熊興聯

(貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

為了規(guī)范和有效管理建設項目的環(huán)境影響評價，目前國家生態(tài)環(huán)境部頒布實施有部分行業(yè)的環(huán)境影響評價技術導則，如《環(huán)境影響評價技術導則 陸地石油天然氣開發(fā)建設項目》(HJ/T349—2007)、《環(huán)境影響評價技術導則 煤炭采選工程》(HJ 619—2011)等，除此之外還有適用于所有建設項目環(huán)境影響評價的環(huán)境影響評價技術導則，其中主要有涉及大氣、地表水、地下水、土壤、聲等環(huán)境要素以及環(huán)境風險、生態(tài)影響等方面的導則，但針對固體廢物的環(huán)境影響技術導則尚未出臺。根據所做的電解鋁廠電解槽大修渣環(huán)境影響評價，總結了在該項評價工作中應關注的技術要點，以期在今后工作中全面深入地進行電解槽大修渣環(huán)境影響評價編制工作。

1 電解槽大修渣環(huán)境污染特征

為了在環(huán)境影響評價中全面分析清楚電解槽大修渣對周圍環(huán)境可能造成的環(huán)境影響，并針對其環(huán)境影響提出可行及可靠的污染防治措施，首先應全面掌握電解槽大修渣的污染特征。

電解鋁廠生產設備電解槽在工作一段時間后陰極內襯需進行維修更換。目前根據我國電解鋁生產技術現狀水平及發(fā)展狀況，電解槽大修周期正趨于增加，設計周期一般可達2 200 d以上。

電解槽大修時拆除下來的陰極炭塊、防滲料、耐火磚、保溫材料等統稱為電解槽大修渣，這些陰極內襯由于長期在高溫下與電解質發(fā)生電化學反應，吸附了大量的有害物質，生成一些有毒物質，在這些有害物質中，鑒于各物質的毒性、含量以及對環(huán)境危害程度等因素，目前尤為值得關注的是氟化物。按照《國家危險廢物名錄》，電解槽大修渣屬于危險廢物，其廢物類別為HW48有色金屬冶煉廢物。國內部分電解鋁廠電解槽大修渣浸出試驗結果見表1、表2和表3。

表1 電解槽大修渣氟化物浸出試驗結果(單位：mg/L)Tab.1 Fluoride leaching test results of electrolytic cell overhauled slag(Unit：mg/L)

表2 國內某電解鋁廠電解槽大修渣淋溶浸出結果(單位：mg/L)Tab.2 Leaching results of electrolytic cell overhauled slag from domestic electrolytic aluminum factory(Unit：mg/L)

表3 國內某電解鋁廠電解槽大修渣浸出液分析結果表(單位：mg/L)(pH除外)Tab.3 Table of analysis results of leachate of electrolytic cell overhauled slag in domestic electrolytic aluminum plant(Unit：mg/L)(except pH)

從浸出試驗結果可見，電解槽大修渣在受到水的浸泡后，浸出的主要毒性物質中無機氟化物濃度較高。根據現有研究成果，其污染特征可歸納如下：

(1)電解槽大修渣多以塊狀固態(tài)干渣方式排出，在無外來水淋浸情況下其對所處環(huán)境周圍的土壤、地下水造成的影響并不顯著，對空氣環(huán)境造成的揚塵影響也不大，一旦受到淋浸，其淋溶液對環(huán)境的影響將會凸顯出來。露天堆放時，渣中有害成分氟因大氣降水等外來水的淋浸將被溶出，若淋溶液通過地表徑流或地層滲透進入環(huán)境，將對地下水、土壤等造成氟污染。氟的溶出除與堆存場所堆存的渣量和渣中氟含量有關，還與堆場的匯水面積和當地降雨量有關。

(2)在電解鋁廠生產期間，電解槽大修渣逐年累積，帶入環(huán)境的氟隨之增加，氟污染呈加重趨勢。

(3)根據現有的對國內電解鋁廠電解槽大修渣進行的降水淋溶試驗結果，電解槽大修渣中氟的溶出量與淋濾水量、淋溶時間具有相關性變化規(guī)律。溶出規(guī)律為氟化物的溶出量在堆存的1～4 a間呈逐年遞增，第4～10 a呈逐年遞減，10 a以后基本趨于平穩(wěn)。即電解槽大修堆場在停止使用后，其中殘余的氟化物仍將繼續(xù)溶出，但溶出量逐年降低，污染影響隨之減弱。

每100 t電解槽大修渣氟化物逐年溶出量變化規(guī)律見圖1。

圖1 氟化物逐年溶出量變化規(guī)律曲線圖Fig.1 Curve of the variation of fluoride dissolution rate on yearly basis

