電解鋁大修渣處理研究進(jìn)展

溫澤 劉俊杰

摘要：鋁電解大修渣，是鋁電解槽檢修以及報(bào)廢后形成的固體廢物，里面有大量超標(biāo)的有毒物質(zhì)氟化物和氰化物，已嚴(yán)重污染了環(huán)境。本章重點(diǎn)闡述了大修渣的主要成分，危害屬性以及目前對(duì)大修渣的處理方法和資源綜合利用工藝技術(shù)。同時(shí)，也給中國(guó)電解鋁企業(yè)在解決大修渣問(wèn)題方面帶來(lái)了全新的思想和技能指引，期望能夠幫助降低企業(yè)負(fù)擔(dān)，擴(kuò)大創(chuàng)收。

關(guān)鍵字：氟鹽;電解鋁;水處理技術(shù)

自從20世紀(jì)80年代初期中國(guó)彩色金屬材料產(chǎn)業(yè)總會(huì)明確提出中國(guó)將"優(yōu)先蓬勃發(fā)展鋁業(yè)"至今，國(guó)內(nèi)外的彩色金屬材料電解鋁加工產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展和興起，也大大地帶動(dòng)了南亞、東南亞各國(guó)和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但在電解鋁工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候會(huì)形成固廢大修渣，因?yàn)榇笮拊鼛в星杌锘蛘叻?，如任意拋棄和回填，在通過(guò)暴雨的沖刷，帶有氰化物和氟化物的淋液就會(huì)滲出，會(huì)強(qiáng)烈引起地下水質(zhì)環(huán)境污染，給人們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活身體健康構(gòu)成重大危險(xiǎn)。伴隨時(shí)間的前進(jìn)，尤其是步入習(xí)近平新世紀(jì)期間，我國(guó)對(duì)環(huán)境污染防治抓的愈來(lái)愈嚴(yán)，也率先明確提出了"綠樹(shù)青山便是金山銀山"的綠色生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展思想與理論。所以，在電解鋁加工產(chǎn)業(yè)中對(duì)大修渣的無(wú)害化處置，已是迫在眉睫。

一、大修渣的形成

電解鋁通常是通過(guò)將電解槽中熔融聚合物的金屬氧化鋁經(jīng)過(guò)直流電得到的，不過(guò)因?yàn)殡娊怃X的工作溫度很高，所以通常在電解鋁中加入了冰晶石，氟化鋁，氟化鈉等助溶料。在電解的流程中，因?yàn)殛帢O炭塊不是消耗品，所以一般不像陽(yáng)極一樣會(huì)經(jīng)常更換，但是陰極炭塊由于長(zhǎng)期受到的高溫場(chǎng)、磁性、外電場(chǎng)等的沖刷，難免就會(huì)產(chǎn)生裂縫會(huì)導(dǎo)致電解液滲漏到炭塊的夾縫當(dāng)中，從而也就增加了陰極炭塊的濕潤(rùn)度，也必然的要遭遇到氟化鈉，冰晶石等的反復(fù)沖刷，從而導(dǎo)致了陰極炭塊的氟濃度增加。當(dāng)電解槽經(jīng)過(guò)檢修后，如果不妥善處理，大修渣中的游離于氟就會(huì)因雨水沖洗而丟失，會(huì)嚴(yán)重污染地下水資源。

二、大修渣的無(wú)害化處理

一般來(lái)說(shuō)，固體廢物處理方法分為物理方法和化學(xué)方法，具體處理步驟包括：預(yù)處理破碎、均質(zhì)、壓縮等步驟，滿足預(yù)處理要求。固體廢物有很多種，通常是固定的然而，為了節(jié)約成本，公司經(jīng)常使用垃圾填埋、焚燒及其他簡(jiǎn)單形式

（一）濕法處理技術(shù)。濕法處理技術(shù)市目前大修渣的化學(xué)處理最常用的技術(shù)， 置最為普遍的工藝技術(shù)，即使用將大修渣粉碎研磨加工→檢測(cè)→除氰→除氟→殘?jiān)摴に嚰夹g(shù)不會(huì)任何的中間毒性物質(zhì)存在?？墒褂没瘜W(xué)辦法處置大修渣，使用次氯酸鈣，或使用氯化鈣和聚合氯化鋁作除氟劑，該辦法可以把大修渣中的氰化物和氟化物有效地除去，為電解鋁廢棄物的無(wú)害化處置提供了基礎(chǔ)。。也可用水方法通過(guò)在高溫壓力的情形下，用蒸汽和大修渣中的氟鹽反應(yīng)，最后獲得氫氟酸廢氣，再加水稀釋后即可成為工業(yè)用氫氟酸的產(chǎn)物。

