铝电解槽大修渣的污染防治及综合利用

从贵州铝厂电解槽大修渣浸出试验结果显示，
［ ］ 大修渣浸出液中氟化物的浓度为 ! ／ " /!7 " / K! ， ;
按 《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》 （L 9 M + # , + " 1 9 ） ／ ! 5 5 6 + # ( K 的标准值判别属有毒废渣。 ; 具有浸出毒性的电解槽大修渣其污染特征主要 表现在以下方面。 （ ） 有害固体废弃物露天堆放时， 大修渣中有害 ! 成分氟因大气降水淋浸溶出， 淋溶液通过地表径流
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［ ］孙 萍# 铝电解废渣堆场的污染防范 ［ ］ （ ） ： " $ # 贵州环保科技， " % % % & ’ ( ［ ］邱竹贤，翟秀静，卢惠民， 等# 铝工业废旧碳阴极材料的综合利用 ［ ］ （ ） ： & $ # 轻金属， " % % % " " ! ’
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作者简介： 李 鸿 （ ， 女， 河南商水县人， 工程师 ! 5 6 1 %） 万方数据
Байду номын сангаас
图! 贵州铝厂电解槽大修渣氟化物 （以 " 计） 逐年溶出量
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+ 电解槽大修渣的综合利用途径
对电解槽大修渣进行综合利用， 才能真正解决
［ ］ 电解槽大修渣可能对环境造成的影响。据报道 ，
电解槽大修渣可能用于*个方面。 ! " # 作为水泥生产的补充燃料 万方数据. 水泥的组成为 是大 / 0 1 2 3 0 1 4 5 0 1 6 7 0 + + 系，
藏较深的地区， 经土壤渗透系数测定达到要求时， 采 用夯实土壤即可满足要求。贵州遵义铝厂、 云南铝 厂的电解槽大修渣场均采用粘土防渗， 虽然贵州、 云 南属于典型的卡斯特地区， 地层较多溶洞及暗河， 但 采取上述措施处理后堆放大修渣， 根据调查， 使用多 年， 未对地下水造成氟污染。 根据资料， 电解槽大修渣中溶出的氟化物进入
增刊
李
鸿： 铝电解槽大修渣的污染防治及综合利用
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目前我国的大部分电解铝厂对铝电解大修渣都 采用渣场堆存， 因此要特别重视电解大修渣场的场 址选择及防渗问题。首先认真考虑场址条件， 宜选 择库容大、 工程量小的山谷地形， 不宜选择在河流阶 地上， 也不应选择在堆积物是由河流冲积而成的松 散土质地上， 以保证地层不崩塌， 不滑坡。场址选定 后， 根据工程地质报告作好堆场堵漏防渗工程。为 了减少汇入库区的降水量， 提高库区利用率， 保证降 水不外流， 还应修筑截洪沟、 拦洪坝。 渣场应按规定设置标志牌， 并搞好堆场周围的 绿化， 以保持水土， 定期观察堆场， 采样监测堆场周 围的水质。 一般对电解槽大修渣场地层采取粘土夯实并铺 垫高密度聚乙烯人工防渗材料的措施， 使其防渗层
或地层渗透进入水环境， 造成氟污染。 （ ） 生产期间， 电解槽大修渣逐年累积， 带入环 / 境的氟随之增加， 氟污染呈加重趋势。 （ ） 根据氟化物溶出规律， 在大修渣堆场停止使 1 用后， 废渣中残余的氟化物仍将继续溶出， 但溶出量 逐年降低， 污染影响随之减弱。
/ 铝电解槽大修废渣污染防治措施
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水泥生产补充燃料、 氧化铝生产燃料、 化铁炉萤石代用品以及高温水解法生产氟化铝、 碱浸法回收氟盐和碳。
关键词： 铝电解槽； 大修渣； 污染防治； 综合利用 中图分类号： ； ； （ ） * & + , * & # + . , / ! 文献标识码： 0 文章编号： ! # # ! % # / ! ! / # # 1 ) 2 4 % # # 5 / % # 1 3 3
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$ , ／， ! # & ’ ( 则需! #年时间。 对处于一般工程地质条件的渣场， 其渗透系数
达不到要求， 必须铺垫人工防渗材料， 常用高密度聚 乙烯。铺垫高密度聚乙烯人工防渗材料增加工程造 价， 应根据实际情况而定， 而且像贵州这种高山地 区， 渣场选在深沟里， 渣场底部与顶部的高差较大， 汽车运送的大块电解槽大修渣在倾倒时从高空坠入 沟底， 容易造成高密度聚乙烯人工防渗材料的破损， 从而失去铺垫高密度聚乙烯人工防渗材料的意义。 因此， 渣场防渗应根据场地地质、 地层构造、 地 形地貌以及项目实际情况采取相应措施， 但应保证
