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電解鋁工業(yè)危險廢物處理處置技術的發(fā)展方向

作者:梁鳳敏 陳巧慧  
評論: 更新日期:2023年05月23日

電解鋁工業(yè)在社會發(fā)展過程中有著較為顯著的作用,相關研究調查顯示,現如今有100%金屬鋁工藝所生產的,但是,這一行業(yè)在生產過程中會生產出一系列的危險廢物。研究調查顯示,平均每生產1t金屬鋁就會存在30~35kg的廢槽襯,而我國電解鋁工業(yè)排除的廢槽襯中可溶性F-含量大概在2000mg/L,CN-含量則在15mg/L左右,而這些廢料都可以將其稱之為危險廢物。在這種情況下,對電解鋁工業(yè)危險廢物進無害化處理處置就成了國內外研究人員都較為關注的問題,為此,該文也對其進行了相關研究,特分享此文,以期能夠為電解鋁工業(yè)危險廢物處理作出一定的貢獻和提供借鑒意義。

國外電解鋁工業(yè)危險廢物處理處置技術

在1978年美國凱撒鋁業(yè)公司就已經開發(fā)出了一種綜合回收利用電解鋁工業(yè)危險廢物處理工藝,這一工藝 在使用過程中,主要就是將地面清掃料、廢槽襯、干式凈化器結疤料以及溝槽清掃料等混合在一起進行焚燒,之后在1100~1350℃環(huán)境下,加入適當的水以此來進行熱水解,并且聲稱含有氣態(tài)氟化鈉、氟化氫的氣體以及含有氧化鈉、氧化鋁的殘渣,之后就可以將氣體冷卻,并且對氟化氫以及氟化鈉進行回收,這也是國外電解鋁工業(yè)危險廢物處理技術的起始階段。

在此之后一直到20世紀,尤其是在20世紀90年代這一時間段,各個國家都開始加大對這一技術的研究和開發(fā),美國環(huán)保署在1988年就已經將電解鋁廢槽襯評定為危險廢物,1996年則開始對廢槽襯直接填埋或者是露天堆存進行了明確的禁止,要求所有電解鋁廠都需要對其進行適當的處理。

一直到20世紀80年代初到90年代末,國外已經有很多家電解鋁公司都開發(fā)出了相應的危險廢物處理技術,而我們如果對這些技術進行對比的話, 我們就能發(fā)現這一段時間內所研發(fā)出的技術其基礎大多是火法,其中較為典型的就屬于美國鋁業(yè)公司所研發(fā)出的奧斯麥特爐技術,以及美國雷諾金屬公司所研發(fā)出的閉路循環(huán)工藝。而之所以會這樣,主要是因為火法這一工藝在使用過程中有著操作簡單、見效快、便于控制等優(yōu)勢,再加上當時對于這一技術的需求也十分的迫切,所以在當時,這一技術受到了較為廣泛的應用。

我國電解鋁工業(yè)危險廢物處理處置技術

按照我國2014年電解鋁產量24.38Mt計,而在那一年內我國產生了大于0.73Mt的廢槽襯,因此,我國對于電解鋁工業(yè)危險廢物處理技術的重視程度也在不斷的上升,早在2007年我國就曾將“電解鋁固體廢棄物無害化處理與綜合利用”技術開發(fā)作為較為重要的項目之一,而為了更好地促進我國這一技術的發(fā)展,筆者也對其進行了以下的分析。

1、浮選-浸出工藝

我國北京礦冶研究總院、中電投寧夏青銅峽能源鋁業(yè)集團有限公司一起研究開發(fā)出了一種技術,這一技術屬于一種綜合回收利用廢SiC-Si3N4耐火保溫以及炭質廢陰極材料的技術。在應用這一技術的時候,其主要是使用了浮選工藝對回收炭質材料、電解質進行分解,并且將化學和物理這兩種方式結合在一起,以此來對碳化硅粉以及電解質進行回收,在實際應用的時候,其工藝步驟主要是粉磨→浮選→酸浸→蒸發(fā)。在應用這一技術的時候,其耐火保溫材料在經過上述步驟之后, 就會在工藝過程中產生相應的廢液, 如果加入石灰水就能將 其生成氟化鈣,之后就能將其過濾蒸發(fā)最終變成沒有害的鈣渣;而這一過程中所產生的氟化氫氣體,我們則可以使用干法來對其進行回收利用。

