随着铝电解工艺的不断发展与环保事业的不断进步,如何对电解铝生产中的废弃物与大修渣进行有效的处理也被提上议程。大修渣成分复杂而且含有大量的危害物质,普通的处理方式会对环境造成大量的污染,如何对其进行无害化处理是近几年电解铝行业主要的研究方向。
下面将针对电解铝生产中出现的固体废弃物以及电解槽情理中的大修废渣展开研究,通过对其成因和处理方式进行综合分析,找出无害化处理方式,降低各种废弃物对土地造成的污染。
1.固体废物大修废渣的成因及危害
金属铝主要生产办法为电解铝生产,其原理是:用电解溶液在氧化铝中完成单质铝电解。电解溶液中添加剂主要成分为氟化盐,氟化盐不仅参与到电解槽的电解过程,而且有一部分直接被电解槽衬里所吸附。据行业内统计数据显示,1吨铝生产过程中,就会有5~6 kg 的氟被电解槽所吸附。
经过以上分析,可以看出,大修废渣主要是由电解铝厂电解槽大修形成的,废渣中含有很多的氟。当电解铝厂产能为20万吨时,相应的废渣可高达6000吨,严重威胁着周围的环境,长此以往难免会引起地下水及蓄水池内水源的污染,这也是铝厂周边水污染严重的主要原因。
2.固体废物大修废渣无害化处置技术的具体应用
目前无害化处理技术主要为:
2.1回转窑炭烧工艺
该工艺可将大修渣中95%的优化物质转化为稳定的固化物。该工艺主要流程为:将大修渣进行粉碎研磨,加入粉煤炭与石灰石,通过调节其配合比例,制成混合性粉末。将粉末放入回转窑中进行高温焙烧,经过一定时间之后,大修渣中的氟化物转变为性能稳定的化合物,实现对大修渣的无害化处理。该技术生成的砖或固化物可以用来铺路或用到建设工程,前景广泛。
2.2无酸湿法处理工艺
作为湿法处置技术,已有部分厂家试点应用,因为它可以做到对大修废渣的无害化处理。其主要原理:
第一步将废渣进行研磨搅拌得到混合粉末,取少量粉末对粉末中氟化物及氰化物的含量进行验证;
第二步将粉末送入混料机,加入次氯酸钙粉末进行搅拌均匀;
第三步将水加入到混料机,除去废渣中的氰化物,随后采用强氧化钙溶液进行滴定,使废渣中的氟化物得到除去;
最后一步废渣转变化特定沉淀物,中间无有害物质出现。
2.3水泥厂协同处置
采用专业危险废物转化器、单元修补渣入水泥厂,处置危险废物运行资质,选用新型干式水泥窑进行大修渣的配合。经过第一批设备和其他危险废物组成的大修渣,再参加新型干法水泥窑焙烧,新型干法水泥窑具有广阔的空间和热场,加工温度高,炉膛火焰温度高达1650~1800℃。在HF 和CaO 的烧成过程中,对炉渣氟化物、氟化铝Al2O3 与铝酸钙水泥熟料窑进行煅烧,熟料窑中约90%~95% F元素,其余元素在炉内灰渣Ca2~F2 的冷凝循环方式下,很少排放。这种方法类似于自建回转窑处理的原理,但合作处理企业将建立完整的防污染设备,无需建立相关的处理设备。
2.4 浮选+物理化学处理工艺
在2010 年河南某铝厂研发出碳粉与电解质的回收方法,浮选法回收的碳粉可以用来制作高强度炭砖与阳极保护环,物理与化学结合法回收的电解质,可以用来制作新型硅砖与脱氧剂。
流程:先对废渣进行细磨,然后再分离电解质与炭粒。因为电解槽的废旧阴极可以通过碱性溶液浸泡加酸性溶液浸泡的方式进行提纯与处理,保温砖与防渗材料不需要经过浸泡可进行回收再利用。所以经过类似操作可以实现浮选无废水的处理过程,使废渣达到98%的的利用率。
2.5 实例分析
一个大型电解铝厂,具有大的阳极预焙阳极与中心点冲裁被用来生产每年20 万吨电解铝。假如没有恰当的处置,将有很大的环境安全隐患。企业大修后的矿渣水泥窑选用协同法处理、大修矿渣使用和无害化处置,很有可能促进资源节约型和环境友好型社会的发展具有重要意义。
此外,还有SPL 非溶解技术、低苛性裂化石灰法与浮选+物理化学处置法等,这些无害化处置技术的推广,为电解铝行业的可持续发展带来可能。
5 结语
近年来随着环保工作的推进,对电解铝行业也提出了新的要求。从经济方面来看,环保会增加铝厂的成本,但合理选择废渣的处理工艺,可以实现变废为宝,将其变为又一产出成品。