电解槽大修渣的无害化处理

公司直接经济效益50 万元, 等于节省建设一个大修渣场的费用。通过与水泥厂的 合作, 一方面实现效益共享, 使废物资源化、无害化, 避免了约680.7 t 氟化物对 生态环境的污染隐患, 同时, 由于避免了填埋, 延长了渣厂使用周期、减少了维护 投入。同时，其中的碱金属氟化物可在炉料烧结反应中作为催化剂, 因此可降低 熟料烧结温度,并减少燃料用量。废炭块破碎后加入水泥熟料窑中可以代替部分 燃料,节省能源,炭块中所含的氟可以作为矿化剂改善窑内烧成条件。
废渣无害化处理
电解铝厂产生的电解槽大修废渣, 目前直接运至渣场填埋, 未作任何处理。在铝厂长期的生产经营过程中, 废渣带来的负面 影响越来越大,它不仅要占用大量的土地、威胁周边环境,而且还 要支付大量维护费用,令企业不堪重负。电解槽大修废渣的无毒 化研究与开发将对于保护环境, 促进电解铝生产的健康发展具有 重要意义基于以上原因,现在很多铝厂已将生产废渣的再利用研 究提到日程上来，目前我们主要采用以下几种方法，对废渣进 行处理：
电解氧化铝
工业上大规模生产电解铝的主要工艺过程是一个熔盐电化学 过程,主要生产原理是氧化铝与炭阳极在电流作用下于冰晶石熔 融盐中生成铝和碳的氧化物 . 熔盐电解：
主反应：Al2O3+2C → 2Al+CO+CO2 副反应：AlF3+C → Al+CF3 Na3AlF3+C → Al+NaF+CF4+F2 NaF+C → Na+CF4
铝电解槽大修渣 的无害化处理
前言
铝电解槽是在高温熔盐状态下生产纯铝的生产设 备, 电解铝生产主要以氧化铝为原料, 氟化盐为熔剂, 电能为热源, 在高温熔盐状态下进行的电化学反应中, 铝液沉积在阴极的表面, 由于电解质中钠离子浓度较 高, 在阴极表面析出的还有金属钠。由于碳素阴极对 电解质熔盐的湿润性较好, 阴极内衬不可避免地受到 电解质、金属钠、铝液的浸蚀, 由于不断遭到浸蚀, 电解槽的内衬破坏, 故铝电解槽的寿命一般只有2～5 年。
结语
电解铝企业严格控制污染物排放总量是企业环保工作的重要方面。从 经济角度来讲, 加强环境管理增加了一定的投资费用、运行费用, 但通过 加强管理, 达到较好的运行条件就可以变“污染” 为“原料” , 铝电解 企业作为一个高耗能企业, 搞好节能减排, 走循环经济道路,保护环境, 实 现可持续发展是中央、地方政府和中国铝业的要求, 也是企业自身生存 发展和树立良好社会形象的需要，做好减排工作, 保护环境, 是一个公司 实现又好又快发展的前提和义不容辞的社会责任。
氟化物(含气态氟化氢和固态氟化物)、二氧化硫及粉尘 等大气污染物, 是电解铝企业最主要的大气污染源。其 产生量约为总氟20～40 kg/t，Al粉尘量也较大,大气污 染负荷占整个电解铝生产系统的99%以上。另外, 电解 车间有一定量的无组织排放烟气及少量 的粉尘污染等。
电解铝生产中的流程及主要污染源排放点(见图2)
电解பைடு நூலகம்大修渣主要组成，如下表：
