探究电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术

史海林

青海省投资集团有限公司   青海，西宁市   810000

摘要：电解铝生产过程中，必然会产生各种废渣等固体废弃物，这类废渣废弃物的成分构成较为复杂化，并且其污染性、危害性等也较为明显，因此必须经过无害化处置后才可排出，将环境等造成的不良影响降到最低。电解铝企业需重视研究无害化处理技术，同时基于实际生产与大修过程选择合理的无害化处置方法，由此推动企业的健康可持续性发展。基于此，本文重点分析了电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术。

关键词：电解铝；固体废物；大修废渣

一、电解铝生产与大修现状

电解铝工业在社会经济发展中发挥出了重要助力作用，积极推动社会经济发展之时，生产过程中也可能会产生各种固体废弃物。原铝生产时，大修电解槽产生的废渣，是电解铝工业较为典型的固体废弃物之一。在我国修订的《国家危险废物名录》中明确将其定义为危险废物。在相当长的一段时期，由于对大修渣无害化处理技术研究工作滞后，多数电解铝厂采用露天堆放或固定渣场填埋的方法处置大修渣，给当地的自然环境和人类健康带来了较大的危害。铝电解槽大修时产生的大修渣由于具有毒性，是全球铝冶炼厂目前面临的最大环境废物管理挑战之一。国际铝业协会称，2019年全球原铝生产过程中产生了160万吨大修渣，使其成为铝行业继赤泥之后产生的第二大废物[1]。

进入21世纪以来，我国电解铝工业得到迅猛发展，2017年我国电解铝产量达到3227万吨，产能已突破4000万吨，连续位居世界第一，产量占世界总量的57%。与此同时，电解铝工业的环境污染问题已受到国家、行业和社会的高度关注。大修渣是电解铝生产过程排放的典型有害固体废弃物，平均每生产一吨电解铝，会产生20-30kg大修渣，年排放总量达上百万吨。由于大修渣含有毒性较高的可溶氟化物和氰化物，如不妥善处置，会随雨水混入江河、渗入地下污染地表水源、地下水和土壤，对周围生态环境、人类健康及动植物生长造成很大危害。2016年3月，国家环保部新的《国家危险废物名录》（2016环保部令第39号）已明确规定，铝电解槽大修渣属于T类工业危险废物。大修渣无害化资源化处理，已成为电解铝行业亟待解决的重大难题之一。

二、固体废物大修废渣的成因及危害

电解金属的生产方式在金属生产中具有举足轻重的地位，其不仅生产效率较高，而且生产过程与其他方法相比要相对绿色许多。除此之外，电解铝的生产方式是金属铝的主要生产方法，其原理是：用电解溶液在氧化铝中完成铝的元素电解。电解液中添加剂的主要成分是氟化盐。除参与电解槽的电解过程外，部分氟盐直接被电解槽内衬吸收。据业内统计，在1t铝的生产过程中，会有5~6kg的氟被电解槽吸收。经过以上分析，得出检修废渣主要是电解铝厂电解槽检修形成的，废渣中含有大量的氟。电解铝厂的生产能力为20万吨时，相应的废渣可高达6000吨，对周围环境造成严重威胁。从长远来看，势必造成水库地下水和水源的污染，这也是铝厂周边水污染严重的主要原因。

三、工业固体废弃物的常规处理方式

固体废物的产生往往伴随着工业生产的出现，这是我们国家许多行业生产制造中所遇到的不可避免地问题，因此对这些有害物质或无用废料进行绿色的处理就成为了当今行业应该重视的事情之一。目前，固体废物的处理方法主要有：（1）对固体废物进行处理前的预处理，对固体废物进行集中处理，采用粉碎、压缩等方法，以满足一定的处理要求（2）物理方法（3）化学处理（4）最终处理。根据其性质和材料的差异，固体废物往往没有固定的处理方法，填埋、焚烧、海洋废弃物等是常用的处理方法[2]。

四、电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术应用

（一）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。

（二）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。

（三）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

[3]。

结语

综上所述，社会经济发展水平不断提高，国内的工业生产领域中出现了诸多生产方式的转变，有效结合了各种资源和生产活动，并且也创新出了各种生产资源。现如今，我国的电解铝生产方法获得了较为广泛化的应用，并且技术工艺和生产水平等得到了极大提高。在正式生产之时，固体废弃物、大修废渣等包含的危害物质较多，不仅如此，其实际构成成分也较为复杂化，一旦处理不恰当，则可能导致出现严重的不良后果。进行技术研发之时，需明确废弃物和大修废渣的潜在危害，同时确定其具体的构成物质，客观分析废弃物中的化学物质，并且客观分析其中包含的各种化学性质，令无害化处理理念充分融入到这一技术，有效净化及处理各种有毒有害类的物质，进而逐步实现保护环境的最终目的。

参考文献：

[1]李伟. 电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术研究[J]. 中国高新科技,2022,(12):142-144.

[2]金翔. 论电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术[J]. 世界有色金属,2020,(21):145-146.

[3]郭志华. 电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术[J]. 冶金与材料,2018,38(05):133+135.