邢子聿

（沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究有限公司，遼寧 沈陽 110001）

鋁工業(yè)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)與戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。隨著芯片、汽車等行業(yè)的高速發(fā)展，氧化鋁的需求量不斷升高，使近年來各地氧化鋁項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)行隨之增加。氧化鋁生產(chǎn)過程中需進(jìn)行大量的化學(xué)反應(yīng)及換熱，這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣、廢水及赤泥等污染物。為解決環(huán)境污染問題，提高對(duì)氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生工業(yè)三廢的處理方法勢(shì)在必行。

1 廢氣的處理與利用

氧化鋁生產(chǎn)過程中主要的廢氣有兩部分。第一為氫氧化鋁焙燒過程中所產(chǎn)生的煙氣，第二為溶出等裝置生產(chǎn)過程中各儲(chǔ)槽所產(chǎn)生的乏汽。目前對(duì)廢氣的處理與利用主要為煙氣除塵、脫硫與余熱利用兩方面。

氫氧化鋁焙燒是氧化鋁生產(chǎn)過程中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。氫氧化鋁焙燒的生產(chǎn)過程中要通過煤氣或者天然氣進(jìn)行燃燒升溫，完成對(duì)氫氧化鋁的脫水，此過程中會(huì)產(chǎn)生大量的水煙氣，水煙氣溫度基本在150℃～160℃之間，煙氣中含有一定的煤灰塵和含硫污染物。該股煙氣的排出對(duì)大氣環(huán)境存在一定的污染。

表1 焙燒爐煙氣的主要成分

從表1的煙氣組成可以看出，焙燒煙氣中含硫污染物主要為二氧化硫氣體，針對(duì)這一點(diǎn)，處理方式采取濕法脫硫。當(dāng)二氧化硫的濃度較低時(shí)，可以使用堿性的赤泥附液進(jìn)行吸收。煙氣與赤泥附液在噴淋塔內(nèi)逆流接觸完成脫硫。焙燒煙氣中粉塵污染物主要是氧化鋁兩性氧化物及微量的氫氧化鋁。對(duì)煙氣的除塵技術(shù)主要有兩種:袋式除塵器和電除塵器。由于焙燒煙氣的溫度較高，所以通常采用電除塵器對(duì)焙燒煙氣進(jìn)行除塵凈化，凈化后的煙氣排塵濃度可控制在50mg/m3(N)內(nèi)。

對(duì)焙燒爐煙氣的余熱利用主要是將煙氣在換熱塔中直接與洗水進(jìn)行熱交換，將洗水從20℃加溫至80℃，再通過熱水泵直接供給平盤洗水用。如此對(duì)煙氣進(jìn)行余熱回收，每生產(chǎn)1t氧化鋁將多回收0.5t冷凝水。同時(shí)余熱利用所節(jié)省的熱量將降低氧化鋁的生產(chǎn)成本[1]。為保證煙氣與洗水在換熱塔內(nèi)的傳熱效率，洗水通過高效噴頭噴射進(jìn)入換熱塔。洗水與煙氣在換熱塔內(nèi)充分接觸，完成熱量吸收。

溶出的礦漿包含很多乏汽，乏汽的主要成分為高溫的水蒸氣。此部分乏汽若直接排放，不僅會(huì)造成熱量的浪費(fèi)，而且有一定安全隱患。為合理利用這股乏汽，在礦漿稀釋槽頂部設(shè)置洗水加熱器來回收乏汽中的熱量。稀釋礦漿中的乏汽由稀釋槽頂部排出直接進(jìn)入洗水加熱器中。乏汽與赤泥洗水或?yàn)V液在洗水加熱器內(nèi)逆流接觸，完成熱量交換。在此過程中乏汽中水蒸氣的潛熱被充分利用，同時(shí)赤泥洗水或?yàn)V液被加熱到合適的溫度，熱量利用極為合理。

2 廢水的處理與循環(huán)再利用

氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水有許多來源，主要有以下幾種：車間生產(chǎn)過程中現(xiàn)場(chǎng)的含堿廢液、生產(chǎn)或檢修過程中設(shè)備的冷卻水、雨水、赤泥回水及其它生活污水等。為避免水資源浪費(fèi)及環(huán)境污染，需要對(duì)廢水進(jìn)行污染治理、循環(huán)利用。以實(shí)現(xiàn)氧化鋁廠廢水的“零排放”[2]。

