随着铝电解技术的不断发展和环境保护的不断进步,如何有效处理电解铝生产中的废渣和检修渣也被提上了日程。检修渣成分复杂,含有大量有害物质,普通的处理方法会对环境造成很大的污染,如何对其进行无害化处理一直是近年来电解铝行业的主要研究方向。
下面将针对电解铝生产中产生的固体废弃物以及电解槽检修渣进行论述,通过对其产生原因及处理方法进行综合分析,找到无害化处理的方法,减少各类废弃物对土地造成的污染。
1、固废检修残渣产生原因及危害
铝金属的主要生产方法是电解铝生产,其原理是:利用电解液在氧化铝中完成单质铝的电解。电解液中的主要添加剂是氟化盐,它不仅参与电解槽的电解过程,而且有一部分直接被电解槽内衬吸附。据行业统计,在1吨铝的生产过程中,电解槽将吸附5~6公斤的氟。
通过以上分析可知,检修废渣主要由电解铝厂电解槽检修形成,废渣中含有大量的氟。当电解铝厂产能为20万吨时,相应的废渣就高达6000吨,严重威胁着周边的环境。长此以往,必然造成地下水、水库水源的污染,这也是铝厂周边水污染严重的主要原因。
2、固废检修残渣无害化处置技术具体应用
目前主要的无害化处理技术有:
2.1回转窑木炭烧成工艺
该工艺可将检修渣中95%的优化物质转化为稳定的固体。该工艺主要过程为:将检修渣破碎、磨细,添加煤粉和石灰石,调整其比例,制成混合粉料,将粉料放入回转窑进行高温焙烧,经过一定时间后,检修渣中的氟化物转化为性能稳定的化合物,实现了检修渣的无害化处理。该技术生成的砖块或固体可用于铺路或建筑工程,前景广阔。
2.2 无酸湿法处理工艺
作为湿法处理技术,由于可以实现大修废渣的无害化处理,目前已有一些厂家进行试验应用。其主要原理:
第一步,将废渣研磨搅拌,得到混合粉末,取少量粉末验证粉末中氟化物和氰化物的含量;
第二步,将粉末送入搅拌机中,加入次氯酸钙粉末,搅拌均匀;
第三步,在搅拌器中加入水,除去废渣中的氰化物,再用浓氧化钙溶液滴定,除去废渣中的氟化物;
在最后一步中,废渣被转化成特定的沉淀物,并且在此过程中不会出现任何有害物质。
2.3 水泥厂的协同处置
采用专业危废转炉,单位检修渣进水泥厂,处置危废运营资质,检修渣选用新型干法水泥窑。检修渣经首批设备等危废处理后,在新型干法水泥窑内进行焙烧。新型干法水泥窑空间和热场宽阔,处理温度高,炉膛火焰温度高达1650-1800℃。在HF与CaO的燃烧过程中,炉渣氟化物、氟化铝Al2O3及铝酸钙水泥熟料窑内煅烧。熟料窑内约含90%-95%F元素,其余元素在炉膛灰分Ca2-F2冷凝循环下排出很少。这种方式与自建回转窑处理的原理类似,但合作处理企业会建立完整的防污染设备,无需另行建立相关处理设备。
2.4浮选+物理化学处理工艺
2010年河南某铝厂开发了一种碳粉和电解液回收利用的方法,用浮选法回收的碳粉可用来制造高强度碳砖和阳极保护环,用物理化学结合法回收的电解液可用来制造新型硅砖和脱氧剂。
工艺流程:首先将废渣磨细,然后分离出电解液和炭粒。由于电解槽废阴极可以通过碱溶液和酸溶液浸泡进行净化处理,保温砖和防渗材料不需要浸泡,可以回收利用。因此,通过类似的操作,可以实现无废水的浮选工艺,废渣利用率可达98%。
2.5 实例分析
某大型铝冶炼厂采用大型预焙阳极、中心点冲裁,年产铝20万吨,若不妥善处理,将存在极大的环境安全隐患。该企业大修后的矿渣水泥窑采用治理、大修渣利用、无害化处置协同的方式,有望推动资源节约型、环境友好型社会的发展。
此外,还有SPL不溶解技术、低碱裂解石灰法、浮选+物化处理法等,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了可能。
5 结论
近年来随着环保工作的推进,对电解铝行业提出了新的要求,从经济角度来说,环保会增加铝厂的成本,但合理选择废渣处理工艺,可以变废为宝,变成另一种成品。