淺析電解鋁行業(yè)主要污染與防治對策

岳戰(zhàn)林　 郝永利

(1.新疆固體廢物管理中心 烏魯木齊　830011；2.環(huán)境保護部固體廢物與化學品管理技術(shù)中心，北京　100029)

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淺析電解鋁行業(yè)主要污染與防治對策

岳戰(zhàn)林1郝永利2

(1.新疆固體廢物管理中心 烏魯木齊830011；2.環(huán)境保護部固體廢物與化學品管理技術(shù)中心，北京100029)

【摘要】通過對電解鋁工業(yè)企業(yè)原鋁生產(chǎn)工藝的分析，剖析其產(chǎn)污環(huán)節(jié)，匯總污染物種類和產(chǎn)生方式，重點從廢氣、廢渣兩個重點污染因素方面進行了產(chǎn)物環(huán)節(jié)分析、重點污染物分析，總結(jié)了存在的問題，提出了污染防治的對策，為電解鋁項目生產(chǎn)運行中環(huán)境管理和污染防治提供依據(jù)和參考。

【關(guān)鍵詞】電解鋁；環(huán)境保護；污染治理；對策

1引言

目前全國生產(chǎn)電解鋁的省份多達22個，其中河南省的產(chǎn)量排名全國第一，超過400萬t，另外青海、山東、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、陜西、貴州等省份的產(chǎn)量也在100萬t/a以上。特別是新疆地區(qū)，由于新疆煤電價格低廉，而電解鋁生產(chǎn)的成本主要是電耗，2014年僅新疆建成的鋁冶煉產(chǎn)能達到了140萬t/a左右，占全國新建產(chǎn)能的40%以上。電解鋁行業(yè)是典型的高污染、高能耗、資源消耗大的行業(yè)之一，因此，在發(fā)展電解鋁行業(yè)的同時，也要充分重視污染防治和環(huán)境保護的問題，以期在獲取經(jīng)濟利益的同時能保證環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2產(chǎn)能分布情況

到2013年底，國內(nèi)電解鋁企業(yè)平均規(guī)模分別為33萬t/a，達到國際平均水平，比2010年提高11萬t/a。排名前10家電解鋁企業(yè)產(chǎn)量已占全國的67%，其中中國鋁業(yè)股份有限公司和中國電力投資集團公司為電解鋁行業(yè)的龍頭企業(yè)，其電解鋁產(chǎn)業(yè)分布在河南、內(nèi)蒙古、青海、寧夏、甘肅等地。

根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會發(fā)布的2014年1-2月電解鋁產(chǎn)能分布來看，西北5省及自治區(qū)占46%，中東部地區(qū)占33%，西部其他地區(qū)占21%，表1為電解鋁產(chǎn)能超100萬噸/年的省份，其中河南、山東兩省分別為470萬噸/年和402.5萬t/a，可見電解鋁產(chǎn)能分布逐漸向西北部轉(zhuǎn)移。

3生產(chǎn)工藝與產(chǎn)污環(huán)節(jié)

3.1生產(chǎn)工藝及原理

生產(chǎn)電解鋁時時將原料、熔劑加到預(yù)焙陽極電解槽中，通過預(yù)焙陽極導入強大的直流電，在950～970℃高溫條件下，上述原料變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的電解質(zhì)，并在電解槽內(nèi)發(fā)生復雜的電化學反應(yīng)，氧化鋁被分解，在槽底陰極析出液態(tài)金屬鋁，定期通過由壓縮空氣造成的負壓吸入真空出鋁抬包，送往鑄造車間澆鑄成鋁錠。

氧化鋁原料通過電解得到的鋁，其反應(yīng)原理如下：

3.2主要污染物及產(chǎn)生環(huán)節(jié)

根據(jù)電解鋁企業(yè)的生產(chǎn)特點，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物以廢氣、固體廢物為主。

3.2.1廢氣污染物及產(chǎn)生環(huán)節(jié)

(1)工藝廢氣：電解槽煙氣是電解鋁生產(chǎn)企業(yè)最主要的大氣污染源，煙氣中主要污染物為粉塵10000～15000mg/m3、SO240～80mg/m3和特征污染物氟化物250～300mg/m3(以氟計)。

(2)鍋爐廢氣：電解鋁企業(yè)的另一個主要大氣污染源來自于自備電廠的鍋爐煙氣，煙氣中主要污染物為煙塵800～6000mg/m3、SO2600～900mg/m3和氮氧化物600～1200mg/m3。

3.2.2固體廢物及產(chǎn)生環(huán)節(jié)

電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢物主要為大修渣、浮渣(鋁灰)、殘陽極等。

(1)大修渣。 對電解槽進行大、更換槽內(nèi)襯時產(chǎn)生大修渣，產(chǎn)生量大約為電解鋁產(chǎn)量的3%，大修渣浸出液可溶氟質(zhì)量濃度可達1000mg/L以上，遠大于《危險廢物鑒別標準》100mg/L的標準，并含有氰化物，屬于危險廢物。

(2)浮渣(鋁灰)。電解鋁灰鋁渣是鋁電解過程中產(chǎn)生的一種浮渣，鋁灰的產(chǎn)生量約占回收鋁產(chǎn)量的7%～12%，其中金屬鋁含量在10%～30%之間。浮渣屬于危險廢物。

