氧化鋁生產過程中產生的污染物處理與利用

馮海燕

（中國鋁業股份有限公司廣西分公司，廣西 百色 531499）

制備鋁產業是我國科學技術以及經濟發展的重要基礎產業和基礎材料支撐，近年來汽車行業以及芯片行業等行業的快速發展使得氧化鋁的需求量逐年提高，促使氧化鋁的工程建設速度有了極大的提升。在氧化鋁的生產過程中因為需要進行化學反應，所以在這個過程中會產生大量的工業三廢，及廢氣、廢水以及廢渣等污染物，對保護環境造成了極其惡劣的影響，因此必須對氧化鋁工業生產過程中產生的污染物進行處理和利用。

1 廢氣的處理與利用

氧化鋁工業生產的過程中產生的廢氣主要是生產過程中的兩個步驟產生的廢氣，一是氫氧化鋁焙燒過程中所產生的煙氣，一是溶出裝置生產過程中所產生的乏汽。現階段我國對于廢氣的利用主要是除塵和脫硫與余熱利用這兩種利用方式。

氫氧化鋁焙燒對于氧化鋁生產至關重要，其主要是通過煤氣進行高溫燃燒來達到對氫氧化鋁脫水的目的，在這個過程中會產生大量溫度在150℃左右的廢氣，這些廢棄中含有許多的灰塵以及硫化物，如果這些氣體被排入到大氣環境中，將對環境造成非常惡劣的影響。在廢氣中的灰塵主要是由于氧化鋁的氧化物以及氫氧化鋁等，而對于廢氣的除塵處理，一般采用的是袋式除塵器以及電除塵器兩種方法，但因為氫氧化鋁焙燒生產過程產生的廢氣溫度較高的原因，所以一般采用的是電除塵器來完成對氫氧化鋁焙燒生產過程產生的廢氣的除塵處理。廢氣中的含量主要是二氧化硫，因此在對廢氣進行處理時可以采用濕法脫硫的方法對廢氣進行脫硫處理，降低廢氣中的二氧化硫濃度，當二氧化硫濃度降到一定程度后，則可采用堿性赤泥來進行吸收，從而完成對廢氣的脫硫處理工作。將廢氣的溫度利用起來，不僅可以節省氧化鋁工業生產成本，也能提高資源的利用率。將高溫廢氣通過換熱塔完成與洗水進行熱交換的工作，在這個過程中，洗水的溫度會由20℃升到80℃左右，然后將升溫后的洗水直接供給到平盤。在此過程中，洗水會通過效噴頭噴射進人換熱塔從而保證換熱塔中廢氣與洗水的換熱效率，使得廢氣與洗水充分接觸，達到充分進行余熱利用的目的。通過這種方式來完成對廢氣的余熱利用，可以在生產一噸氧化鋁的時候回收的冷凝水能夠多回收半噸左右，極大的降低了氧化鋁工業生產成本。

乏汽的含量主要是高溫水蒸氣，這些高溫水蒸氣直接排放到大氣中不僅是對熱能的一種浪費，也會因為高溫造成一定的安全隱患，而要完成對乏汽進行合理利用的目的，可以利用洗水加熱器來進行熱量回收，當礦漿中的乏汽經過其稀釋槽的頂部進行排放時利用洗水加熱器來完成對熱能的高效利用。這些乏汽在洗水加熱器中與吃赤泥洗水充分接觸，從而完成換熱工程[1]。

2 廢水的處理與利用

水資源是我國國民經濟發展的重要戰略資源，而在氧化鋁的工業生產過程當中，水的使用量非常大，但這些水在生產過程中沒有被完全消耗，而是變成了大量的工業廢水，這些廢水的排出將會對工廠附近的生態環境造成極其惡劣的影響，因此必須對氧化鋁工業廢水進行處理與利用。

氧化鋁工業生產廢水的主要成分是設備冷卻水、地面沖洗水以及赤泥回水。根據水的質量可將其分成三種處理方式，水質較好的部分廢水會采用連續排放的方式進行排放，水質較差的采用間斷排放的方式進行排放，水質極差的就需要經過處理之后才能進行排放，這些廢水中并沒有任何的有毒物質或者重金屬離子，其主要成分中廢水中的懸浮物，這些懸浮物使得廢水成強堿性，若直接排放將對周圍的土質造成破壞。

廢水中懸浮物的處理辦法有三種，以下將做簡要介紹：

2.1 自然沉降法

廢水中的懸浮物主要成分是砂土和赤泥等雜物，除了水中的纖維物質成分較輕之外的其余雜物的密度有比水的密度大，因此采用自然沉降法能夠完成部分的廢水雜質去除，提高水質。但這種方式在使用中可以發現沉降所耗費的時間極長并且沉降的效果極差，因此這種方法在廢水處理中一般不適合用于工業廢水的處理。

2.2 粗濾法

在廢水進入集水池時，固體懸浮物會對閘門或者管道造成堵塞，而采用格柵來完成對大型固體懸浮物如塑料袋、砂石、破布等的攔截，從而達到對提升泵和吸泥泵的保護，避免其受到磨損或堵塞。

2.3 混凝沉降法

廢水中的懸浮物除了大型的固體污染物之外，還有許多細微懸浮顆粒和膠體污染物，這些污染物既不能通過沉降法進行去除，也不能利用格柵進行清除，因此處理過的廢水水質仍然較差，對此可以采用混凝沉降法對其進行處理。

