白志彪

摘要：回顧了我國(guó)鋁冶煉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，在分析了國(guó)內(nèi)鋁冶煉技術(shù)存在不足的基礎(chǔ)上，指出了我國(guó)鋁冶煉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：鋁冶煉；危險(xiǎn)廢物；污染；判別；

前言

我國(guó)的鋁冶煉工業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，取得了前所未有的成績(jī)，2000年氧化鋁產(chǎn)量達(dá)429萬(wàn)t，鋁錠283萬(wàn)t，我國(guó)已成為世界鋁生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)。這一成績(jī)的取得，與科技的貢獻(xiàn)是不可分的?，F(xiàn)就我國(guó)氧化鋁和電解鋁方面所取得的成績(jī)作一回顧，并就我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)作一分析。

一、問(wèn)題的提出

鋁工業(yè)是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，鋁材是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)原材料，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)第二大應(yīng)用金屬，是推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α＝陙?lái)，作為原鋁生產(chǎn)原料的氧化鋁在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供應(yīng)缺口較大，各地爭(zhēng)相上馬氧化鋁項(xiàng)目，使得我國(guó)氧化鋁總體產(chǎn)能飛速增長(zhǎng)，近十年平均每年增幅均達(dá)11%以上。 2004年我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量1289萬(wàn)噸/年，凈進(jìn)口585萬(wàn)噸/年，2009年我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量2278萬(wàn)噸/年，凈進(jìn)口514萬(wàn)噸/年。氧化鋁工業(yè)屬于資源消耗性行業(yè)，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣等"三廢"污染物會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定程度的影響。隨著我國(guó)氧化鋁行業(yè)的不斷壯大，其環(huán)境問(wèn)題日益受到人們關(guān)注。經(jīng)過(guò)氧化鋁專業(yè)領(lǐng)域和環(huán)保領(lǐng)域的共同努力，氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)污染環(huán)節(jié)基本得到控制，但部分環(huán)節(jié)與國(guó)際先進(jìn)水平相比，尚有差距。

二、危險(xiǎn)廢物判別

鋁冶煉業(yè)產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物種類不多，但一般數(shù)量較大，很多屬于大宗危險(xiǎn)廢物，不合理處置危害很大?！秶?guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中與鋁冶煉業(yè)直接相關(guān)的危險(xiǎn)廢物主要集中在“HW48 有色金屬冶煉廢物”的4個(gè)小項(xiàng)。下面根據(jù)生產(chǎn)階段具體分析：

（一）氧化鋁生產(chǎn)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物主要為赤泥、煤焦油、含酚污泥等。

1.赤泥

赤泥是以鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)堿性固體廢物。每生產(chǎn) 1 噸氧化鋁，大約產(chǎn)生0. 8 噸 ～ 1. 5 噸赤泥。根據(jù)氧化鋁生產(chǎn)方法，赤泥可以分為拜耳法赤泥、燒結(jié)法赤泥和聯(lián)合法赤泥。赤泥的礦物組成、化學(xué)組成及性質(zhì)因原料和工藝不同而異。一般燒結(jié)法赤泥和聯(lián)合法赤泥組成和性質(zhì)較為相似，拜耳法赤泥又分為高溫拜耳法和低溫拜耳法兩種，在組成上有所差異。燒結(jié)法赤泥和聯(lián)合法赤泥化學(xué)組成以 Ca O、Si O2為主，拜耳法赤泥中，Al2O3、Na2O 含量較燒結(jié)法赤泥高。赤泥的危險(xiǎn)特性主要表現(xiàn)為較強(qiáng)堿性。所以應(yīng)對(duì)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的赤泥進(jìn)行危險(xiǎn)廢物的判別。pH值大于12.5的赤泥應(yīng)按危險(xiǎn)廢物管理。

2.煤焦油

煤氣發(fā)生爐是氧化鋁生產(chǎn)的主要配套設(shè)施，為焙燒爐提供能源，煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤氣經(jīng)冷卻、洗滌凈化、電捕焦油器捕焦后用煤氣排送機(jī)加壓后送至用氣處。冷卻、洗滌凈化產(chǎn)生的洗滌水進(jìn)入隔油沉淀池，便產(chǎn)生了煤焦油。煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤焦油，由于在氣化爐內(nèi)的生成溫度一般在 400℃ ～ 600℃，稱為中溫焦油，它的特點(diǎn)是重餾份比重大、含水多，不符合國(guó)家高溫煤焦油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，外觀呈黑色或黑褐色粘稠狀液體，具有特殊的臭味，可燃并有腐蝕性，是一種高芳香度的碳?xì)浠衔锏膹?fù)雜混合物，已確認(rèn)為致癌物。若直接進(jìn)入水體、土壤等周邊環(huán)境，將產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。中溫焦油可以用《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》直接判別，屬于危險(xiǎn)廢物。

3.含酚污泥

煤氣洗滌塔的洗滌水進(jìn)入隔油沉淀池，經(jīng)除油、沉渣后再依次進(jìn)入熱水池、冷卻塔、冷水池循環(huán)使用。煤氣洗滌循環(huán)水屬于濁循環(huán)水，其中含有揮發(fā)酚、COD、BOD5、石油類等污染物，為了保證煤氣洗滌系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需對(duì)循環(huán)水進(jìn)行物化或生化處理，并定期將處理產(chǎn)生的污泥清出，以保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。處理產(chǎn)生的污泥含有揮發(fā)酚、石油類等污染物，具有一定的毒性，含酚污泥可以用《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》直接判別，屬于危險(xiǎn)廢物。

