電解槽大修渣環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)

熊興聯(lián)

(貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

為了規(guī)范和有效管理建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)，目前國(guó)家生態(tài)環(huán)境部頒布實(shí)施有部分行業(yè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則，如《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 陸地石油天然氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目》(HJ/T349—2007)、《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 煤炭采選工程》(HJ 619—2011)等，除此之外還有適用于所有建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則，其中主要有涉及大氣、地表水、地下水、土壤、聲等環(huán)境要素以及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)影響等方面的導(dǎo)則，但針對(duì)固體廢物的環(huán)境影響技術(shù)導(dǎo)則尚未出臺(tái)。根據(jù)所做的電解鋁廠電解槽大修渣環(huán)境影響評(píng)價(jià)，總結(jié)了在該項(xiàng)評(píng)價(jià)工作中應(yīng)關(guān)注的技術(shù)要點(diǎn)，以期在今后工作中全面深入地進(jìn)行電解槽大修渣環(huán)境影響評(píng)價(jià)編制工作。

1 電解槽大修渣環(huán)境污染特征

為了在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中全面分析清楚電解槽大修渣對(duì)周圍環(huán)境可能造成的環(huán)境影響，并針對(duì)其環(huán)境影響提出可行及可靠的污染防治措施，首先應(yīng)全面掌握電解槽大修渣的污染特征。

電解鋁廠生產(chǎn)設(shè)備電解槽在工作一段時(shí)間后陰極內(nèi)襯需進(jìn)行維修更換。目前根據(jù)我國(guó)電解鋁生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀水平及發(fā)展?fàn)顩r，電解槽大修周期正趨于增加，設(shè)計(jì)周期一般可達(dá)2 200 d以上。

電解槽大修時(shí)拆除下來的陰極炭塊、防滲料、耐火磚、保溫材料等統(tǒng)稱為電解槽大修渣，這些陰極內(nèi)襯由于長(zhǎng)期在高溫下與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，吸附了大量的有害物質(zhì)，生成一些有毒物質(zhì)，在這些有害物質(zhì)中，鑒于各物質(zhì)的毒性、含量以及對(duì)環(huán)境危害程度等因素，目前尤為值得關(guān)注的是氟化物。按照《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》，電解槽大修渣屬于危險(xiǎn)廢物，其廢物類別為HW48有色金屬冶煉廢物。國(guó)內(nèi)部分電解鋁廠電解槽大修渣浸出試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2和表3。

表1 電解槽大修渣氟化物浸出試驗(yàn)結(jié)果(單位：mg/L)Tab.1 Fluoride leaching test results of electrolytic cell overhauled slag(Unit：mg/L)

表2 國(guó)內(nèi)某電解鋁廠電解槽大修渣淋溶浸出結(jié)果(單位：mg/L)Tab.2 Leaching results of electrolytic cell overhauled slag from domestic electrolytic aluminum factory(Unit：mg/L)

表3 國(guó)內(nèi)某電解鋁廠電解槽大修渣浸出液分析結(jié)果表(單位：mg/L)(pH除外)Tab.3 Table of analysis results of leachate of electrolytic cell overhauled slag in domestic electrolytic aluminum plant(Unit：mg/L)(except pH)

從浸出試驗(yàn)結(jié)果可見，電解槽大修渣在受到水的浸泡后，浸出的主要毒性物質(zhì)中無機(jī)氟化物濃度較高。根據(jù)現(xiàn)有研究成果，其污染特征可歸納如下：

(1)電解槽大修渣多以塊狀固態(tài)干渣方式排出，在無外來水淋浸情況下其對(duì)所處環(huán)境周圍的土壤、地下水造成的影響并不顯著，對(duì)空氣環(huán)境造成的揚(yáng)塵影響也不大，一旦受到淋浸，其淋溶液對(duì)環(huán)境的影響將會(huì)凸顯出來。露天堆放時(shí)，渣中有害成分氟因大氣降水等外來水的淋浸將被溶出，若淋溶液通過地表徑流或地層滲透進(jìn)入環(huán)境，將對(duì)地下水、土壤等造成氟污染。氟的溶出除與堆存場(chǎng)所堆存的渣量和渣中氟含量有關(guān)，還與堆場(chǎng)的匯水面積和當(dāng)?shù)亟涤炅坑嘘P(guān)。

(2)在電解鋁廠生產(chǎn)期間，電解槽大修渣逐年累積，帶入環(huán)境的氟隨之增加，氟污染呈加重趨勢(shì)。

(3)根據(jù)現(xiàn)有的對(duì)國(guó)內(nèi)電解鋁廠電解槽大修渣進(jìn)行的降水淋溶試驗(yàn)結(jié)果，電解槽大修渣中氟的溶出量與淋濾水量、淋溶時(shí)間具有相關(guān)性變化規(guī)律。溶出規(guī)律為氟化物的溶出量在堆存的1～4 a間呈逐年遞增，第4～10 a呈逐年遞減，10 a以后基本趨于平穩(wěn)。即電解槽大修堆場(chǎng)在停止使用后，其中殘余的氟化物仍將繼續(xù)溶出，但溶出量逐年降低，污染影響隨之減弱。

