电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术

吕毅

新疆众和股份有限公司 新疆乌鲁木齐 830013

摘要：随着铝电解工艺的发展和环保工作的推进，如何有效处理电解铝生产中的废弃物及大修渣也被提上日程。大修渣成分复杂，含有大量有害物质，常规的处理方法会对环境造成很大的污染，因此，如何对其进行无害化处理是近年来电解铝行业的主要研究方向。

关键词：电解铝；固体废物；大修废渣；无害化处置

在电解铝生产和大修过程中，会产生大量的废渣等固体废物，这些废渣不仅成分复杂，而且具有很强的污染性及危害性，必须经无害化处理后才能排放，防止污染环境。因此，电解铝企业应加强无害化处理技术的研究，根据实际生产和大修情况，合理选择相应的无害化处置方式，实现企业的可持续发展。本文分析了电解铝生产固体废物大修废渣的无害化处置技术。

一、在处理电解铝生产中固体废物时需考虑的问题

1、废物处理站的选址问题。废物处理站的选址较重要，其与后期固废处理带来的环境影响有直接联系。合理的选址能降低对周边环境带来的伤害，而且其运营成本也将会随之减少。所以处理站的选址是十分重要的环节，项目管理者必须严格对待其中的每一个步骤，并在实施中提出合理建议。对于废物处理站地址的选择，可从以下方面考虑：通过对区域的气候风向进行记录分析，把站点建在区域下风口处。并且一定要把废物处理站建在水源下游，这样才不会对上游水源造成影响；或在废物处理站方圆五百米进行规划，迁离在这个范围内的居民楼等。在建设废物处理站时也要遵守政府的规划要求，根据市政规划和环保基本要求来选址。

2、电解铝残渣处理造成的环境影响。要想处理好电解铝生产中遗留的残渣，必须明确项目的规模，这样才能在之后的工作中减少失误。并且项目管理者要对实际情况有着详细地了解，及时对废物处理站建设中的问题作出正确判断。项目管理者在对整体工程进行分析后，需采取有效措施来节约成本，对处理电解铝废渣的环节进行简化。但若项目管理者对电解铝的废渣处理不够重视，会在后期工作决策中出现失误，这将会造成严重的浪费，电解铝废渣的处理工作也会因此受到冲击。

3、项目应用流程和工艺对环境的影响。在处理电解铝废渣时，工作人员可从多方面考虑，其中最重要的是电解铝废渣的无害化处理技术。电解铝残渣的科学处理非常重要，这与我国当前的低碳环保战略相契合。工作人员要切实负起责任，保证出水口流出的水质达到污水处理的标准。在对电解铝残渣进行处理排放时，工作人员要进行反复地分析和抽样检验，避免含有大量有害物质的残渣流入大自然。只有在电解铝残渣处理中完成上述工作，才能明确其对环境造成的影响，然后工作人员再根据这些信息进行处理，使无害化处置技术能稳定地发展下去。

二、固体废物大修废渣的成因及危害

电解铝生产是金属铝的主要生产办法，其原理是：用电解溶液在氧化铝中完成单质铝电解。电解溶液中的添加剂主要成分为氟化盐，氟化盐除参与到电解槽的电解过程，还有一部分直接被电解槽衬里所吸附。据行业内统计数据显示，在1t铝的生产中，会有5～6kg的氟被电解槽所吸附。由此可见，大修废渣主要由电解铝厂电解槽的大修形成，废渣中含有很多的氟。当电解铝厂产能为20万t时，相应的废渣可高达6000t，这严重威胁着周围的环境，长此以往难免会引起地下水及蓄水池内水源的污染，这也是铝厂周边严重水污染的主要原因。

三、工业固体废弃物的常规处理方式

固体废物的发生常伴随着工业生产。目前，固体废物的处理办法有：①固体废物处理前的预处理，采用粉碎、压缩等手段对固体废物进行集中处理，使其满足一定的处理要求。②物理法处理方式。③化学法处理方式。④最终处理方式。固体废弃物根据其性质及材料的差异，往往无固定的处理方式，填埋、焚烧、海洋丢弃等是常见的处理方法。