4.廢機(jī)油

機(jī)油是各種設(shè)施優(yōu)良運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命的重要保障，機(jī)油的使用必定伴隨著變質(zhì)而需要換油，廢機(jī)械潤(rùn)滑油主要產(chǎn)生在加壓泵房、空壓站、發(fā)電機(jī)組等動(dòng)力車間和機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備上，廢機(jī)油具有一定的毒性，可以用《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》直接判別，屬于危險(xiǎn)廢物。

（二）電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物主要為大修渣、浮渣（ 鋁灰） 、殘陽(yáng)極等。

1.大修渣

電解預(yù)培槽壽命一般為4 ～ 7年，到時(shí)炭陰極內(nèi)襯將失效，必須對(duì)電解槽進(jìn)行大修，更換槽內(nèi)襯，大修渣的產(chǎn)生量大約為電解鋁產(chǎn)量的 3%，是電解鋁行業(yè)生產(chǎn)量、危害性都最大的危險(xiǎn)廢物，以一個(gè)年產(chǎn)電解鋁80萬(wàn)噸的企業(yè)為例，每年的大修渣產(chǎn)生量在2萬(wàn)噸以上。大修渣主要由廢陰極炭塊、陰極糊、沉積物、耐火磚、保溫磚等組成，大修渣浸出液可溶氟質(zhì)量濃度可達(dá)1000 mg/L以上，遠(yuǎn)大于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》（ GB50853-2007）中100mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)，并含有氰化物，屬于危險(xiǎn)廢物。

2.浮渣（鋁灰）

鑄造車間精煉過(guò)程中混合爐爐面將會(huì)產(chǎn)生少量浮渣，通過(guò)“扒渣”被收集，或手工操作從爐中撈出漂浮的混合物，或用自動(dòng)化設(shè)備撇去漂浮的浮渣，主要成分為鋁，三氧化二鋁，二氧化硅，氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵和電解質(zhì)等，通常顯白色，符合《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》HW48 有色金屬冶煉廢物中“粗鋁精煉加工過(guò)程中產(chǎn)生的鹽渣、浮渣”的描述，廢物代碼331-025-48，屬于危險(xiǎn)廢物。

3.殘陽(yáng)極

在電解槽的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，碳素陽(yáng)極與氧反應(yīng)生產(chǎn)CO2和CO而不斷消耗，通過(guò)定期更換預(yù)焙陽(yáng)極塊進(jìn)行補(bǔ)充，更換下來(lái)的殘陽(yáng)極上附著有陽(yáng)極泥（ 電解質(zhì)） ，氟化物含量很高，根據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》的限制，屬于危險(xiǎn)廢物。

4.廢離子交換

樹(shù)脂電解鋁企業(yè)基本都配置火電廠，電廠的鍋爐用水使用前須進(jìn)行軟化處理，離子交換就是軟化處理的主要工藝之一，飽和或廢棄更換下來(lái)的廢離子交換樹(shù)脂就屬于有機(jī)樹(shù)脂類廢物。

三、對(duì)策建議

（一）選擇合適的氧化鋁工藝

首先，普及拜爾—燒結(jié)串聯(lián)工藝。其顯著特點(diǎn)是：先用拜爾法處理礦石，提取其中的大部分氧化鋁，然后再用燒結(jié)法回收拜爾法赤泥的氧化鋁和堿，原則只燒赤泥熟料，而不添加礦石，而混聯(lián)法除了處理赤泥還同時(shí)處理一部分低品位礦石。由于燒結(jié)法部分產(chǎn)量比例縮小，能耗減小，總成本降低；由于礦石經(jīng)過(guò)拜爾法和燒結(jié)法兩次處理，氧化鋁總回收率高，堿耗降低。

（二）提高技術(shù)裝備水平，實(shí)現(xiàn)高效能降耗

要想降低各個(gè)工序的單位能耗及原材料消耗，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，就得采用高新技術(shù)和先進(jìn)的裝備，提高設(shè)備大型化、高效化和自動(dòng)化水平，此類先進(jìn)技術(shù)和裝備主要包括：強(qiáng)化溶出成套技術(shù)及裝備；高效沉降技術(shù)及裝備；大型液固過(guò)濾分離設(shè)備（葉濾機(jī)，立盤、平盤過(guò)濾機(jī)）及技術(shù)；降膜蒸發(fā)技術(shù)；大型平底 MIG 攪拌槽的設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)；懸浮焙燒技術(shù)；氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)。此外，針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用拜爾法原礦漿及燒結(jié)法生料漿自動(dòng)配料技術(shù)、熟料窯自動(dòng)控制技術(shù)、粗液常壓脫硅技術(shù)、高濃度碳分母液蒸發(fā)析鹽技術(shù)、余熱利用技術(shù)，以達(dá)到節(jié)能、降耗、增產(chǎn)的目的。

結(jié)束語(yǔ)

總之，我國(guó)鋁冶煉技術(shù)水平近些年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，但我們還應(yīng)該看到，鋁冶煉工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，加快技術(shù)進(jìn)步，提高鋁冶煉企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力是我們迫切的任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]車玲.我國(guó)氧化鋁工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)世界有色金屬，2005

[2]楊志民.我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)的綜合回收與利用世界有色金屬，2002endprint