我国铝冶金工业环境保护与资源综合利用的现状与发展(精)

文章编号:1007-967X(200503-0044-03

我国铝冶金工业环境保护与资源综合利用的现状与发展*

刘平,马少健

(广西大学资源与环境学院,广西南宁530004

摘要:总结了我国铝冶金工业生产中铝矿石开采、氧化铝生产、铝电解生产三个主要领域的主要

生产过程及相关的环境问题和治理技术,展望了我国铝冶金工业在环境保护与资源综合

利用方面的发展。

关键词:铝冶金工业;环境保护;资源综合利用

中图分类号:X756文献标识码:A

1铝冶金工业概述

铝是仅次于钢铁的第二大金属,其消费指数和生产能力是衡量一个国家和地区工业发展基础和技术进步的重要标志之一。早在/七五0期间,我国就提出了/优先发展铝工业0的战略决策,使铝冶金工业得到了长足的发展。2003年我国氧化铝年产能已达590万t,电解铝年产量已突破500万t。2004年底我国氧化铝产量跻身世界第二,铝加工品种、规模位居亚洲第一,我国已成为世界铝生产和消费的大国。

铝冶金工业通常包括铝矿石的开采、氧化铝的生产、电解铝的生产三个领域。

2铝矿石开采中的环境保护与资源的综合利用

铝矿石的开采为铝冶金工业生产提供原料铝土矿。铝矿石的开采,特别是民采矿石,不可避免地会引起矿区周围的生态环境变异,造成植被毁坏、水土流失、固体废弃物乱堆放、地表塌陷等环境破坏。

民采矿石由于采富弃贫和回采率低(平均只有百分之二、三十对铝资源造成严重破坏,一方面使得残留的部分矿石整体品位降低,另一方面使后续矿石在回收过程中采矿品位严重贫化而达不到氧化铝生产的供矿品位要求[1]。

目前,我国铝矿开采中正加大环境保护与资源的综合利用。国家正强化矿产资源与环境保护方面的法规,要求企业大力开展综合利用,发挥国土资源的综合效益,并执行国务院5土地复垦规定6,开采铝矿石时,进行分层开采,分级选矿,综合利用[2,3]。

中国铝业公司广西分公司(原广西平果铝业公司十分重视铝矿石(铝土矿开采过程中的环境保护和资源的综合利用。在铝矿区复垦技术研究与应用中取得良好成效,1500多亩矿山采空区经过工程复垦、生物复垦,废墟变成了良田沃土。该矿区属岩溶堆积型铝土矿,矿体多而分散,矿石埋藏浅、覆盖土层薄、占地率高、含泥量大(约占原矿量的60%。平果铝矿采用/矿石复垦新模式0:将洗矿后的尾矿泥浆浓缩压滤处理,在尾矿滤饼中添加适量粉煤灰,通过大豆培肥,用于土地复垦[4];过滤水经澄清后返生产流程循环使用,基本实现洗矿废水不排入尾矿库,滤饼满足80%采空区对泥土的需要。在土地复垦中,严格执行技术标准,采用大型挖土机、铲云运机施工,大幅度提高了复垦效率,并缩短工程复垦周期;在生物复垦中,利用现代微生物技术、植物生长保水技术、土壤增肥及改良技术使复垦土地迅速熟化、土壤有机质迅速增加、肥力迅速提高、大大地缩短生物复垦周期[3,4]。

3氧化铝生产中的环境保护与资源的综合利用

氧化铝生产是为电解铝提供较纯净的Al2O3原料,其过程主要包含铝土矿磨矿制备矿浆(铝土矿、循环母液和石灰等磨制,溶出矿浆中的铝形成铝酸钠(NaAlO2和赤泥混合体,分离铝酸钠(NaAlO2和赤泥形成NaAlO2溶液,NaAlO2溶液分解结晶析