2 電解槽大修渣處置措施

根據我國現有電解鋁生產技術，不同的電解槽槽型產生的電解槽大修渣量一般在16～26 kg/t·Al之間，按照目前電解鋁行業(yè)設計的經濟規(guī)模250 kt/a產能計，大修渣年產生量在4 000～6 500 t之間。盡管電解槽大修渣中碳含量較高，一般可達約30 %，可作為資源回收利用，但由于受到接收單位對原、燃料成分的限制等原因，電解槽大修渣目前可實施的綜合利用途徑及綜合利用量仍較少，多數仍處于電解鋁廠將產生的大修渣經簡單分選后在廠內回用的狀態(tài)，如電解質塊可返回生產系統；廢鋼棒可回收熔化，重新鑄棒，返回使用；耐火材料如沒有損壞或受到污染，可繼續(xù)使用。

現有可行的大修渣綜合利用途徑主要如下：

(1)從大修渣中選出的耐火材料部分富含氧化鋁，與少量氧化鋁混合后Al2O3的含量高達60 %以上，在抬包中可用作流動劑。粉碎的廢槽襯中的耐火材料與適當的混凝土混合還可用于維修煉鋼電爐的爐襯。

(2)在水泥工業(yè)中大修渣的炭素部分可作燃料；而其耐火材料中的Al2O3和硅可作為部分原料，進入生產流程中。

(3)在鋁電解工業(yè)中電解槽大修產生的廢陰極底塊用于生產制作電解槽大修用人工伸腿、側塊、側塊中縫糊，延長鋁電解槽陰極內襯的使用壽命，提高產量，降低槽大修費用。

目前，國內電解鋁行業(yè)電解槽大修渣的綜合利用尚處于開發(fā)研究和實驗過程中，選擇渣場進行填埋堆存仍然是目前我國對電解槽大修渣的主要處置措施。

3 電解槽大修渣環(huán)境影響評價技術要點

隨著對電解槽大修渣污染特征的不斷掌握以及我國對危險廢物污染控制管理的加強，電解槽大修渣的環(huán)境影響評價在電解鋁行業(yè)的環(huán)評中逐漸成為評價的重點內容之一，也是環(huán)境保護行政主管部門在審批電解鋁項目環(huán)評時重點關注的專題之一。

對于電解槽大修渣環(huán)境影響評價首先應考慮到大修渣作為固體廢棄物，其對環(huán)境的影響有與其余固廢具有共性的方面，即堆存將占用土地，帶來改變土地原有利用性質、不合理堆放可能造成水土流失強度變化、破壞植被、改變周圍一定區(qū)域范圍內的生態(tài)結構等生態(tài)環(huán)境影響因素，除此之外還應針對大修渣特性在以下方面作重點分析。

根據電解槽大修渣不同處置方式所造成的環(huán)境影響類別及側重點不同，對其造成的環(huán)境影響評價內容有所不同。針對目前電解槽大修渣較為普遍的處置方式，其在環(huán)境影響評價中應突出或重點關注的方面總結如下：

3.1 堆場填埋形式

電解槽大修渣屬于危險廢物，采取堆場填埋主要有以下幾種形式：

(1)結合電解鋁項目廠址位置，選擇適宜場所新建電解槽大修渣場；

(2)依托本企業(yè)或相關企業(yè)的原有電解渣場；

(3)依托工業(yè)園區(qū)配套建設的渣場；

對于采用新建堆場填埋形式處置電解槽大修渣的項目，環(huán)評應首先嚴格對照《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598—2019)和《危險廢物安全填埋處置工程建設技術要求》，從堆場選址、設計、環(huán)境監(jiān)控管理措施、封場等方面是否符合標準要求逐項進行對比評價。鑒于電解槽大修渣的環(huán)境污染特征主要表現為受到外來水的浸出后，浸出液中主要毒性物質為無機氟化物，若浸出液滲漏對堆場周圍地下水等環(huán)境將造成影響，因此應在此基礎上，根據堆場區(qū)域地下水現狀調查資料，分析擬選堆場周圍區(qū)域的環(huán)境質量現狀情況，說明堆場建設區(qū)域的環(huán)境背景，分析是否存在環(huán)境容量；對于需設置堆場滲濾液收集及處理系統的渣場，還應分析收集及處理系統的合理性及可靠性，對處理后出水是回收利用還是外排進行分析；摸清堆場周圍地表水環(huán)境情況，對處理系統出水排放情況對受納水體的環(huán)境影響進行分析評價。評價結論應綜合以上分析結果明確堆場填埋的環(huán)境可行性。

對于在堆場最終堆存填埋之前設有暫存場所的項目，還應對照《危險廢物貯存污染控制標準》(GB18597—2001)分析暫存場所選址、設計是否符合標準要求，暫存場所周圍環(huán)境情況以及其建設對周圍環(huán)境的影響情況。

對于依托利用原有堆場的項目，環(huán)評應重點關注的是：首先應分析原有堆場建設是否符合現行的有關標準要求，是否通過環(huán)境保護行政主管部門驗收，是否存在需要整改的問題，若不符合要求應首先提出整改措施，待其整改完成后進一步論證依托原有堆場的可行性和可靠性。對于原有堆場應根據其堆存現狀，分析其剩余庫容能否滿足項目所需的堆存量要求，堆存年限能否滿足《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598—2019)要求，堆場能否繼續(xù)使用等。

