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应重视铝电解产生的固废槽衬该如何处理更有价值

添加时间:2020年6月16日  浏览次数:

中国铝工业在世界上已占据举足轻重的地位,令全世界瞩目和关注。尽管电解铝具有很多优越的性能和用途,但在其生产过程中除排放出大量的温室气体外,还排放出对环境有害的固体废弃物——废槽衬。铝电解废内衬包括碳素材料和耐火材料两大类,碳素材料主要是边部炭块与阴极炭块。耐火材料主要以耐火砖、防渗料、保温材料为主。为了铝工业的可持续发展,对其固体废弃物进行无害化处理和综合利用已成为世界各国环保部门和各大铝业公司普遍关注的科学问题,尤其是废阴极炭块的处理回收。废阴极炭块中含有可溶的氟化物和氰化物,可以污染地表水和地下水,并且释放出有害的气体,污染大气,对动植物生长有较大危害,使动物骨骼/植物组织 变黑、坏死,影响农业生态平衡,使农作物减产。我国《危险废弃物的鉴别标准——浸出毒性 鉴别》(GB5085–2007)规定浸出液含氟浓度在50mg/L以上即为危险废弃物。按此标准进行评价电解槽废旧槽内衬属于危险废弃物必须进行无害化处理。

废阴极炭块中,电解质组分的潜在价值超过碳组分的潜在价值。在回收成本相近 的前提下,应该优先回收电解质组分。废阴极炭块的碳组分的潜在价值很难被以“碳素”利用的形式回收,若以燃料的形式体现碳组分的潜在价值,而不回收其中的氟盐,那么就没有 抓住其主要经济价值。每外排1吨废阴极炭块,相当于丢弃电解质约300公斤,丢弃阴极碳约 630公斤,同时有约l50公斤有害氟化物和2公斤氰化物,威胁着生态环境。铝电解废阴极炭 块是铝电解生产过程中不可避免的固体废物,年产10万吨铝,就要产出约1300吨废阴极炭 (包括侧部炭)。可以考虑一同处理。

关于废槽衬炭块无害化和资源化的研究,国内外已有较多报道。概括起来,对废槽 衬炭块处理的主要方法有两类:一类是湿法,即在水溶液中脱氟,并回收氟化盐。采用酸浸、 碱浸或盐浸等水溶液对废槽衬炭块进行处理的方法,先把氟化盐从废槽衬炭块中浸出到水 溶液中,再进一步从水溶液中回收氟化盐或进行无害化处理。另一类是火法,即用氧化焙 烧、还原焙烧和真空焙烧等高温作业进行处理,使得废阴极炭块中的氟化盐以挥发,再吸收 来回收,实现废阴极炭块与氟盐的回收利用。

湿式处理方法已有很多报道:例如美国铝业公司(Alcoa)开发了回收废槽衬的方 法。其专利US 4889695详细公开了该方法,具体操作是将废槽衬破碎至100目以下,用碱液 浸出生成富含氟化物的碱液和含碳的固体残渣;过滤,回收滤饼细磨、加入酸解槽进行浸 出,使耐火材料成分溶解进入溶液,分离出不溶的碳。专利CN201210511681 .9一种电解槽大 修槽渣废阴极炭块的回收利用方法,包括下述步骤:a、对电解槽大修槽渣进行分选,选出其 中的废阴极炭块;b、对废阴极炭块进行水浸,得到浸泡散开的粉料和块料,将其中的块料选 出,选出的块料通过破碎,再次水浸,再次选出其中的块料干燥后作为制作阴极炭块的骨料 ,剩余的 粉料进行磨粉处理 ,再浮选 ,得到碳粉。这类湿式处理方法中,不产生粉尘,废槽衬炭块处理后能满足生产基本要求,但流程较复 杂,处理成本相对较高,最主要是没有结合铝电解厂的实际。

干式处理方法,就是在较高温度下处理,即火法。专利US 6498282中描述:美国能 源部(US . DOE)开发了在石墨电弧炉中处理废槽衬的方法。该法将废槽衬破碎、加入铁氧化 物制成团块料;将团块料在电弧炉中熔炼,氧化分解废槽衬、还原铁氧化物,得到金属铁和 不含氟、氰的残渣;含氟化物、CO和CO2的气体先进入后燃烧器除去CO,再通过净化器回收氟 化钠、H F后排空。干式处理方法要产生一定量的粉尘, 废槽衬炭块处理后炭块石墨化程度提高,不仅能满足生产基本要求,还进一步提升产品的 质量。具有直接能耗低、效率高、流程短等优点,处理成本与其它方法相比较低。火法处理把 废槽衬炭块中的氟化盐含量降至0 .01%以下,且不产生氰化氢气体的二次污染和安全问题。

所有这些方法都与铝电解厂的实际相差甚远。铝电解厂属于火法,其厂区没有工 业污水(含有害水溶离子的水)产出,也没有工业污水处理工序(除去有害水溶离子)。干式 处理方法,有一些结合炭素生产的发明,但要对废阴极炭处理,需要增加很多设备与额外的 能量消耗,没有利用铝电解产出烟气携带的热。废阴极炭属于危险废弃物,国家规定要有运 输与处理资质的企业才能从铝电解厂取出废阴极炭,否则只能在原厂区无害化。

关键词:电解铝   固废焚烧   
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