淺析電解鋁行業(yè)污染與防治

傅雄+王一寧

摘 要：通過(guò)分析電解鋁工業(yè)原鋁生產(chǎn)工藝，重點(diǎn)闡述了廢氣、廢渣兩類污染因素及治理技術(shù)，總結(jié)了電解鋁行業(yè)存在的問(wèn)題，并給出了相關(guān)建議，為電解鋁行業(yè)的環(huán)境管理提供了依據(jù)和參考。

關(guān)鍵詞：電解鋁；污染；廢氣；廢渣

中圖分類號(hào)：X781.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.121

我國(guó)自2001年成為世界第一原鋁生產(chǎn)大國(guó)以來(lái)，電解鋁產(chǎn)量在13 年內(nèi)穩(wěn)居世界第一。目前，全國(guó)生產(chǎn)電解鋁的省份多達(dá)22個(gè)，其中河南省電解鋁年產(chǎn)量超過(guò)4×106 t，排名第一。另外，青海、內(nèi)蒙古、甘肅、山東、陜西等省份的年產(chǎn)量也在1×106 t以上。電解鋁行業(yè)是典型的污染高、能耗高的行業(yè)。為此，企業(yè)在發(fā)展的同時(shí)，要十分重視污染防治問(wèn)題。

1 電解鋁產(chǎn)能分布

根據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的2014-01—02電解鋁產(chǎn)能分布來(lái)看，西北地區(qū)5個(gè)省和自治區(qū)占到46%，西部地區(qū)占到21%，中東部地區(qū)占到33%，2014年全國(guó)電解鋁產(chǎn)能分布情況如表1所示。由表1可知，電解鋁產(chǎn)能分布逐漸向西北部轉(zhuǎn)移。

2 電解鋁生產(chǎn)工藝

3 電解鋁產(chǎn)污及治理技術(shù)

3.1 廢氣污染及治理技術(shù)

3.1.1 廢氣污染物

3.1.1.1 工藝廢氣

所謂“工藝廢氣”，是指電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中電解槽煙氣，其主要污染物為二氧化硫、粉塵和氟化物。

3.1.1.2 鍋爐廢氣

鍋爐廢氣是電解鋁行業(yè)的另一個(gè)主要大氣污染源，廢氣中主要污染物是二氧化硫、氮氧化物和煙塵。

3.1.2 廢氣污染治理技術(shù)

3.1.2.1 工藝廢氣治理技術(shù)

工藝廢氣基本上都采用氧化鋁干法凈化回收技術(shù)治理。煙氣經(jīng)密閉排煙罩集氣后，由管道引入袋式除塵器前部的反應(yīng)器，煙氣中的HF 被反應(yīng)器中的氧化鋁吸附下來(lái)，并在其表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氟化鋁，凈化后的煙氣由排氣筒排放。

3.1.2.2 鍋爐煙氣治理技術(shù)

對(duì)于鍋爐煙氣的防治，主要采用電除塵、煙氣脫硫、脫硝三種手段。

3.1.2.2.1 電除塵

在高壓靜電場(chǎng)條件下，含塵氣體被電分離。此時(shí)，塵粒與負(fù)離子結(jié)合并向陽(yáng)極表面放電，進(jìn)而發(fā)生沉積，煙氣得以凈化。目前，我國(guó)電站鍋爐煙氣中煙塵大多使用電除塵去除，除塵率可達(dá)99%以上。

3.1.2.2.2 煙氣脫硫

煙氣中的二氧化硫通過(guò)石灰乳濁液進(jìn)行吸收，發(fā)生反應(yīng)生成石膏，煙氣脫硫效率高達(dá)90%. 因此，它成為目前使用最多的技術(shù)。

3.1.2.2.3 煙氣脫硝

氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，被還原為氮?dú)?，從而達(dá)到氮氧化物去除目的。目前，脫硝技術(shù)有酸、堿吸收法，選擇性催化還原法，離子體活化法等。

3.2 固廢污染及治理技術(shù)

3.2.1 固體廢物

電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物主要為大修渣、浮渣及殘陽(yáng)極等。

3.2.1.1 大修渣

大修渣的產(chǎn)生量約為電解鋁產(chǎn)量的3%，主要由廢陰極炭塊、陰極糊、沉積物、耐火磚、保溫磚等組成。大修渣屬于危險(xiǎn)廢物。

3.2.1.2 浮渣

浮渣主要是指鋁灰鋁渣。該產(chǎn)物主要由電解過(guò)程中產(chǎn)生，由過(guò)程中未參加反應(yīng)的原料組成。鋁灰鋁渣的產(chǎn)生量占回收鋁產(chǎn)量的8%～10%。該產(chǎn)物也屬于危險(xiǎn)廢物。

3.2.1.3 殘陽(yáng)極

在鋁電解的電化學(xué)反應(yīng)中，碳素陽(yáng)極因與氧氣反應(yīng)而不斷消耗。因此，為確保反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，需要定期更換預(yù)焙陽(yáng)極塊進(jìn)行補(bǔ)充，而更換下來(lái)的殘陽(yáng)極上附著著陽(yáng)極泥，屬于危險(xiǎn)廢物。

