電解鋁企業環境污染分析及治理措施

摘 要：以電解鋁生產系統為出發點，從生產過程中產生的有害氣體、固體廢棄物和污水等三個方面闡述了電解鋁企業污染物產生機理和污染現狀。著重指出有害氣體和高危有害廢槽襯等固體廢棄物對環境破壞的嚴重性，有針對性地給出了電解鋁企業治污的措施。

關鍵詞：電解鋁；環境污染；生產系統；治理措施

目前，我國電解鋁年產量已經突破2400萬噸，居世界首位，且電解鋁年產量仍以10%的速度遞增[1]。在電解過程中，多種氟化鹽在高溫作用下熔融為電解質，氧化鋁與電解質在電流作用下析出金屬鋁，而電解質中的氟化鹽發生化學反應生成氟化氫，氟化碳和氟化硅等氟化物氣體，這些氣體氟化物是電解鋁生產過程中的特征污染物，若不加以控制和凈化會對空氣造成嚴重的污染[2-3]。同時，在電解過程中會造成部分氟化物粉塵飛揚，這些氟化物隨煙氣排放一定程度地污染周圍環境。另外，電解鋁企業在生產過程中會產生大量的固體廢棄物，如廢槽襯、碳渣、生活垃圾等，這些固體廢棄物對于企業周圍環境污染也起著促進作用。鑒于此，作者根據多年工作經驗對電解鋁企業污染源進行分析，并給出有針對性的治理措施。

1 電解鋁污染物分析

1.1 電解鋁生產系統

在電解鋁生產過程中，以碳素體和鋁液分別作為陽極和陰極，在直流電和950℃～970℃作用下，碳素陽極與氧發生反應生產一氧化碳和二氧化碳而不斷消耗，故需要對碳

素陽極進行定期補充；陰極產物為鋁液，鋁液從電解槽內通過出鋁抬包抽出進入混合爐和鑄造機制成鋁錠。在電解過程中，電解槽中會溢出大量的氟化物氣體、氟化物粉塵、二氧化硫和其他粉塵顆粒，這些產物是電解鋁企業主要污染物。資料顯示，電解鋁企業氟化物污染物產率為20～35kg/t-Al，且電解鋁企業中的99%以上的污染物均在電解鋁過程中產生。電解鋁生產系統流程和污染物產生過程見圖1所示。

1.2 污染物分析

（1）有害氣體污染，電解鋁企業環境污染最主要的因素便是電解鋁生產過程中產生的有害氣體。當前，國內外鋁煉冶多采用冰晶石和氧化鋁熔融電解法來獲得單質鋁，在電解過程中因物質分解、揮發等過程產出大量的有害氣體和有害粉塵，具體為：電解原料中的冰晶石和氧化鋁中含有大量的氟化物，在電解槽高溫和電流作用下氟化物發生化學反應生成氟化氫，氟化碳和氟化硅等氟化物氣體；在電解槽內，部分含氟顆粒隨電解質揮發和氟化物升華而散出，這部分含氟顆粒形成粉塵散布于生產車間直至隨空氣排出；以游離態存在的氟離子與陽極碳結合生成的氟化物氣體也會對環境造成污染；陽極糊中含有的瀝青在電解過程中會產生少量的二氧化硫、硫化氫氣體和苯并花等物質；另外，在電解過程中，游離氧與陽極碳素相結合生成二氧化碳和一氧化碳氣體，二氧化碳是重要的溫室氣體，一氧化碳是劇毒物質。電解鋁企業在生產過程中會產生氟化氫，氟化碳、二氧化硫、硫化氫等多種有害氣體和含氟顆粒，這些污染物若不加以控制勢必對周圍環境造成嚴重的污染。（2）固體廢棄物污染，在電解過程中，高溫電解質會不斷滲入電解槽內襯并與內襯組成發生化學反應，生成的新型化合物填充在槽內襯內造成內襯結構破壞，根據電解鋁生產實踐，電解槽平均3～4年就需要進行一次大修，大修時必須更換槽內襯和槽體耐火材料，廢棄的槽內襯含有大量的氟化物和其他有毒物質，耐火材料含氟量較低，故廢槽內襯屬于高危廢物，有關資料顯示，電解鋁廢槽襯、耐火材料等固體廢棄物產率為10～40kg/t-Al，若廢槽襯處理不當還會造成二次污染，如堆放在露天場地的槽內襯和耐火材料會因雨雪的侵蝕造成氟化物滲入地下造成土壤和地下水污染，在大氣侵蝕作用下致使廢棄物表面風化產生有毒粉塵污染大氣，故廢槽內襯和其他廢棄固體處理一直是電解鋁企業著重解決的固體污染源。（3）水污染，電解鋁企業生產廢水含有少量的氟化物和氰化物，若不經過凈化處理直接排放則會直接影響地下水體水質；另外，企業生產和生活過程中產生的冷卻水和生活污水也是電解鋁企業周邊污染的重要源泉。