每100 t電解槽大修渣氟化物逐年溶出量變化規(guī)律見圖1。

圖1 氟化物逐年溶出量變化規(guī)律曲線圖Fig.1 Curve of the variation of fluoride dissolution rate on yearly basis

2 電解槽大修渣處置措施

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有電解鋁生產(chǎn)技術(shù)，不同的電解槽槽型產(chǎn)生的電解槽大修渣量一般在16～26 kg/t·Al之間，按照目前電解鋁行業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模250 kt/a產(chǎn)能計(jì)，大修渣年產(chǎn)生量在4 000～6 500 t之間。盡管電解槽大修渣中碳含量較高，一般可達(dá)約30 %，可作為資源回收利用，但由于受到接收單位對(duì)原、燃料成分的限制等原因，電解槽大修渣目前可實(shí)施的綜合利用途徑及綜合利用量仍較少，多數(shù)仍處于電解鋁廠將產(chǎn)生的大修渣經(jīng)簡(jiǎn)單分選后在廠內(nèi)回用的狀態(tài)，如電解質(zhì)塊可返回生產(chǎn)系統(tǒng)；廢鋼棒可回收熔化，重新鑄棒，返回使用；耐火材料如沒有損壞或受到污染，可繼續(xù)使用。

現(xiàn)有可行的大修渣綜合利用途徑主要如下：

(1)從大修渣中選出的耐火材料部分富含氧化鋁，與少量氧化鋁混合后Al2O3的含量高達(dá)60 %以上，在抬包中可用作流動(dòng)劑。粉碎的廢槽襯中的耐火材料與適當(dāng)?shù)幕炷粱旌线€可用于維修煉鋼電爐的爐襯。

(2)在水泥工業(yè)中大修渣的炭素部分可作燃料；而其耐火材料中的Al2O3和硅可作為部分原料，進(jìn)入生產(chǎn)流程中。

(3)在鋁電解工業(yè)中電解槽大修產(chǎn)生的廢陰極底塊用于生產(chǎn)制作電解槽大修用人工伸腿、側(cè)塊、側(cè)塊中縫糊，延長(zhǎng)鋁電解槽陰極內(nèi)襯的使用壽命，提高產(chǎn)量，降低槽大修費(fèi)用。

目前，國(guó)內(nèi)電解鋁行業(yè)電解槽大修渣的綜合利用尚處于開發(fā)研究和實(shí)驗(yàn)過程中，選擇渣場(chǎng)進(jìn)行填埋堆存仍然是目前我國(guó)對(duì)電解槽大修渣的主要處置措施。

3 電解槽大修渣環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)要點(diǎn)

隨著對(duì)電解槽大修渣污染特征的不斷掌握以及我國(guó)對(duì)危險(xiǎn)廢物污染控制管理的加強(qiáng)，電解槽大修渣的環(huán)境影響評(píng)價(jià)在電解鋁行業(yè)的環(huán)評(píng)中逐漸成為評(píng)價(jià)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，也是環(huán)境保護(hù)行政主管部門在審批電解鋁項(xiàng)目環(huán)評(píng)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注的專題之一。

對(duì)于電解槽大修渣環(huán)境影響評(píng)價(jià)首先應(yīng)考慮到大修渣作為固體廢棄物，其對(duì)環(huán)境的影響有與其余固廢具有共性的方面，即堆存將占用土地，帶來改變土地原有利用性質(zhì)、不合理堆放可能造成水土流失強(qiáng)度變化、破壞植被、改變周圍一定區(qū)域范圍內(nèi)的生態(tài)結(jié)構(gòu)等生態(tài)環(huán)境影響因素，除此之外還應(yīng)針對(duì)大修渣特性在以下方面作重點(diǎn)分析。

根據(jù)電解槽大修渣不同處置方式所造成的環(huán)境影響類別及側(cè)重點(diǎn)不同，對(duì)其造成的環(huán)境影響評(píng)價(jià)內(nèi)容有所不同。針對(duì)目前電解槽大修渣較為普遍的處置方式，其在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中應(yīng)突出或重點(diǎn)關(guān)注的方面總結(jié)如下：