對于依托工業(yè)園區(qū)配套建設堆場的項目，首先應明確園區(qū)環(huán)評或渣場專項環(huán)評是否已經通過環(huán)境保護行政主管部門審批，在此前提條件下結合已有環(huán)評，對項目的電解槽大修渣與其規(guī)劃準入廢渣的種類及數量等的一致性進行分析，論證電解槽大修渣堆放至園區(qū)堆場的可行性和可靠性。

對于利用堆場堆存填埋處置的項目，從堆場防滲措施的合理性以及電解槽大修渣滲濾液的污染防治措施可靠性等方面對渣場進行環(huán)境風險評價也是電解槽大修渣環(huán)境影響評價的重點內容之一。

3.2 綜合利用形式

對于采取綜合利用方式處置電解槽大修渣的項目，因其產出后堆存至一定量即運往綜合利用項目進行綜合處置，目前一般僅考慮在廠區(qū)內設置暫存場所。該種處置方式存在的環(huán)境影響主要表現在廠區(qū)內大修渣暫存場所對周圍環(huán)境的影響分析；其次為電解槽大修渣從鋁廠到綜合利用單位的運輸過程中沿線的環(huán)境影響分析，以及綜合利用途徑在經濟技術方面的可行性評價。

在采取綜合利用形式時，環(huán)評還應落實擬綜合利用大修渣的項目是否通過環(huán)評審批、是否取得危險廢物處理單位資質，并且電解鋁廠應取得與危險廢物處理單位之間簽訂的接收協議。在此基礎上，若已具備可對大修渣進行綜合利用項目的環(huán)評等技術資料，可依據環(huán)評對擬處置物料的成分、數量等的規(guī)定及規(guī)劃，分析電解槽大修渣是否符合進行綜合利用處置的要求，否則應通過對電解槽大修渣進行試驗確定其中成分，視其能否符合綜合利用項目對物料成分等的要求進行可行性和可靠性評價。采用綜合利用方式進行處置，處置過程中是否會造成二次污染也是評價的重點內容之一。

對于采用綜合利用途徑處置的電解槽大修渣對其在運輸過程中所存在的環(huán)境風險評價也是評價的重點內容。由于電解槽大修渣大部分為塊狀的干渣，散落性較小，在無外來水淋浸情況下一般不會對環(huán)境造成影響，因此在評價中主要是關注運輸途中是否存在水環(huán)境敏感目標，電解槽大修渣有無進入水體的可能以及受到外來水淋浸的可能性和概率，針對可能存在的環(huán)境風險因素需提出的防范措施并充分論證相應的風險防范措施的可靠性等方面。

4 電解槽大修渣環(huán)境影響評價中存在的問題與建議

在環(huán)境影響評價階段，渣場在所采用的填埋工藝情況下滲濾液產生量是根據填埋場地區(qū)域處的降雨量和蒸發(fā)量數據，通過水量平衡計算而得。在此基礎上，評價分析后續(xù)采取設置大修渣滲濾液處理設施處理滲濾液，或通過回噴至庫區(qū)不外排的方式來處理滲濾液的可行性和可靠性。而在渣場實際運行中，可能出現由于渣場建設施工時未嚴格按照相關設計進行施工，填埋庫區(qū)晾曬面積不夠等情況。在雨水時空分布不均時，導致出現渣場內積水、滲濾液不能得到及時處理的現象，造成環(huán)評結論與渣場實際運行之間存在一定差異的問題。針對此問題，建議在環(huán)評中應在渣場設計方案基礎上充分考慮不利情況，預測評價可能出現的非正常運行情況，確定可信和有實際指導意義的環(huán)評結論。

5 結 語

盡管當前我國有關鋁行業(yè)的規(guī)范條件、清潔生產標準等均未對電解鋁生產的主要污染物之一電解槽大修渣明確作出指標上的控制，但為有效控制其對環(huán)境造成的影響，隨著我國電解鋁技術的不斷進步，從以下方面對大修渣進行減量化、資源化及無害化研究十分必要。

首先著力于從電解槽陰極結構形式等方面研究提高電解槽大修周期，延長大修渣產出時間，降低電解槽大修渣年產生量，從源頭上控制噸產品的大修渣產生量，實現固體廢物的減量化；其次針對電解槽產出的電解槽大修渣，國內一些設計單位和電解鋁廠也在致力于研究在不造成二次污染的前提下將其中可回收利用部分回收消化利用，從而減少大修渣外排量，實現固廢排放資源化；再者研究可將電解槽大修渣中有毒物質如氟化物等有效去除的方法，采取經濟合理、技術可行的方式使其經處理后實現無害化?？傊?，著力于實現電解槽大修渣的減量化、資源化和無害化才是從根本上控制電解槽大修渣對環(huán)境造成影響的有效途徑。