2 環境污染應對措施

2.1 氣體污染治理

電解過程中產生的氟化物、硫化物和粉塵等環境污染物一般可經過“干法”凈化系統進行處理，“干法”凈化法的優點是無水化學反應，且產生二次污染可能性較小。“干法”凈化法是通過電解鋁生產所用氧化鋁作為吸附劑吸附煙氣中的氟化氫等有害污染氣體來完成污染氣體的凈化，凈化系統工藝流程主要包括電解槽集氣、吸附反應過程、氣固分離過程、氧化鋁輸送和機械排風等系統。實踐證明，“干法”凈化已經成為了電解鋁企業處理有害煙氣的最為有效的方法。

2.2 固體廢棄物處理

鑒于槽內襯和耐燒材料屬于電解鋁企業高危廢棄物，應嚴格按照《危險廢物貯存污染控制標準》相關要求進行貯存和管理。生產過程中產生的碳渣可經陽極組裝車間進行處理后再利用，殘陽極可進行返修再利用；生活廢棄物進行統一分類后交由環衛部門進行處理；其他固體廢棄物堆放和處理應按照相關要求進行處理。

2.3 水污染處理

對于含有氟化物和氰化物等污染物的水體必須經過凈化裝置進行凈化后方可排放；對于冷卻水需建立循環利用系統進行處理，即電解車間、煅燒、生陽極系統等生成的冷卻水需經冷卻水塔進行處理，鑄造車間產生的冷卻水經除油、冷卻系統進行處理，冷卻水經處理后進入循環系統直接利用；生活污水進入污水處理廠進行凈化。

3 結束語

電解鋁生產過程中產生的廢氣、固體廢棄物等若不加以控制則會對空氣、土壤和水體造成污染。加強有害氣體、污水和固體廢棄物處治理，嚴格控制污染物排放總量是當前國家對于電解鋁企業的硬性要求，同時也是電解鋁行業提升自身形象的重要途徑。在處理電解鋁廢棄物處理時，應有選擇、有重點地制定治理方案，盡可能地使廢棄物回收利用，這樣不僅有助于環境保護，也有利于降低企業經營成本。另外，應加強電解鋁生產工藝的優化和環保設備的投入，從根源上控制污染物的排放，這也是發展環保型電解鋁行業的必經途徑。

參考文獻

[1]張西林，馬超，熊如意，等.對電解鋁廠周圍氟污染的環境影響評價[J].中國環保產業，2012（10）：41-44.

[2]謝靜.電解鋁廢槽襯環境污染分析及對策[J].河南林業科技，2008，28（2）：63-64.

[3]蕭筱瑜，張靜.電解鋁生產污染防治措施分析[J].廣州化工，2013， 41（20）：123-124.

作者簡介：朱超（1978，12-），男，河南省永城市人，本科，助理工程師，現從事電解鋁煙氣凈化治理工作。