電解鋁大修渣處理研究進展

溫澤 劉俊杰

摘要：鋁電解大修渣，是鋁電解槽檢修以及報廢后形成的固體廢物，里面有大量超標的有毒物質氟化物和氰化物，已嚴重污染了環境。本章重點闡述了大修渣的主要成分，危害屬性以及目前對大修渣的處理方法和資源綜合利用工藝技術。同時，也給中國電解鋁企業在解決大修渣問題方面帶來了全新的思想和技能指引，期望能夠幫助降低企業負擔，擴大創收。

關鍵字：氟鹽;電解鋁;水處理技術

自從20世紀80年代初期中國彩色金屬材料產業總會明確提出中國將"優先蓬勃發展鋁業"至今，國內外的彩色金屬材料電解鋁加工產業蓬勃發展和興起，也大大地帶動了南亞、東南亞各國和地區經濟的快速發展，但在電解鋁工業生產的時候會形成固廢大修渣，因為大修渣帶有氰化物或者氟化物，如任意拋棄和回填，在通過暴雨的沖刷，帶有氰化物和氟化物的淋液就會滲出，會強烈引起地下水質環境污染，給人們的經濟發展和生活身體健康構成重大危險。伴隨時間的前進，尤其是步入習近平新世紀期間，我國對環境污染防治抓的愈來愈嚴，也率先明確提出了"綠樹青山便是金山銀山"的綠色生態經濟社會發展思想與理論。所以，在電解鋁加工產業中對大修渣的無害化處置，已是迫在眉睫。

一、大修渣的形成

電解鋁通常是通過將電解槽中熔融聚合物的金屬氧化鋁經過直流電得到的，不過因為電解鋁的工作溫度很高，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，因為陰極炭塊不是消耗品，所以一般不像陽極一樣會經常更換，但是陰極炭塊由于長期受到的高溫場、磁性、外電場等的沖刷，難免就會產生裂縫會導致電解液滲漏到炭塊的夾縫當中，從而也就增加了陰極炭塊的濕潤度，也必然的要遭遇到氟化鈉，冰晶石等的反復沖刷，從而導致了陰極炭塊的氟濃度增加。當電解槽經過檢修后，如果不妥善處理，大修渣中的游離于氟就會因雨水沖洗而丟失，會嚴重污染地下水資源。

二、大修渣的無害化處理

一般來說，固體廢物處理方法分為物理方法和化學方法，具體處理步驟包括：預處理破碎、均質、壓縮等步驟，滿足預處理要求。固體廢物有很多種，通常是固定的然而，為了節約成本，公司經常使用垃圾填埋、焚燒及其他簡單形式

（一）濕法處理技術。濕法處理技術市目前大修渣的化學處理最常用的技術， 置最為普遍的工藝技術，即使用將大修渣粉碎研磨加工→檢測→除氰→除氟→殘渣，該工藝技術不會任何的中間毒性物質存在。可使用化學辦法處置大修渣，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害化處置提供了基礎。。也可用水方法通過在高溫壓力的情形下，用蒸汽和大修渣中的氟鹽反應，最后獲得氫氟酸廢氣，再加水稀釋后即可成為工業用氫氟酸的產物。

（二）干處理技術。回轉窯的炭燒工藝技術，該工藝能使大修渣中百分之九十五的氟化物質轉變為比較穩定的固化產物，該工藝技術大致過程是：經過將大修渣進行磨碎，再加粉煤和石灰石，并經過調整其結合比，形成的混凝土強度粉末投入回轉窯中再進行高溫焙燒，將大修渣中的氟化物質轉換為性能上比較穩定的產物后，完成了對大修渣的無害化處理過程。

（三）堆場填埋處置技術。大修渣的物理處置方式通常指的是堆場回填技術，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，但回填后如果通過大雨的沖洗，大修渣中的氟離子會被沖毀或滲漏到水中，嚴重污染了土質和地下水資源，所以如果要采用回填技術，一定要采取固氟和防止泄漏的措施。

（四）火處理技術。燃燒是消除氰化物的很好辦法。當升溫至300℃后，大約百分之99.5的氰化物消失了;當升溫到400℃以后，有百分之99.8的氰化物沒有了;當升溫到700℃之上時，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的方式迅速轉變為相應不溶性氟化物

（五）酸處理技術。研究技術重點主要是酸處理和直接使用，尚處在小試驗階段，還未能獲得廣泛應用。硫酸酸法加工廢槽內膽時，將廢槽內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。混凝土的重要組成是二氧化硅、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，使得大修渣在經粉碎之后也能夠作為混凝土成產的部分原材料，大修渣中的氟在燒結流程中也會產生了氟化氫和氧化鈣，而水氧化鋁產生了氟氯酸鈣并固化于熟料中，同時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品的補充能源，也因此大大降低了燃料生產成本。

（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，所以如果能夠將大修渣用于煉鋼和煉鐵等產業，能夠降低企業生產成本。

（三）用作氧化鋁產品中的補充燃料。將大修渣破碎，然后和無煙煤按一定的配比攪拌進行氧化鋁陶瓷生產流程中，在料糊的生產流程中，在配制熔融器時，再添加百分之十的炭塊，能夠增加二價硫的濃度，從而能夠改進熔融要求。由于大修渣炭塊中的氟化鈉和氫氧化鈣反應產生了氟化鈣和氫氧化鈉溶液，在燒結工序中，氟化鈣和生料反應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品的補充能源，也達到了在氧化鋁行業的循環使用。

四、結語

隨著時間的前進，產業的持續高速發展，國家對環境保護政策提出的要求也愈來愈高，而產業的發展面對著強大的環境政策壓力，無疑也會提高企業的環保成本，尤其是電解鋁業，大修渣由于存在著大量的氟元素而無法進行適當處置，而從企業本身利益出發，也只有選用合適的處理工藝即可降低生產成本。本章重點介紹了目前一些世界領先的大修渣無害化處置技術，從多方面與多角度地為中國電解鋁公司的發展帶來了一些引導與支持，從而減少了污染，并實現了公司的巨大社會價值。

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