电解过程中大量的氟被吸收到槽内衬中,成为对环境造成危害的主要因素。 据同类铝厂测定,除耐火材料外,电解槽大修渣浸出液中氟浓度均超过50mg/L。根 据《有色金属工业固体废弃物污染控制标准》, 属于有害固体废弃物,应设置防渗 堆场集中堆放。但铝电解槽大修渣是一种有价值的物料, 不能轻易弃置不用, 因 为其中废阴极炭块含有高达70%的碳,而且有价值的化合物氟盐占30%左右，从 经济效益测算1kg废炭块发热量估计为7000～12000 kJ/kg。下面以一个公司为 例进行进一步说明，每年产生废炭块及扎糊2269t , 折合为标准煤约700 t, 价值 84 万元左右, 减去收集、破碎、运输等费用20万元, 每年可产生直接经济效益约 64万元。公司获利以60%计为38.4万元。此外,掩埋大修渣成本为50元/t , 减少掩 埋费11.4 万元, 大修渣场使用周期可延长一倍。
炭渣的处理利用：
在电解生产过程中, 槽内将产生一定量的炭渣,目前大部分厂家对炭 在电解生产过程中 槽内将产生一定量的炭渣 目前大部分厂家对炭 渣没有进行处理或回收利用,而是作为垃圾直接遗弃 据相关资料表明, 而是作为垃圾直接遗弃。 渣没有进行处理或回收利用 而是作为垃圾直接遗弃。据相关资料表明 炭渣电解质含量在58% 左右 炭含量在 左右, 炭含量在42%左右。一个大型的铝厂每 左右。 炭渣电解质含量在 左右 年产生炭渣约600 t以上 , 如果这些碳渣遗弃，光填埋就要花去几十万 年产生炭渣约 以上 如果这些碳渣遗弃， 对环境造成的污染也是很大的，而如果将它出售给专业处理公司， 元，对环境造成的污染也是很大的，而如果将它出售给专业处理公司， 采用浮选技术分离出电解质和炭粉循环利用，不仅保护了环境， 采用浮选技术分离出电解质和炭粉循环利用，不仅保护了环境，同时 也增加了公司营业额。 也增加了公司营业额。
Kg/T-AL
固态氟 化物 8-11
HF 7-12
CF4 C2F6
CO2
CO 280330
SO2 7.9-15
0.1-0.2 9001000
阳极生产工艺流程及污染物排放治理流程(见图3) 阳极生产工艺流程及污染物排放治理流程(见图3)
废渣的运输方式
由于电解槽大修废渣是由耐火材料及碳素材料组成的电解槽 内衬,在电解槽进行大修时,从槽壳内清理出来,均为固体废料,通 常采用汽车运输,在运输的过程中需对运输车辆进行遮盖处理, 避免粉尘飘散到空气中污染环境。
(2) 大修渣的分层堆放： 使用拜耳法生产工艺，生石灰化浆后石灰渣较 多, 石灰渣的主要成分为CaO , 潮解后生成氢氧化钙, 含有大量的有效钙。将石灰渣与电解大修渣混合堆 存, 大修渣中的可溶氟与石灰渣中的钙发生如下反 应: 2F- +Ca2+ = CaF2↓ K sp = 2. 7×10-11, 反应较 彻底, 达到固氟的目的, 实现电解渣堆存的无害化。 由于大修渣含氟360 kg/t (渣) , 可溶性氟达到16.4～ 56 kg/t(渣) , 按可溶性氟计算, 每吨渣需要100 kg 石 灰渣(有效成分30% ) , 由于堆存时混合不均匀, 不均 匀系数最大达10 以上, 实际采用石灰渣渗入量为1 t 大修渣掺入1 t 石灰渣。
电解残极的处理 ：
电解残极作为阳极生产原料二次利用, 其中含的电解质， 电解残极作为阳极生产原料二次利用 其中含的电解质， 可以返回电解车间，防止二次污染。 可以返回电解车间，防止二次污染。
废炭块用作水泥生产的二次燃料
水泥工业二次燃料的选用标准 ：
1、代替常规能源后能产生经济效益。这些废料必须有足够的热 值，使用的部分取代常规燃料后多节省的燃料费用足以支付废料的收 集、分类、加工、贮运的成本，显然热值越高，被应用的可能性越 大，通常应在4000kcal/kg(干基)以上 2、必须适应水泥窑的工艺流程需要。 3、 符合环保的要求