3.1 堆場(chǎng)填埋形式

電解槽大修渣屬于危險(xiǎn)廢物，采取堆場(chǎng)填埋主要有以下幾種形式：

(1)結(jié)合電解鋁項(xiàng)目廠址位置，選擇適宜場(chǎng)所新建電解槽大修渣場(chǎng)；

(2)依托本企業(yè)或相關(guān)企業(yè)的原有電解渣場(chǎng)；

(3)依托工業(yè)園區(qū)配套建設(shè)的渣場(chǎng)；

對(duì)于采用新建堆場(chǎng)填埋形式處置電解槽大修渣的項(xiàng)目，環(huán)評(píng)應(yīng)首先嚴(yán)格對(duì)照《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18598—2019)和《危險(xiǎn)廢物安全填埋處置工程建設(shè)技術(shù)要求》，從堆場(chǎng)選址、設(shè)計(jì)、環(huán)境監(jiān)控管理措施、封場(chǎng)等方面是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求逐項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。鑒于電解槽大修渣的環(huán)境污染特征主要表現(xiàn)為受到外來水的浸出后，浸出液中主要毒性物質(zhì)為無機(jī)氟化物，若浸出液滲漏對(duì)堆場(chǎng)周圍地下水等環(huán)境將造成影響，因此應(yīng)在此基礎(chǔ)上，根據(jù)堆場(chǎng)區(qū)域地下水現(xiàn)狀調(diào)查資料，分析擬選堆場(chǎng)周圍區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀情況，說明堆場(chǎng)建設(shè)區(qū)域的環(huán)境背景，分析是否存在環(huán)境容量；對(duì)于需設(shè)置堆場(chǎng)滲濾液收集及處理系統(tǒng)的渣場(chǎng)，還應(yīng)分析收集及處理系統(tǒng)的合理性及可靠性，對(duì)處理后出水是回收利用還是外排進(jìn)行分析；摸清堆場(chǎng)周圍地表水環(huán)境情況，對(duì)處理系統(tǒng)出水排放情況對(duì)受納水體的環(huán)境影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)論應(yīng)綜合以上分析結(jié)果明確堆場(chǎng)填埋的環(huán)境可行性。

對(duì)于在堆場(chǎng)最終堆存填埋之前設(shè)有暫存場(chǎng)所的項(xiàng)目，還應(yīng)對(duì)照《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18597—2001)分析暫存場(chǎng)所選址、設(shè)計(jì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，暫存場(chǎng)所周圍環(huán)境情況以及其建設(shè)對(duì)周圍環(huán)境的影響情況。

對(duì)于依托利用原有堆場(chǎng)的項(xiàng)目，環(huán)評(píng)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的是：首先應(yīng)分析原有堆場(chǎng)建設(shè)是否符合現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，是否通過環(huán)境保護(hù)行政主管部門驗(yàn)收，是否存在需要整改的問題，若不符合要求應(yīng)首先提出整改措施，待其整改完成后進(jìn)一步論證依托原有堆場(chǎng)的可行性和可靠性。對(duì)于原有堆場(chǎng)應(yīng)根據(jù)其堆存現(xiàn)狀，分析其剩余庫(kù)容能否滿足項(xiàng)目所需的堆存量要求，堆存年限能否滿足《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18598—2019)要求，堆場(chǎng)能否繼續(xù)使用等。

對(duì)于依托工業(yè)園區(qū)配套建設(shè)堆場(chǎng)的項(xiàng)目，首先應(yīng)明確園區(qū)環(huán)評(píng)或渣場(chǎng)專項(xiàng)環(huán)評(píng)是否已經(jīng)通過環(huán)境保護(hù)行政主管部門審批，在此前提條件下結(jié)合已有環(huán)評(píng)，對(duì)項(xiàng)目的電解槽大修渣與其規(guī)劃準(zhǔn)入廢渣的種類及數(shù)量等的一致性進(jìn)行分析，論證電解槽大修渣堆放至園區(qū)堆場(chǎng)的可行性和可靠性。

對(duì)于利用堆場(chǎng)堆存填埋處置的項(xiàng)目，從堆場(chǎng)防滲措施的合理性以及電解槽大修渣滲濾液的污染防治措施可靠性等方面對(duì)渣場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)也是電解槽大修渣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

3.2 綜合利用形式

對(duì)于采取綜合利用方式處置電解槽大修渣的項(xiàng)目，因其產(chǎn)出后堆存至一定量即運(yùn)往綜合利用項(xiàng)目進(jìn)行綜合處置，目前一般僅考慮在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置暫存場(chǎng)所。該種處置方式存在的環(huán)境影響主要表現(xiàn)在廠區(qū)內(nèi)大修渣暫存場(chǎng)所對(duì)周圍環(huán)境的影響分析；其次為電解槽大修渣從鋁廠到綜合利用單位的運(yùn)輸過程中沿線的環(huán)境影響分析，以及綜合利用途徑在經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面的可行性評(píng)價(jià)。