电解槽大修废渣虽属有害废渣， 但其为干式排 渣， 若无外部水的影响， 不会析出其中的有害成分。 为了防止和减少电解槽大修渣对环境的污染影响， 首先要减少雨水对废渣的淋溶和浸泡， 其次要防止 高浓度含氟淋溶液下渗污染地下水。 对贵州铝厂电解槽大修渣所做的淋溶试验结果 表明， 大修渣中氟化物溶出量在前 7 年呈逐年增加 的趋势， 之后逐年减少， 见 ! # 年以后基本趋于稳定， 图! 。
$ % ／。 的渗透系数小于! " ! # & ’( 在粘土层较厚， 地层防渗性能较好， 地下水位埋
宗生产的廉价建筑材料。电解槽大修渣中的碳正好 作为水泥生产中的补充燃料。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。 废碳块破碎后加入水泥熟料窑中可以代替部分 燃料， 节省能源， 碳块中所含的氟可以作为矿化剂改 善窑内烧成条件， 氟生成固态 . 进到水泥中， 不 / 6 会污染环境， 达到综合利用的目的， 并且各地均有水 泥厂， 因此有较广泛的利用条件。 ! " $ 作为化铁炉萤石的代用品 化铁炉内用石灰石和萤石作熔剂， 作用是降低 炉渣的熔点和粘度。萤石 （. ） 是昂贵的矿物原 / 6 料。电解槽大修渣中正好含有相当量的氟， 故可利 用它作为熔剂。 ! " ! 用碱浸法回收氟盐和碳 铝电解槽大修渣是一种有价值的物料， 不能轻 易弃置不用， 因为其中含有高达 % 发热量 # 8 的 .， 估计为 % ／ 。其中最有价值的化合 # # #!! # # # 9 : 9 ; 物为氟盐， 大约占+ 有些铝厂， 如奥地利 # 8。因此， 的伦斯霍芬 （< ） 铝厂和美国立斯塔 （A ） / = ( > ? @ @ 7 = 3 ( B 7 C 铝厂用碱液溶浸其中的电解质， 浸出液用于合成冰 晶石， 碳则用作燃料。 ! " % 高温水解法生产氟化铝 美国凯撒铝公司用高温水解法 （D ） C ? > F C ? 5 ( 3 ( E E E 处理电解槽大修渣， 通入水蒸气与氟盐起反应， 生成 。G 得到 可用来 G 6 6 用水吸收后， * 8 的水溶液， 制造工业用氟化铝。电解槽大修渣对于环境的污染 问题因此得到解决。 ! " & 用作氧化铝生产中的燃料 山东铝厂于 ! H I - 年开始将电解槽大修渣加入 氧化铝熟料烧成窑代替无烟煤使用， 取得较好的效 果， 该项技术已通过国家鉴定。将电解槽大修时拆 除的废碳块破碎至小于 作为烧结法生产氧 * ’ ’， 化铝的配料随同无烟煤进入生产流程， 在生料浆磨 制过程中， 废碳块中的 J （0 / 6与 . / G） - 反应生成 在熟料烧结时， . / 6 / 0 G， . / 6 -和 J - 与生料反应生 成难溶性的氟硅酸钙， 因此 . / 6 - 作为矿化剂有利于 氧化铝生产。在生料配比指标不变时， 在无烟煤中 掺配 ! 熟料中二价硫提高 ! 可改 # 8 的废碳块， I 8， 善溶出条件。此方法已在贵州铝厂获得成功应用。 贵州铝厂采取将电解槽大修渣进行分选的措施， 分 选出的炭块送氧化铝厂烧结法生产系统， 在生料浆 制备时替代无烟煤， 将分选剩余部分废渣与石灰混 堆于渣场中。
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第* *卷
! 结语
尽管以上的方法均可有效解决电解槽大修渣堆 存问题， 彻底解决污染隐患， 但在实际应用中， 存在 各种困难。如成本太高， 国内电解铝厂大多难以承 受。虽然电解槽大修渣在贵州铝厂得到了较好的综 参 考
合利用， 但像贵州铝厂这种既有电解铝生产又有氧 化铝生产的大型铝生产企业还是有限的。目前国内 各大铝厂仍主要采取堆场规范堆存的处置方式。 电解槽大修渣在堆存过程中应加强渣场管理， 防止二次污染， 并寻找能广泛适用的综合利用途径， 以最终实现化害为利， 变废为宝。 文 献
! 铝电解槽大修废渣污染特征分析
铝电解槽在使用1 更换 ! +年后就要进行大修， 槽内衬。槽内衬材料主要是耐火砖、 保温砖和碳块 等， 更换下来的阴极内衬材料即为电解槽大修渣， 大 约# ／ 。 " # 7 8 8 9 0 4 由于铝电解生产过程中需要加入电解质 氟化 9 盐、 冰晶石， 每吨铝约消耗氟化盐/ 、 冰晶石+ 。 & : : ; ; 这些氟化物除一部分从大气中排出外， 另一部分由 于阴极内衬长期在高温下与阴极内衬发生电化学反 应， 残留于槽衬中， 致使大修渣中氟化物含量较高。 抚顺铝厂电解槽大修渣的化学分析和 * 射线 衍射分析结果表明， 其中含有约& # <的碳和1 # <的 电解质。电解质的主要成分是冰晶石、 氟化钠、 氧化 钠等， 见表! 。 表! 电解槽大修渣的主要组成及含量
第+ +卷 增刊 /##1 年 1 月
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铝电解槽大修渣的污染防治及综合利用
李 鸿
（贵阳铝镁设计研究院， 贵阳 ! ） ! " " " #
摘 要： 介绍铝电解槽大修废渣场的处置方法及综合利用途径。要特别重视电解大修渣场的防渗问题， 应根据场地地质、 地