設(shè)置完善的循環(huán)水系統(tǒng)，合理提高循環(huán)水濃縮倍率，減少循環(huán)水排污量。合理的將氧化鋁生產(chǎn)過程中循環(huán)水系統(tǒng)分類。分為凈循環(huán)水系統(tǒng)、生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)與濁循環(huán)水系統(tǒng)。其中凈循環(huán)水系統(tǒng)包括焙燒車間、空壓車間、鍋爐車間等，此類循環(huán)水均為設(shè)備間接換熱用水，基本不會(huì)受到污染。循環(huán)水可以經(jīng)冷卻后直接循環(huán)使用。生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)包括溶出車間、母液蒸發(fā)車間、種子分解車間、綜合過濾車間等。此類循環(huán)水由于在生產(chǎn)過程中可能遭到工藝物料污染，含堿較高。為改善此部分循環(huán)水的水質(zhì)，需對(duì)10%的循環(huán)水進(jìn)行分流澄清處理，保證循環(huán)水懸浮物含量符合循環(huán)水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。濁循環(huán)水系統(tǒng)主要是選礦車間所需的工藝用水，此部分水由于懸浮物與雜質(zhì)含量較高，需要設(shè)置單獨(dú)的沉降池，將澄清的溢流水循環(huán)使用。

圖1 生產(chǎn)污水的處理流程圖

對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，減少生產(chǎn)過程中新鮮水的加入。全面采用蒸汽間接加熱代替直接加熱的溶出技術(shù),新蒸汽冷凝水若其電導(dǎo)率合格可返回?zé)犭娤到y(tǒng)鍋爐循環(huán)利用,溶出系統(tǒng)所產(chǎn)生的二次汽用于預(yù)熱進(jìn)預(yù)脫硅工序之前的礦漿。在赤泥洗滌工序內(nèi)，采用逆向洗滌，同時(shí)洗滌后的溶液重新進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行二次利用。

這樣既能最大程度減少新鮮水加入生產(chǎn)系統(tǒng)之中，用時(shí)可以減少廢水的排放[3]。

3 廢渣的處理與利用

表2 國(guó)內(nèi)氧化鋁廠赤泥化學(xué)成分[4] wt%

赤泥是氧化鋁制備過程中產(chǎn)生的固體廢渣，赤泥依照其來源分為燒結(jié)法赤泥、拜耳法赤泥、聯(lián)合法赤泥。

由表2可以看出當(dāng)生產(chǎn)工藝不同的情況下，赤泥其化學(xué)組成也不同。

一般每生產(chǎn)1t氧化鋁大約產(chǎn)出0.5t～1.5t赤泥。目前的處理主要是對(duì)沉降工序排出的赤泥進(jìn)行壓濾脫水，隨后將含水率較少的赤泥送至赤泥堆場(chǎng)繼續(xù)堆放。若經(jīng)壓濾后的赤泥僅僅采用堆場(chǎng)堆放的方式處理會(huì)造成堆場(chǎng)占地面積大，投資的運(yùn)行維護(hù)成本提高。隨著研究的深入，赤泥更多利用方式被逐步認(rèn)識(shí)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）赤泥生產(chǎn)建筑材料，由于燒結(jié)法赤泥中含有大量的CaO·SiO2,同時(shí)赤泥又具有較強(qiáng)的亞粘土特性。利用這些特性，赤泥作為一種添加劑在生產(chǎn)水泥、磚、混凝土、陶瓷等建筑材料上有廣泛應(yīng)用。

（2）赤泥作為吸附劑，赤泥以其粒度細(xì)、比表面積大、孔隙率高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在污水處理過程中被廣泛作為吸附劑使用。目前赤泥作為吸附劑去除水中的污染物主要有三類:金屬陽離子、無機(jī)陰離子、有機(jī)物等。

（3）赤泥提取有價(jià)金屬，赤泥中含有鈧、鈦、鐵等有價(jià)金屬元素。目前有火法、濕法等較為成熟的提取工藝進(jìn)行有價(jià)金屬的提取，效果良好。

（4）赤泥作為一種催化劑可廣泛用于催化氣化等反應(yīng)過程中。赤泥中含有氧化鐵及部分堿金屬、堿土金屬元素，這些物質(zhì)在煤氣化反應(yīng)過程中均可以起到一定的抑制作用。當(dāng)發(fā)生氣化反應(yīng)時(shí)，可以通過加入部分赤泥的方式來適當(dāng)降低氣化反應(yīng)的活化能。從而降低反應(yīng)的溫度?？梢愿纳茪饣磻?yīng)本身溫度高、消耗大的問題。

（5）赤泥在土壤修復(fù)方面也有著較為廣泛的應(yīng)用。由于赤泥具有較強(qiáng)的吸附性能，可以利用赤泥吸附土壤中的銅、鋅、鎳、鉛等重金屬離子。使其由可交換態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殒I合氧化態(tài)，從而降低重金屬離子的活動(dòng)力和反應(yīng)性，有利于土壤中微生物和植物的生長(zhǎng)[5]。

4 結(jié)語

隨著研究的深入與科技的進(jìn)步，氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物逐步的得到合理的處理與利用。這不僅減少了氧化鋁生產(chǎn)過程中污染物的排放，改善了廠區(qū)周圍的環(huán)境。同時(shí)通過對(duì)赤泥等污染物的利用，可以提高企業(yè)的利潤(rùn)。對(duì)氧化鋁過程可謂一舉多得，為氧化鋁產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展提供了有利條件。