在采取綜合利用形式時(shí)，環(huán)評(píng)還應(yīng)落實(shí)擬綜合利用大修渣的項(xiàng)目是否通過環(huán)評(píng)審批、是否取得危險(xiǎn)廢物處理單位資質(zhì)，并且電解鋁廠應(yīng)取得與危險(xiǎn)廢物處理單位之間簽訂的接收協(xié)議。在此基礎(chǔ)上，若已具備可對(duì)大修渣進(jìn)行綜合利用項(xiàng)目的環(huán)評(píng)等技術(shù)資料，可依據(jù)環(huán)評(píng)對(duì)擬處置物料的成分、數(shù)量等的規(guī)定及規(guī)劃，分析電解槽大修渣是否符合進(jìn)行綜合利用處置的要求，否則應(yīng)通過對(duì)電解槽大修渣進(jìn)行試驗(yàn)確定其中成分，視其能否符合綜合利用項(xiàng)目對(duì)物料成分等的要求進(jìn)行可行性和可靠性評(píng)價(jià)。采用綜合利用方式進(jìn)行處置，處置過程中是否會(huì)造成二次污染也是評(píng)價(jià)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

對(duì)于采用綜合利用途徑處置的電解槽大修渣對(duì)其在運(yùn)輸過程中所存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)也是評(píng)價(jià)的重點(diǎn)內(nèi)容。由于電解槽大修渣大部分為塊狀的干渣，散落性較小，在無外來水淋浸情況下一般不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，因此在評(píng)價(jià)中主要是關(guān)注運(yùn)輸途中是否存在水環(huán)境敏感目標(biāo)，電解槽大修渣有無進(jìn)入水體的可能以及受到外來水淋浸的可能性和概率，針對(duì)可能存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素需提出的防范措施并充分論證相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防范措施的可靠性等方面。

4 電解槽大修渣環(huán)境影響評(píng)價(jià)中存在的問題與建議

在環(huán)境影響評(píng)價(jià)階段，渣場(chǎng)在所采用的填埋工藝情況下滲濾液產(chǎn)生量是根據(jù)填埋場(chǎng)地區(qū)域處的降雨量和蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，通過水量平衡計(jì)算而得。在此基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)分析后續(xù)采取設(shè)置大修渣滲濾液處理設(shè)施處理滲濾液，或通過回噴至庫(kù)區(qū)不外排的方式來處理滲濾液的可行性和可靠性。而在渣場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中，可能出現(xiàn)由于渣場(chǎng)建設(shè)施工時(shí)未嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，填埋庫(kù)區(qū)晾曬面積不夠等情況。在雨水時(shí)空分布不均時(shí)，導(dǎo)致出現(xiàn)渣場(chǎng)內(nèi)積水、滲濾液不能得到及時(shí)處理的現(xiàn)象，造成環(huán)評(píng)結(jié)論與渣場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行之間存在一定差異的問題。針對(duì)此問題，建議在環(huán)評(píng)中應(yīng)在渣場(chǎng)設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上充分考慮不利情況，預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)可能出現(xiàn)的非正常運(yùn)行情況，確定可信和有實(shí)際指導(dǎo)意義的環(huán)評(píng)結(jié)論。

5 結(jié) 語

盡管當(dāng)前我國(guó)有關(guān)鋁行業(yè)的規(guī)范條件、清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等均未對(duì)電解鋁生產(chǎn)的主要污染物之一電解槽大修渣明確作出指標(biāo)上的控制，但為有效控制其對(duì)環(huán)境造成的影響，隨著我國(guó)電解鋁技術(shù)的不斷進(jìn)步，從以下方面對(duì)大修渣進(jìn)行減量化、資源化及無害化研究十分必要。

首先著力于從電解槽陰極結(jié)構(gòu)形式等方面研究提高電解槽大修周期，延長(zhǎng)大修渣產(chǎn)出時(shí)間，降低電解槽大修渣年產(chǎn)生量，從源頭上控制噸產(chǎn)品的大修渣產(chǎn)生量，實(shí)現(xiàn)固體廢物的減量化；其次針對(duì)電解槽產(chǎn)出的電解槽大修渣，國(guó)內(nèi)一些設(shè)計(jì)單位和電解鋁廠也在致力于研究在不造成二次污染的前提下將其中可回收利用部分回收消化利用，從而減少大修渣外排量，實(shí)現(xiàn)固廢排放資源化；再者研究可將電解槽大修渣中有毒物質(zhì)如氟化物等有效去除的方法，采取經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的方式使其經(jīng)處理后實(shí)現(xiàn)無害化?？傊?，著力于實(shí)現(xiàn)電解槽大修渣的減量化、資源化和無害化才是從根本上控制電解槽大修渣對(duì)環(huán)境造成影響的有效途徑。