四、固体废物及大修废渣的无害化处理

在处理电解质残渣时，要注意大型电解槽的维护。因电解质处于长期运行状态中，在对其替换内衬时会产生大量残渣。电解铝生产约3%，浸出液中可溶性氟浓度的保持质量可到达1000mg/L以上，远远超出了工业废物排放的标准。而且其中含有大量的氰化物，会对人体机能造成很大的损伤。大修炉渣主要是耐火砖和阴极炭块，目前还无可供参考的无害化处理案例。阴极炭块浮选酸洗工艺可用于回收碳和氟化钠，宁夏的企业曾用耐火砖来稳定石灰石的固化，将其作为一般的固体废物处理，这一形式在国内已开展逐步推广。

五、电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术应用

1、无害化处置技术

1)无酸湿法处理工艺。这种技术可归类为湿法处置技术，它能实现对大修废渣的无害化处理，目前已受到多家企业的试用。需先把残留的废渣全部磨成粉末，然后取少量的样本进行氰含量化验，将磨好的粉末全部倒入混料机中，加入次氯酸钙粉后进行搅拌，然后往混料机中加入适量的水，以此达到除掉废渣中氰化物的目的。最后工作人员滴入强氧化钙溶液，通过化学反应消除其中的氟化物，将废渣转变为不含有害物质的沉淀物。

2)回转窑炭烧工艺。该工艺可将大修渣中95%的优化物质转化为稳定的固化物，其主要流程为：将大修渣进行粉碎研磨，加入粉煤炭与石灰石，通过调节其配合比例，制成混合性粉末。将粉末放入回转窑中进行高温焙烧，经一定时间后，大修渣中的氟化物转变为性能稳定的化合物，实现对大修渣的无害化处理。该技术生成的砖或固化物可用来铺路或用到建设工程，前景广泛。

3)浮选+物理化学处理工艺。采用物理化学技术与浮选技术相结合的方式来对生产固体废弃物及大修废渣进行无害化处置是应用较广泛的一种处理方法，其能有效回收生产固体废弃物及大修废渣中所含的电解质成分和碳粉。其中碳粉在经浮选回收后能用于阳极保护环及高强度炭砖的生产加工，而通过物理及化学方法的综合运用可实现对电解质的有效回收，并可将其作为脱氧剂及硅砖的加工原料。在生产实践中，应先细磨生产固体废弃物及大修废渣，之后才能分别通过浮选工艺及物理化学工艺将炭粒和电解质分离。在对废旧电解槽阳极进行无害化处置时，可将其分别浸泡在碱性及酸性溶液中进行提纯处理；而在对废旧防渗材料及保温砖等固体废弃物进行处理时，则可不经浸泡直接回收处理。通过应用该技术能有效防止在浮选处理中产生废水，并可对98%左右的生产固体废弃物及大修废渣进行回收利用。

4)水泥厂协同处置。采用专业危险废物转化器、单元修补渣入水泥厂，处置危险废物运行资质，选用新型干式水泥窑进行大修渣的配合。经过第一批设备和其他危险废物组成的大修渣，再参加新型干法水泥窑焙烧，新型干法水泥窑具有广阔的空间和热场，加工温度高，炉膛火焰温度高达1650～1800℃。在HF和CaO的烧成过程中，对炉渣氟化物、氟化铝Al₂O₃与铝酸钙水泥熟料窑进行煅烧，熟料窑中约90～95%F元素，其余元素在炉内灰渣Ca₂～F₂的冷凝循环方式下，很少排放。这种方法类似于自建回转窑处理的原理，但合作处理企业将建立完整的防污染设备，无需建立相关的处理设备。

2、应用实践。以某大型电解铝企业为例，该企业拥有大型中心点冲裁被及阳极预焙阳极，电解铝的年生产能力达到了20万t。该电解铝企业在生产及大修中会产生大量的固体废弃物和大修废渣，存在较大的环境污染风险。该电解铝企业根据其实际情况采用协同无害化处置技术，通过矿渣水泥窑对大修矿渣及固体废弃物进行无害化处理和循环利用，不仅减少了对环境的污染，而且减少了资源浪费，提高了资源利用率，推动了企业生产经营活动的环境友好型发展。

参考文献：

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[3]李律欣.电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术[J].环境科学导刊,2020(06).