（二）干處理技術(shù)?；剞D(zhuǎn)窯的炭燒工藝技術(shù)，該工藝能使大修渣中百分之九十五的氟化物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^穩(wěn)定的固化產(chǎn)物，該工藝技術(shù)大致過(guò)程是：經(jīng)過(guò)將大修渣進(jìn)行磨碎，再加粉煤和石灰石，并經(jīng)過(guò)調(diào)整其結(jié)合比，形成的混凝土強(qiáng)度粉末投入回轉(zhuǎn)窯中再進(jìn)行高溫焙燒，將大修渣中的氟化物質(zhì)轉(zhuǎn)換為性能上比較穩(wěn)定的產(chǎn)物后，完成了對(duì)大修渣的無(wú)害化處理過(guò)程。

（三）堆場(chǎng)填埋處置技術(shù)。大修渣的物理處置方式通常指的是堆場(chǎng)回填技術(shù)，該方式處理量較大且成本低，所以目前大部分公司都選用了該方式，但回填后如果通過(guò)大雨的沖洗，大修渣中的氟離子會(huì)被沖毀或滲漏到水中，嚴(yán)重污染了土質(zhì)和地下水資源，所以如果要采用回填技術(shù)，一定要采取固氟和防止泄漏的措施。

（四）火處理技術(shù)。燃燒是消除氰化物的很好辦法。當(dāng)升溫至300℃后，大約百分之99.5的氰化物消失了;當(dāng)升溫到400℃以后，有百分之99.8的氰化物沒(méi)有了;當(dāng)升溫到700℃之上時(shí)，氰化物全部消失。而利用火處理法，能更有效分解氰化物，從而使氟化物迅速逸出并以HF的方式迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)不溶性氟化物

（五）酸處理技術(shù)。研究技術(shù)重點(diǎn)主要是酸處理和直接使用，尚處在小試驗(yàn)階段，還未能獲得廣泛應(yīng)用。硫酸酸法加工廢槽內(nèi)膽時(shí)，將廢槽內(nèi)膽搗碎后投放加入水和濃硫酸的酸解罐中加以酸解，將生成的廢氣加水多次淋洗后，收集為氫氟酸。

三、大修渣的綜合利用

（一）與水泥廠合作管理?；炷恋闹匾M成是二氧化硅、氧化鈣、氧化鋁、水氧化鐵等，在大修渣中也都含有上述主要成分，使得大修渣在經(jīng)粉碎之后也能夠作為混凝土成產(chǎn)的部分原材料，大修渣中的氟在燒結(jié)流程中也會(huì)產(chǎn)生了氟化氫和氧化鈣，而水氧化鋁產(chǎn)生了氟氯酸鈣并固化于熟料中，同時(shí)大修渣中的堿性氟化物也能夠大大降低了干法混凝土砌筑流程中的鍋爐工作溫度，這里的炭塊也能夠成為混凝土產(chǎn)品的補(bǔ)充能源，也因此大大降低了燃料生產(chǎn)成本。

（二）用作助溶料。大修渣中包括了大量的螢石，而螢石又是最貴重的礦石資源，通常用于煉鋼和煉鐵中的助溶料用途，所以如果能夠?qū)⒋笮拊糜跓掍摵蜔掕F等產(chǎn)業(yè)，能夠降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

（三）用作氧化鋁產(chǎn)品中的補(bǔ)充燃料。將大修渣破碎，然后和無(wú)煙煤按一定的配比攪拌進(jìn)行氧化鋁陶瓷生產(chǎn)流程中，在料糊的生產(chǎn)流程中，在配制熔融器時(shí)，再添加百分之十的炭塊，能夠增加二價(jià)硫的濃度，從而能夠改進(jìn)熔融要求。由于大修渣炭塊中的氟化鈉和氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生了氟化鈣和氫氧化鈉溶液，在燒結(jié)工序中，氟化鈣和生料反應(yīng)可以得到較難容的氟硅酸鹽，所以大修渣既能夠成為了氧化鋁產(chǎn)品的補(bǔ)充能源，也達(dá)到了在氧化鋁行業(yè)的循環(huán)使用。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)間的前進(jìn)，產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)政策提出的要求也愈來(lái)愈高，而產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面對(duì)著強(qiáng)大的環(huán)境政策壓力，無(wú)疑也會(huì)提高企業(yè)的環(huán)保成本，尤其是電解鋁業(yè)，大修渣由于存在著大量的氟元素而無(wú)法進(jìn)行適當(dāng)處置，而從企業(yè)本身利益出發(fā)，也只有選用合適的處理工藝即可降低生產(chǎn)成本。本章重點(diǎn)介紹了目前一些世界領(lǐng)先的大修渣無(wú)害化處置技術(shù)，從多方面與多角度地為中國(guó)電解鋁公司的發(fā)展帶來(lái)了一些引導(dǎo)與支持，從而減少了污染，并實(shí)現(xiàn)了公司的巨大社會(huì)價(jià)值。

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