鋁產(chǎn)業(yè)及其廢物的處理

齊 川

（沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究有限公司，遼寧 沈陽 110001）

近些年間我國氧化鋁產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能增長極快，各地也在上馬新的氧化鋁項(xiàng)目。在此過程中。氧化鋁的生產(chǎn)消耗了大量的水資源，同時(shí)我國又是一個(gè)水資源匱乏的國家，因此降低廢水排放量、緩解水污染局勢(shì)，不斷提升廢水利用率是目前鋁產(chǎn)業(yè)廢物處理中重要的科學(xué)發(fā)展手段。

1 鋁和氧化鋁的基本性質(zhì)

1.1 鋁

鋁的元素符號(hào)為Al，是一種具有延展性的輕金屬。在干燥空氣中，其表面會(huì)立即形成約50埃的致密氧化膜，使鋁不會(huì)進(jìn)一步氧化而耐水；鋁具有雙性，既能夠輕易的溶于強(qiáng)堿，又能夠溶于稀酸。

1.2 氧化鋁

Al2O3，稱為三氧化二鋁，分子量為101.96，一般稱為“鋁氧”，是一種白色無定型粉末狀物，俗稱礬土。

氧化鋁是將鋁礬土原料通過化學(xué)方式處理，除去其中的硅、鐵、鈦等氧化物而制成，Al2O3的含量通常在99%以上。礦相是由40%～76%的Y-Al2O3與24%～60%的-Al2O3組成。Y-Al2O3于950℃～1200℃可以轉(zhuǎn)化為-Al2O3（剛玉）。

2 氧化鋁廢物排放

2.1 氧化鋁廢水的來源和特征

按照氧化鋁生產(chǎn)工藝的區(qū)別，氧化鋁產(chǎn)業(yè)形成的廢水來源也存在著不小的差異。主要是由赤泥沉降分離洗滌過程中的設(shè)備溢流、蒸發(fā)壞水、設(shè)備冷卻水、循環(huán)水系統(tǒng)的反沖洗水以及各個(gè)車間之中的清洗地坪用水等等。

氧化鋁生產(chǎn)廢水具有以下特征：高溫、高堿、高懸浮物。按照實(shí)際運(yùn)行中得到的測試數(shù)值，氧化鋁生產(chǎn)廢水的水溫在夏季可以達(dá)到42℃～45℃，冬季溫度較低；氧化鋁生產(chǎn)廢水的pH值一般在9～11之間，高的可達(dá)12，具有強(qiáng)堿性；氧化鋁生產(chǎn)廢水中的懸浮物含量一般在400mg/l～600mg/l之間，最高可達(dá)1500mg/l。因?yàn)檠趸X生產(chǎn)廢水的這幾個(gè)特征，在其處理過程中會(huì)存在較大的難度，并且在氧化鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中各個(gè)階段的用水量會(huì)發(fā)生較大的變化，時(shí)變化系數(shù)可達(dá)到2.5以上。

2.2 赤泥的危害

赤泥是鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)產(chǎn)生的污染性廢渣，平均每一噸的氧化鋁生產(chǎn)都會(huì)排出一到兩噸的赤泥。由于赤泥結(jié)合的化學(xué)堿不容易去除且含量較高，又含有氟、鋁等其他雜質(zhì)，目前對(duì)赤泥的無害化利用還處于起步階段。

2.3 技術(shù)改造方案

首先，從污染源入手，為了降低廢水中的堿含量，對(duì)污染嚴(yán)重的關(guān)鍵車間設(shè)備進(jìn)行改造，防止堿的運(yùn)行。其次，采用水質(zhì)要求較高的設(shè)備冷卻腔，通過自身循環(huán)，減少廢水的產(chǎn)生和排放；對(duì)于水質(zhì)要求較低的設(shè)備冷卻水和有條件的生產(chǎn)用水點(diǎn)，全部采用再生水替代新的工業(yè)用水。第三，合理利用赤泥回水和蒸發(fā)不良水替代新的工業(yè)用水，確保赤泥水量大于或等于赤泥液量。最后，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，選用最為合適的經(jīng)濟(jì)方案來進(jìn)行廢水的減排處理。