出Al(OH3和形成循环母液,Al(OH3焙烧成Al2O3,循环母液经蒸发浓缩后制备矿浆。

第21卷第3期2005年6月

有色矿冶

NO N-FERRO US MINING AND METALLURG Y

Vol.21.l3

June2005

*收稿日期:2004-12-13

作者简介:刘平,男,硕士研究生。

氧化铝生产中存在的污染物主要为赤泥、工业废水。

赤泥是一种含碱较高(含Na2O2.0%~ 3.0%左右的细粒级土料,其成分主要为

Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、Na2O等,并含有Sc、Nb、T a、T i、Zr、Th和U等稀有稀土元素[5~9]。由于其为碱性物质,它对水质、土壤均有污染,所以现在我国赤泥基本上是采用筑坝堆放,只有少量用于生产水泥等。赤泥综合利用研究工作有许多,如用赤泥制作建筑材料、制造硅钙复合肥料、炼铁原料、提取稀有稀土元素等。我国正加大赤泥利用研究,如提取稀有稀土元素[5,6]、赤泥水泥生产[7]、高等级道路材料技术[8]、赤泥筑坝技术[9]等。

氧化铝生产中的废水由于含碱高,必须回收、净化后循环使用,以便回收碱和保护环境。如平果铝就将氧化铝生产中的废水收集到工业污水处理站处理后,一部分循环使用,另一部分排送到热电锅炉灰渣坝,与灰渣回水(呈酸性混合,再用于洗涤锅炉烟气,这样,既杜绝了含碱废水污染环境,又明显提高了锅炉水膜除尘器的脱硫效果[3]。

4铝电解生产中的环境保护与资源的综合利用

铝电解生产是用直流电将Al2O3、冰晶石、氟化盐形成的电解质熔盐(950e左右在铝电解槽中电解并消耗碳素阳极、在阴极产生金属铝液、铝液经净化除杂铸锭即电解铝锭。

铝电解过程中产生大量的烟气、废渣。对于预焙阳极电解槽,烟气主要成分为含HF、CO2等气体和Al2O3粉尘、含氟粉尘及炭粒等,对于自焙阳极电解槽,烟气不仅含上述成分而且含沥青气(内含苯并芘和SO2等。铝电解烟气如不处理直接排放将恶化劳动条件、影响工人健康、危害生态环境。

目前,我国预焙阳极电解槽均采用干法净化技术,在电解槽上用集气罩收集电解烟气,汇集到总烟道并送到净化系统与新鲜Al2O3充分接触,使Al2O3吸附HF形成载氟Al2O3,载氟氧化铝、烟气中的粉尘等通过收集后又返回电解槽作原料,净化后的烟气则排入大气,从而达到净化和综合回收利用的效果。如平果铝采用氧化铝超浓相输送与干法净化系统结合给电解槽供料、净化处理含氟烟气,集气效率和除尘效率达99%,达到环保要求[10]。对于自焙阳极电解槽,由于生产环境和烟气净化效果较差,许多自焙槽无槽帘或门,无净化设备的铝厂,每生产1 t铝,排放30~32kg沥青挥发物、20~25kg氟、20 ~30kg粉尘、少量SO2,生产车间H F最高超标6.5倍,粉尘超标4倍,环境大气中致癌物苯并芘日均浓度超标5.8倍[11],目前此类电解槽正处于技改之中[11,12]。

铝电解产生的固体废渣主要为浮渣、废槽衬、残阳极及地面废料。浮渣是电解过程中发生阳极效应等现象时从电解槽中捞出的含有铝的槽渣,浮渣可以萃取铝或直接返回电解槽。而电解槽的碳阴极材料在使用3~5年后因高温熔盐渗透进入而破裂,迫使电解槽停产而大修,刨出电解槽中的碳阴极材料即为废槽衬,有些厂可以直接回收,有些现在还不能很好处理,东北大学邱竹贤等对铝电解废旧碳阴极材料综合利用进行了研究,可以回收碳粉和固体电解质[13]。对于残阳极经破碎后回收用于制造新阳极,对于地面废料可送回电解槽,这些做法可以回收有价物料,但要防止P、Fe在电解中的积累与铝的品级降低。