(3)殘陽極。在電化學反應(yīng)過程中，碳素陽極與氧反應(yīng)生產(chǎn)CO2和CO而不斷消耗，通過定期更換預(yù)焙陽極塊進行補充，更換下來的殘陽極上附著有陽極泥(電解質(zhì))，氟化物含量很高，屬于危險廢物，殘陽極的產(chǎn)生量約為生陽極的10%～30%。

(4)煙氣治理廢物。發(fā)電鍋爐煙氣需要除塵、脫硫、脫硝凈化處理。脫硫產(chǎn)生的脫硫劑(以脫硫石膏居多)，脫硝產(chǎn)生的脫硝劑(以脫硝催化劑居多)以及除塵器收集的煙塵；其中脫硝催化劑為危險廢物。

4污染防治技術(shù)與措施

4.1廢氣污染防治技術(shù)與措施

4.1.1工藝廢氣(含氟廢氣)

電解槽散發(fā)的含氟、含塵及SO2煙氣最成熟最有效的治理技術(shù)就是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并在其表面發(fā)生化學反應(yīng)生成氟化鋁，凈化后的煙氣由排氣筒排放。

4.1.2鍋爐煙氣

電站鍋爐煙氣中主要含有煙塵、SO2、NOx。目前我國電站鍋爐煙氣中煙塵的去除使用電除塵器居多，除塵效率可達到99%以上；煙氣脫硫使用最多也最成熟的技術(shù)，就是石灰石濕法煙氣脫硫，脫硫效率可達到90%以上；煙氣脫硝目前主要用選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法，SCR法投資高，脫硝效率可達到70%～90%，SNCR法投資低，脫硝效率可達到30%～70%。

4.2固體廢物污染防治技術(shù)與措施

4.2.1大修渣

大修渣的無害化處置利用案例并不多，大修渣主要是耐火磚和陰極炭塊。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，耐火磚可用石灰石固化穩(wěn)定化后當一般固體廢物處理，河南省電解鋁企業(yè)大多采用此方法進行了無害化處理。

4.2.2浮渣(鋁灰)

浮渣中含有鋁、氧化鋁、熔鹽均可回收，目前鋁灰鋁渣的回收和利用已經(jīng)處于一個產(chǎn)品的成熟期，鋁的回收有鐵鍋炒灰法、傾動回轉(zhuǎn)窯法、壓榨回收法、重選法、電選法和離心法；氧化鋁常用酸浸法和酸堿雙浸法回收氧化鋁；利用浮渣還可制Sialon陶瓷、超細氧化鋁粉體、低鐵硫酸鋁、煉鋼、合成Spinfel-Sialon復相材料等。

4.2.3殘陽極

殘陽極分別通過殘極拋丸處理、殘極壓脫、磷鐵環(huán)壓脫后，經(jīng)殘極清理站清理下的電解質(zhì)由破碎系統(tǒng)破碎至10mm以下，返回電解槽使用。經(jīng)殘極壓脫機壓下的殘極炭塊返回碳素車間作為陽極生產(chǎn)的配料，殘陽極可實現(xiàn)循環(huán)再利用。

4.2.4脫硫脫硝廢物

發(fā)電鍋爐煙氣脫硫產(chǎn)生的脫硫劑可以造粒后作為水泥緩凝劑，亦可用脫硫石膏制造建筑石膏粉。脫硝產(chǎn)生的脫硝催化劑是危險廢物(HW49)，必須交由有資質(zhì)的危險廢物處置單位進行再利用。

5相關(guān)建議

(1)我國目前電解鋁產(chǎn)能過剩，利潤快速下滑，應(yīng)該嚴格行業(yè)準入，取消“區(qū)域差別化政策”，加快落后產(chǎn)能，特別是落后污染防治措施的淘汰力度。(2)嚴把污染防治關(guān)口，加大污染防治力度，對現(xiàn)有企業(yè)廢氣治理、廢渣治理不符合要求的，須采取停產(chǎn)整改措施，不應(yīng)允許邊生產(chǎn)邊污染的現(xiàn)象繼續(xù)。

(3)重點投入節(jié)能減排，實現(xiàn)各項技術(shù)突破，應(yīng)積極研發(fā)“低溫低電壓鋁電解新技術(shù)”、“鋁渣綜合利用技術(shù)”和“智能化鋁電解槽技術(shù)”。

參考文獻：

[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(3).

[2]馮煒.2011年國內(nèi)電解鋁市場分析[J].輕金屬. 2011(5).

[3]陳亮.我國電解鋁產(chǎn)業(yè)布局存在的問題[J].中國有色金屬. 2011(15).

Brief Analysis on The Main Pollution and Prevention Countermeasures

in Electrolytic Aluminium Industry

YUE ZhanLin1HAO Yongli2

(1.Xinjiang Solid Waste Management Center，Urumqi 830011；

2.Solid Waste and Chemicals Management Center，MEP，Beijing 100029)

Abstract：Through the analysis on the production process of electrolytic aluminium industry enterprises，the paper analyzes the problems of pollution link，puts forward the countermeasures of pollution prevention，in order to provide basis and reference for environmental management and pollution control in the operation of the electrolytic aluminium production.

Keywords：Electrolytic aluminium industry；Environmental protection；Pollution control；Countermeasures

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)01-0069-02

通訊作者：郝永利，工程師，主要研究方向為固體廢物管理及污染與防治技術(shù)研究

作者簡介：岳戰(zhàn)林，碩士，高級工程師，主要從事固體廢物管理與處理技術(shù)研究工作

引用文獻格式：岳戰(zhàn)林.淺析電解鋁行業(yè)主要污染與防治對策[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(1)：69-70.