2.3.1 降低廢水的含堿濃度

在氧化鋁生產(chǎn)過程中，高濃度的含堿廢水不可避免地進(jìn)入排水系統(tǒng)，使廢水的堿度不斷增加，影響再生水的回收利用。因此，加強(qiáng)和改進(jìn)設(shè)備的管理和維護(hù)，對(duì)重點(diǎn)車間的防燒堿設(shè)施進(jìn)行必要的改造，是降低廢水中堿濃度的重要措施。首先是更新過程中，利用先進(jìn)的新技術(shù)，如水泵使用先進(jìn)的機(jī)械密封代替?zhèn)鹘y(tǒng)的填料密封，使用更好的密封性能的泥漿閥、旋塞閥取代傳統(tǒng)的閘閥、截止閥等；其次，對(duì)每個(gè)生產(chǎn)車間的大罐，如沉淀池等，進(jìn)行防堿泄漏保護(hù)，將泄漏的高濃度堿性廢水從罐中排出，使其重新回到工藝流程中，有效避免高濃度堿性溶液的泄漏。

2.3.2 完善改造部分設(shè)備冷卻水，減少廢水排放

對(duì)水質(zhì)要求較高的設(shè)備，如回轉(zhuǎn)窯托輪冷卻水、排風(fēng)機(jī)冷卻水、煤窯冷卻水、篦機(jī)冷卻水、汽提機(jī)冷卻水等，原設(shè)計(jì)采用新型工業(yè)水冷卻后直接排放，排放量為100m3/h～200m3/h。為了減少廢水的排放，需要進(jìn)行相應(yīng)的改造。

①窯磨循環(huán)水系統(tǒng)的改造：針對(duì)煤炭爐等設(shè)備的相對(duì)集中的特點(diǎn)，排氣扇，窯支持輪，熟料溶解機(jī)，配料爐篦機(jī)和管磨機(jī)在燒結(jié)車間，這些設(shè)備的冷卻水回收和使用在一個(gè)集中的方式，以形成一個(gè)獨(dú)立的窯機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)，促進(jìn)管道敷設(shè)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。②焙燒窯托輪、風(fēng)機(jī)冷卻水改造：在焙燒車間，焙燒窯托輪、風(fēng)機(jī)冷卻水消耗在40m3/h～80m3/h之間。由于采用新的工業(yè)供水方式，如果停止供水，焙燒窯將關(guān)閉。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，充分利用現(xiàn)有空壓機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的供水過剩產(chǎn)能、烤窯輥，風(fēng)扇冷卻的水進(jìn)入空氣壓縮機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)，不增加泵的數(shù)字，并在轉(zhuǎn)換的過程中保留原始工業(yè)供水過程中，形成雙水供應(yīng)，不僅可以降低含堿廢水的排放，同時(shí)提高供水的穩(wěn)定性和可靠性，保證燒窯能正常高效運(yùn)行。③充分利用赤泥回水：由于赤泥與一定量的粘附液會(huì)被排除在氧化鋁生產(chǎn)過程之外，只有赤泥與一定量的粘附液進(jìn)行回收，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的“零排放”。通過赤泥壓濾過程和技術(shù)改造減少壓濾餅的含水率，紅泥回水不斷增加的數(shù)量，和紅泥粘附液體完全恢復(fù)的目標(biāo)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)，這不僅大大降低了消費(fèi)的新水，還可以恢復(fù)大量的堿和氧化鋁。此外，應(yīng)該對(duì)赤泥進(jìn)行綜合利用，以其為原料制造建筑材料、土壤改良劑以及其中的金屬回收等等。

3 存在問題

雖然通過改造生產(chǎn)廢水處理工藝能夠大幅度降低新水的用量，但依舊存在一些問題：第一，底泥處理問題。氧化鋁生產(chǎn)廢水中存在大量的泥沙和懸浮物，在水中處理期間大量沉淀于預(yù)沉池和沉淀池中，平均淤積滿周期為10天～15天，需要定期使用機(jī)械外運(yùn)方式進(jìn)行處理，額外增加了勞動(dòng)與運(yùn)行成本；第二，管道結(jié)垢問題。生產(chǎn)廢水在排放過程中受到自身高堿性和高懸浮物特性影響，會(huì)在管道中形成積垢，給管道增加輸送負(fù)擔(dān)，降低了管道輸送效率，極易出現(xiàn)設(shè)備堵塞。

4 結(jié)語

通過上述氧化鋁生產(chǎn)廢物處理改進(jìn)措施，能夠有效降低新水的使用量，降低水污染和赤泥的排放量，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁產(chǎn)業(yè)的廢物有效處理，還可以給企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)收益。在獲得良好經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的同時(shí)還能夠?yàn)樯鐣?huì)效益做出貢獻(xiàn)，樹立良好的企業(yè)形象，改良廠區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境，實(shí)屬一舉奪得的優(yōu)秀模式。