3.2.2 固廢污染治理技術(shù)

3.2.2.1 大修渣治理技術(shù)

大修渣的無(wú)害化處置利用案例并不多。大修渣陰極炭塊可采用浮選酸浸工藝回收碳素和氟化鈉，寧夏有成功的案例；大修渣耐火磚可用石灰石固化穩(wěn)定化后當(dāng)一般固體廢物處理，河南省電解鋁企業(yè)大多采用此方法進(jìn)行無(wú)害化處理。

3.2.2.2 渣治理技術(shù)

目前，浮渣的回收和利用技術(shù)已相當(dāng)成熟，不同的工藝回收方法不斷涌現(xiàn)，并帶來(lái)了較好的效益。鋁的回收利用方法有鐵鍋炒灰法、重選法、傾動(dòng)回轉(zhuǎn)窯法、電選法、離心法及壓榨回收法。氧化鋁回收利用常采用酸浸法和酸堿雙浸法。

3.2.2.3 極治理技術(shù)

殘陽(yáng)極通過(guò)拋丸及壓脫處理后，再經(jīng)殘極清理站清理，清理下的電解質(zhì)破碎至10 mm以下返回電解槽使用。經(jīng)壓脫機(jī)壓下的殘極炭塊返回碳素車間作為陽(yáng)極生產(chǎn)配料，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

4 電解鋁行業(yè)存在的問(wèn)題

4.1 能源消耗高，清潔生產(chǎn)水平低

雖然鋁行業(yè)冶煉技術(shù)經(jīng)歷了多年的革新和技術(shù)升級(jí)，但目前鋁冶煉仍然是高能耗行業(yè)?！肚鍧嵣a(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 電解鋁業(yè)》（HJT 187-2006）明確了該行業(yè)的清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中還對(duì)污染物產(chǎn)生指標(biāo)、資源能源利用指標(biāo)和廢物回收利用指標(biāo)進(jìn)行了量化。但目前全國(guó)能達(dá)到清潔生產(chǎn)水平的企業(yè)并不多，特別是老企業(yè)離實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)差距甚遠(yuǎn)。

4.2 污染防治意識(shí)和水平層次不齊

目前，一些新建的項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段就配套了干法凈化回收技術(shù)治理含氟廢氣，一些正在運(yùn)行的企業(yè)對(duì)原有尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了污染物達(dá)標(biāo)排放，但大多數(shù)企業(yè)廢氣無(wú)法達(dá)標(biāo)排放，對(duì)于殘陽(yáng)極、廢陰極炭塊和大修渣都沒(méi)有進(jìn)行無(wú)害化處置或綜合利用?？傮w上，新老項(xiàng)目之間、東西區(qū)域之間、不同投資企業(yè)之間污染防治意識(shí)和水平層次不齊。

4.3 污染防治重廢氣輕廢渣

目前，電解鋁行業(yè)產(chǎn)生的固體廢物，企業(yè)和環(huán)保部門均重視仍然不夠。電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物中都含有大量的氟化物，此類廢物如果采取隨意堆放或簡(jiǎn)易填埋，均會(huì)嚴(yán)重污染周圍土壤和地下水。

5 有關(guān)建議

5.1 嚴(yán)格行業(yè)準(zhǔn)入，加快淘汰落后產(chǎn)能

我國(guó)目前電解鋁產(chǎn)能過(guò)剩，利潤(rùn)快速下滑，“邊際效應(yīng)”開(kāi)始凸顯，因此應(yīng)該嚴(yán)格行業(yè)準(zhǔn)入，取消“區(qū)域差別化政策”，加快淘汰落后產(chǎn)能，特別是落后污染防治措施。

5.2 嚴(yán)把污染防治關(guān)口，加大污染防治力度

允許建設(shè)的項(xiàng)目，應(yīng)從環(huán)評(píng)審批階段嚴(yán)格審批要求——在重視廢氣治理措施的同時(shí)，重視廢水、廢渣的污染防治措施要求，確保及環(huán)保投資到位，污染防治技術(shù)到位。

5.3 重點(diǎn)投入節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)技術(shù)突破

電解鋁工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)仍具潛力，電解鋁企業(yè)應(yīng)積極研發(fā)，國(guó)家應(yīng)積極支持，力爭(zhēng)在“低溫低電壓鋁電解新技術(shù)”“鋁渣綜合利用技術(shù)”“智能化鋁電解槽技術(shù)”方面取得重大突破，從而降低噸鋁耗電量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)固體廢物的全部綜合利用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王巖，電解鋁供電系統(tǒng)的節(jié)能措施[J]. 世界有色金屬，2011（03）：70-71.

[2] 陳利生，徐征，黃卉，等. 電解鋁業(yè)清潔生產(chǎn)案例分析及對(duì)策[J]. 昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2013（01） ：21-25.

〔編輯：胡雪飛〕