（1）藥劑選擇。在氧化鋁的工業生產過程中聚合氯化鋁一般采用的是絮凝劑，這種藥劑在使用時的PH值呈現在6-9左右，而工業廢水是呈強堿性的，其PH值通常在8以上，因此必須大量的投入該藥劑來提高絮凝劑的使用效果。此外，絮凝劑在配置的時候，藥劑各成分之間的溶解性不足，使得絮凝劑容易結團，大量的藥劑使用對設備具有強烈的腐蝕效果，因此在后來的聚合氯化鋁過程中使用的藥劑就換成了日本生產的T-1150絮凝劑，這種藥的PH值在3-13之間，能夠適應大量的工業廢水環境，并且只需要加入少量的藥劑就能夠達到最大化的使用效果，這種藥劑因為效果穩定、無腐蝕及易操作等優點成為了廢水懸浮物處理的最佳藥劑。

（2）影響絮凝效果的主要因素。①藥劑使用量。在加入T-1150絮凝劑的時候，必須對用藥量進行嚴格控制，如果用藥不足會使得沉降效果差，用藥過多則會使得膠體再穩，在經過大量的試驗與總結之后，發現在懸浮物含量一般的情況下只需要0.5mg/l的用藥量即可，而當廢水中懸浮物含量較高時，可以適當提高用量，控制在0.6mg/l～0.8mg/l即可，此外投藥的速度也需要進行嚴格控制，應當保證藥劑以1.5mg/min的速度進行投放，以達到最佳的處理效果。②攪拌的時間。在進行配藥的時候，必須保證攪拌的過程在一個較短的時間內，為此必須加大攪拌的強度；在藥劑產生反應的時候，由于藥劑需要與廢水中的懸浮物反應產生絮體，所以攪拌的強度必須控制在一個較溫和的范圍內，為絮粒的生長提供最佳的環境，此過程的時間所需要比混凝的時候要長。③沉淀池內污泥層高度。在廢水的混凝沉淀池中，污泥層高度對絮凝效果的影響極大，根據大量的試驗數據總結，發現污泥層高度在200mm～300mm之間是最合適的，而要達成對污泥層的嚴格控制，吸泥機需要每周進行四次排泥，而濃縮池則需要每周三次排泥才能達到最佳的沉降效果。廢水中的成分還有一種是沖洗灰渣補充水，與上述的堿性廢水不同，這種廢水由于其酸性離子濃度高的問題，使得廢水呈酸性，其PH值通常在2-3之間，對設備管道有著極強的腐蝕性。對于這種廢水的處理，采用工業堿性廢水與其進行對沖和對灰渣進行沖洗，可以降低酸性廢水中的酸性，還能提高堿性廢水的利用率，從而降低廢水處理的成本，對沖后的廢水一般呈中性。在進行廢水處理的時候需要注意的一點是，廢水站的廢水中懸浮物的含量是非常高的，因此需要將廢水中的懸浮物進行過濾之后才能進行灰渣的沖洗工作[2]。

3 廢渣的處理與利用

赤泥是氧化鋁工業生產過程必然會產生的固體廢渣，這些赤泥的來源有很多，并且由于氧化鋁生產工業的不同，產生的赤泥中的物質成分也不同，因此對于赤泥的處理與利用需要針對性的進行。

赤泥的產生量通常在適合一頓氧化鋁的時候能夠產生半噸到一噸半的赤泥，赤泥的產生量波動與制備工藝和赤泥的處理與利用有關。當下我國對于赤泥的處理只要是將沉降過程中產生的赤泥進行脫水處理，而加工脫水后的赤泥中含水量較低的赤泥將被送入堆放場堆放，這種方式的缺點是赤泥堆放場的占地面積過大且運維成本極高，因此相關人員隨著研究的開展對于赤泥的利用有了新的理解。

（1）作為建筑材料。由于燒結法赤泥中的CaO?SiO2含量極高且具有較強的亞粘土特性，因此將赤泥作為建筑材料生產的原材料，是非常適合的，利用好赤泥的特性，將赤泥作為添加劑加入到如水泥、磚以及混凝土等建筑材料中時目前赤泥在建筑材料行業上的主流應用方式。

（2）做吸附劑。赤泥的粒度非常的小且孔隙率非常高，在對工業廢水進行處理的時候，常常作為吸附劑進行使用，在廢水處理環節，赤泥可以有效去除廢水中的重金屬離子以及有機物等污染物，且能夠達到很好的效果。

（3）金屬成分提取。赤泥中的金屬成分非常多，如鈧、鐵、鋁等都是非常具有價值的金屬，現階段對赤泥中金屬成分的提取主要是采用火法和濕法兩種方法，這兩種方法都比較成熟且提取的效果非常好。

（4）做催化劑。由于工業生產的廢水一般呈堿性，而作為廢水處理的重要材料的赤泥，一般也會含有如堿金屬等堿性物質，這些堿性物質在煤氣化的反應過程中能夠擁有良好的抑制反應的作用，當氣化反應發生的時候，加入一些赤泥能夠有效降低其反應的活性，從而使得氣化反應產生的溫度降低，對于改善氣化反應溫度高和消耗大的問題有很大的幫助。

（5）用于土壤修復。可以利用赤泥中的重金屬離子以及赤泥的強吸附性，將其交換態轉變成為鍵合氧化態，這種轉變可以將赤泥中的重金屬離子的反應能力以及活性進行大幅度降低，從而保證赤泥用于土壤修復的可靠性，并且這種赤泥的環境可以促使土壤中的微生物以及植物的生長[3]。

4 結語

對氧化鋁工業三廢污染物的處理與利用，不僅能夠挺高工業化生產的經濟效益，節省資源的利用，同樣的在資源的再循環以及廢物利用等方面有著極強的突出表現，對于工業廢氣、廢水及廢渣的有效利用。使得后期的運維成本大幅度降低，避免了工業三廢對環境污染的惡劣影響，還促進了資源的可持續發展，為我國的社會經濟建設以及可持續發展執行戰略做出貢獻。