作为小锅(茶) 炉燃料；
将碳块破碎到25～50mm , 与煤混合加入到锅(茶) 炉中, 火力较旺。在燃烧过程中, 煤先燃尽, 碳块中 的NaF与煤中含CaO 的成分反应生成氟化钙, 不会污染环 境。
合成莫来石质保温材料
它采用废聚苯乙烯做烧烬物，由于铝厂废渣含铝量高，粒径超细，可显 著降低烧结温度也可以一定程度节约能源，具有显著的经济和社会效益。
渣场厂址的选择
固体废弃物渣场是长期堆存固体废弃物的场所。由于堆 存数量大, 容易流失和飞扬, 对周围环境尤其是地下水环境存 在着潜在的威胁。为防止在堆存期内对环境产生不利影响, 我们对场址选择条件是： 库容大、工程量小、地质条件好 的山谷地形, 尽量避开河流冲积而成的松散土质地、河流阶 地、岩溶较发育的喀斯特地貌区域或汇水面积较大的冲沟等。 同时, 还考虑了堆场的地基条件, 防止堆场处理费用过高。对 , , 有害固体废弃物采用成熟的处理工艺, 加上切实可行的防渗 措施, 这样就有效的减少了有毒渣中淋溶出来的有毒物质, 又 可有效地防止淋溶液渗入地层, 污染地下水, 起到保护环境的 作用，同时也实现了对大修渣的无害化处理。
对废渣进行人工选捡
对废渣进行人工选捡,主要就是分捡出渗铝、 电解质块等有价物,返回生产系统,回收利用。
废阴极碳块的利用
（1）用于烧结法氧化铝生产，将废碳块破碎 25mm 以下, 与无烟煤一同进入氧化铝生产流程, 可改善溶出条件，可以处理铝硅比高的高硅铝土 矿，生产过程中消耗的是价格低廉的碳酸钠。 （2）将其破碎后加入到水泥熟料中代替部分 燃料。 （3）作为制备铁合金电极糊原料, 阴极碳块导 电性良好, 破碎到一定的粒度后可代替一部分冶 金焦制备电极糊。
废渣的组成
铝电解槽散发的污染物有气态与固态物质，气态主要 成分是氟化氢(HF)。固态物质分两类，一类是中大颗粒物质, 主要是氧化铝，碳和冰晶石粉尘。另一类是电解槽大修废料， 主要为阴极碳块、阴极内衬及保温材料和耐火砖等，氟化物 属危险固废；阳极废渣属一般固废.电解过程中, 炭素阳极与 氧化铝反应生成CO2 和CO 而不断消耗, 通过定期更换阳极 块进行补充，电解槽散发的烟气中含有大量
从以上材料可以看出，炭块完全符合水泥厂二次燃料的选料标准，所 以这是一种很好的处理废渣的方法。
电解铝大修渣的最终处理
卫生填埋是固体废弃物的最终处理方法, 卫 生填埋要求堆场底层采取防渗处理, 固体废物分层 作无害化填埋, 压实后顶层覆盖土层, 实现还林(耕) 的方法。卫生填埋要求做到安全堆存, 无塌陷, 不 留隐患, 并做到无害化, 不污染土地及地下水。
(3) 大修渣的顺序堆存： 为了充分利用土地资源, 在堆场堆存管理 中, 应采用分格填埋的方法, 即将整个堆场分 成若干部分, 分别堆放, 每分格堆满后分别覆 土、种草、种树或还耕。
（4）防渗液的处理：在防渗膜上铺设集水管 道将渗滤液汇入渗滤液池内,在集水管道上方 铺设导水砂砾层, 以便于雨水汇集, 收集到的 渗滤液内含有大量的有害成分,由于其数量不 大,对其进行专门处理又不经济我们的做法是 将这些收集到的渗滤液用水泵将其喷撒到渣 场的表面,使其水分自然蒸发,这样处理渣场的 渗滤液既经济又实用,在砂砾层的上方堆存废 渣,待废渣堆满后,尚需对渣场进行封场处理, 以确保雨水不再进入渣场内部,并在上面植草 绿化,改善环境。