2、焙燒工藝

我國鋁業(yè)股份有限公司針對包括廢陰極在內的廢槽襯研發(fā)出了一種電解鋁廢槽襯無害化技術, 屬于我國自主研發(fā)技術之一。這一技術在應用過程中,主要是將含氧化鈣的礦物作為反應劑,煙煤則可以將其作為外加燃料,而含有含二氧化硅的物料則將其當做添加劑;之后再對其進行熱處理,主要是使用回轉窯來進行處理,而對于其尾氣則可以使用氧化鋁來進行吸附;在對物料進行熱處理之后,就可以使用石灰水對其進行淋洗,以此來產生二次反應,在這一過程中石灰水可以循環(huán)使用。在應用這一技術對電解鋁工業(yè)危險廢物進行處理之后, 能夠將廢槽襯中所存在的可溶性氰化物、 氟化物含量顯著的降低,并且降低程度能夠大于95%,從而就能確保固體渣和煙氣都能滿足我國排放標準。

電解鋁工業(yè)危險廢物處理處置技術發(fā)展方向

上述兩種工藝在實際應用過程中,雖然都能夠在技術上實現無害處理,但是,如果就回收利用這一角度來進行思考的話,浮選-浸出這一工藝相比較于焙燒工藝更加具有優(yōu)勢,所以說,在今后發(fā)展過程中,我國在浮選-浸出這一工藝上更加具有發(fā)展前景。

為了更好地對電解鋁工業(yè)危險廢物處理技術發(fā)展方向進行分析,本文也對上述兩種工藝進行了以下的分析:焙燒工藝在實際應用過程中,其主要優(yōu)勢有以下幾點:① 不需要對電解鋁工業(yè)危險廢物進行分類管理, 而且在應用過程中其處理對象相對而言也較為廣泛;②在破碎之后就可以結合添加劑直接放入燃燒窯進行焙燒,在高溫條件下氰化物也能得到較為徹底的轉化;③在實際處理過程中只需要對產生的廢氣進行適當的凈化處理就夠了;④整個操作流程較為簡單,并且技術相對而言也較為成熟,十分適合推廣使用。但是這一技術在應用過程中也存在一定的缺點,主要表現為以下幾點:①回轉窯在使用過程中能耗較大,并且能源利用效率較為地下,大概只有50%左右;②這一技術應用過程中所產生的含氟廢氣會對設備造成較為嚴重的腐蝕;③在應用過程中不僅氟化物的回收率較為地下, 其廢槽襯中的炭作為燃料燃燒也沒有較為良好的回收利用價值。

浮選-浸出工藝在實際應用過程中,其所存在的優(yōu)勢主要有以下:在應用過程中具有一定的針對性,可以對廢耐火保溫材料以及廢陰極炭塊進行較為有效地回收以及利用,并且在使用藥劑的時候,其在浮選過程中不會參與到反應當中,所以浮選礦漿在應用過程中還能循環(huán)使用。但是這一工藝在實際應用過程中,需要電解鋁企業(yè)對固體廢物進行分類管理,并且對于粉磨和浮選這兩個技術節(jié)點有著較為嚴格的標準和要求。相關研究調查顯示,在應用這一技術進行處理的過程中,如果處理對象是廢陰極炭塊,其磨粉粒度一定要小于0.45mm;此外,在浮選過程中,其大多不是一次性就可以完成的,還需要對其進行分級浮選,并且還有可能會產生一些有毒易燃氣體,所以存在一定的安全隱患。

總而言之,我國對于電解鋁工業(yè)危險廢物處理技術研究相比較于其它國家而言還是起步較為晚的,但是,從國內相關研究現狀我們還是能夠明顯的發(fā)現,就目前而言,在電解鋁工業(yè)危險廢物處理技術發(fā)展過程中, 濕法已經代替火法成為研究的重點,也是今后發(fā)展方向,而對于這一方面的研究,其主要就是對浮選技術、化學浸出技術進行研究。

綜上所述,在社會不斷發(fā)展過程中,資源以及環(huán)境成了社會發(fā)展中十分重要的問題,也屬于可持續(xù)發(fā)展的關鍵,電解鋁工業(yè)危險廢物處理技術發(fā)展,在很大程度上對于資源以及環(huán)境都存在一定的影響,為此,本文主要對其發(fā)展方向進行了研究,以期能夠為我國電解鋁工業(yè)危險廢物處理技術研發(fā)作出一點貢獻和借鑒參考。

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