿元的20万t青岛再生铝项目于2005年底开工建设
[23,24]，包头铝业与挪威爱铝仕（Aluserv）共同投资的2万t再生铝项目在建设中，产能均为10万t的河南三门峡天元再生铝工程和河南辉龙再生铝项目已先后招商
[24]。
从以上来看，我国的再生铝工业已是一个蓬勃向上的朝阳产业，未来几年国内的再生铝产业必将会有一轮大的发展。也正因为如此，所以才更有必要对我国目前的再生铝产业及其环境问题有一个十分清醒的认识。
5.2再生铝工业与循环经济
循环经济，本质上是一种“资源—产品—再生资源”的反馈式闭环生态经济，其基本原则是“减量化、再利用、再循环”（即3R原则）， 并应有小、中、大三个循环，其特征是“低开采、高利用、低排放”，同时又需要有相应的循环经济技术作为支撑。
根据循环经济理论，只有那些既有健全废铝原料采购渠道又有完善产品（深加工、精加工高附加值产品）销售网络，环保设施齐全、各类主要污染物（包括二恶英）都已经得到有效控制，生产过程产生的废物绝大部已经得到高效循环利用并具有或接近国际先进水平的大型再生铝企业，才算得上“循环经济型企业”。
但目前国内再生铝工业总体上还是粗放式生产，效率低下、资源和能源浪费严重，环境污染也极为严重，离“循环经济”的基本要求还相差甚远。对于多数再生铝企业，有的尽管也存在一个内部“小循环”，但仍然只能算是“铝”循环经济产业链中的一个“节点”，称其为“循环经济型企业”未免显得过于牵强。若只因为其生产原料是回收的废铝料，那么钢铁行业中的电炉炼钢企业也应属“循环经济型企业”，甚至连废品回收站也能算得上“循环经济型企业”。
因此，国内绝大部分企业，恐怕还与真正的“循环经济型企业”无缘。有的只是对可见烟粉尘进行了有效控制但肉眼不可的有机废气则污染严重，大量低档初级产品出口，“产品输出国外污染留在国内”，则无异于将资源和能源出口；这类生态经济水平低下的再生铝企业，有何“循环经济”可言？
5.3再生铝工业并不是“绿色产业”
再生铝产业，应属重污染工业，而不是“绿色产业”。业界之所以称其“绿色”、“环保”，主要是对其生产过程中排放大量肉眼不可见的含二恶英有机物废气，含Pb、Cr、Cd、Cu、Zn、As等大量有毒有害金属和二恶英剧毒成份的冶炼烟尘和铝灰渣粉尘及其危害性认识不足或视而不见，对国内已十分严峻的环境形势依然认识不足所致，况且这也只是相对于“长流程”原生铝而言的。
相对于“长流程”，“短流程”再生铝的确具有十分明显的环保优势，但仍应归属于重污染工业。就象钢铁行业的电炉炼钢——同属“短流程”，相对于“长流程”也可以大幅度节约能源（75%左右）、大幅度减少建设投资，各类主要污染物排放量也可以减少80%～90%，同样具有十分明显的环保优势；但国人仍将其归入“重污染工业”，钢铁行业内部也从不称其为“绿色产业”，而只是将其归入“短流程”。
5.4再生铝企业不应再是“洋垃圾处理工厂”
随着环保技术的发展，烟粉尘完全可以得到有效控制。对于有机废气，国外已有成熟经验和大量的应用实例（如高温焚烧、物理吸附、林德气体公司Wasto专利喷枪喷氧技术[25]等），一些生产规模大的再生铝企业采取“引进吸收”也完全有可能使有机废气得到有效控制。
随着产业政策的贯彻落实、市场准入标准的提高和整个行业的结构性调整，以及今后产业集中度的提高和整个行业的技术进步，一大批“洋垃圾处理工厂”必将逐步实施关停并转，而另一批规模较大并具有国际水平的“环境友好型”企业也将迅速崛起。因此，今后的再生铝企业不会也不可能再是“洋垃圾处理工厂”。
2002年起我国已成为世界第一铝生产和铝消费大国，但我国的铝矿资源占世界总储量的比例则不足5%[26]、人均占有量只有世界平均水平的1/10、保有年限为世界平均水平的1/5[26]，按当前开采规模仅能保证13～16年[26,27]的开采需求，必须充分利用国外资源业界早已达成共识。大力发展再生铝工业，就是为了能更好地充分利用国外资源；“垃圾是放错了地方的资源”，大力发展再生铝工业就是大力发展循环经济，就是为了能够实现我国铝工业的可持续发展。这就要求，再生铝企业除必须采用具有世界先进水平的生产工艺外还必须加大环保投入，尤其是含二恶英有机废气的治理；国内大中型企业应承担起再生铝资源研究、开发与应用的任务，在研究开发先进工艺技术、提高废铝资源回收效率和开拓再生铝产品应用市场的同时，更要研究开发含二恶英有机废气的减排技术，使再生铝企业成为真正的“环境友好型企业”和“循环经济型企业”。
回顾过去、展望未来，今后中国的再生铝企业将不会也不可能再是国外“洋垃圾的处理工厂”。
6、结束语
废旧金属再生利用，不仅是一支独立产业，更是一项工业发展、经济发展和社会发展战略。随着相关产业政策的出台，我国的再生铝工业必将逐步向着健康、有序的可持续方向发展。为此，我们都应该对再生铝产业有一个全新的实事求是的正确认识：再生铝工业不属“绿色产业”，但也不会再是“处理洋垃圾”；大力发再生铝工业，是我国发展循环经济和实现铝工业可持续发展的必然选择。
由于目前国内再生铝行业环境标准过于宽松（新标准尚未出台），绝大部分企业（包括一些花园式特大型先进企业）都未设置有机废气净化设施，已经造成了不程度的严重污染；再者，国外再生铝工业也有逐步向中国转移的趋势。政府部门应鼓励再生铝产品的深加工、精加工，且应以内需为主，而不能也不应将“产品输出国外污染留在国内”，不宜支持铝合金锭等初级产品的外销；国内的环境形势已经十分严峻，有色金属行业污染物排放标准应尽早尽快出台，以适应“十一五”再生金属工业的飞速发展。
注：①该文写作过程中，曾得到本公司有色冶炼专家谭策衡等同志的热诚指导和帮助，在此表示衷心感谢！
②含二恶英有机废气问题，笔者将另著文论述。
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