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电解槽⼤修渣的处理1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。
2 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+CF3Na3AlF3+C → Al+NaF+CF4+F2NaF+C → Na+CF4电解过程中, 炭素阳极与氧反应⽣成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)阳极⽣产⼯序相对较多, 其⽣产过程中的污染源也相对较多, 主要包括: ⽯油焦煅烧窑, 及少量粉尘烟⽓; 沥青熔化器产⽣的沥青烟; ⽣阳极焙烧烟⽓包括残极氟⽓化挥发逸含SO2、沥青挥发性未完全燃烧部分以及填充焦细粉等; 实践出, 填充焦及沥青所含硫燃烧⽣成SO2证明, 阳极焙烧炉的⼤⽓污染负荷占阳极⽣产系统的2 /3以上。
阳极⽣产⼯艺流程及污染物排放治理流程(见图3)。
3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)。
固态物质有⼤颗粒物质（主要是氧化铝,碳和冰晶⽯粉尘）和电解槽⼤修废料,主要为阴极碳块、耐⽕砖、扎糊、保温砖等……吸附氟化物属危险固废；阳极废渣属⼀般固废.4 废渣的处理国外电解槽⼤修渣的处置⼤多采⽤防渗卫⽣堆埋,、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。
1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。
2 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+CF3Na3AlF3+C → Al+NaF+CF4+F2NaF+C → Na+CF4电解过程中, 炭素阳极与氧反应生成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)阳极生产工序相对较多, 其生产过程中的污染源也相对较多, 主要包括: 石油焦煅烧窑, 及少量粉尘烟气; 沥青熔化器产生的沥青烟; 生阳极焙烧烟气包括残极氟气化挥发逸含SO2、沥青挥发性未完全燃烧部分以及填充焦细粉等; 实践出, 填充焦及沥青所含硫燃烧生成SO2证明, 阳极焙烧炉的大气污染负荷占阳极生产系统的2 /3以上。
阳极生产工艺流程及污染物排放治理流程(见图3)。
3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)。
固态物质有大颗粒物质（主要是氧化铝,碳和冰晶石粉尘）和电解槽大修废料,主要为阴极碳块、耐火砖、扎糊、保温砖等……吸附氟化物属危险固废；阳极废渣属一般固废.4 废渣的处理国外电解槽大修渣的处置大多采用防渗卫生堆埋,、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。
161智能环保NO.09 2020智能城市 INTELLIGENT CITY 电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术李律欣（青海百河铝业有限责任公司，青海 西宁 810000）摘 要：在电解铝的生产以及大修过程中会产生大量的废渣等固体废弃物，这些废渣废弃物不仅成分构成比较复杂，而且其还具有较强的污染性和危害性，必须在经过无害化处理后才能排放，以防止对环境造成污染。
因此电解铝企业要加强对无害化处理技术的研究，结合实际生产和大修情况来合理选择相应的无害化处置方式，以实现企业的可持续性发展。
关键词：电解铝生产；大修废渣；固体废弃物；无害化处置技术随着我国冶金工业的不断发展，电解铝行业的生产规模以及技术水平都取得了长足的进步。
在电解铝的生产过程中会产生相当数量的固体废弃物。
同时电解铝企业在对电解槽等生产设备进行大修时，也会产生废渣。
这些固体废弃物以及大修废渣中往往含有较高比例的氟化物以及氰化物成分，具有很高的危险性，如果不经处理直接堆放在渣场，不仅会对环境造成严重的影响，而且还会危害人体健康。
因此电解铝企业必须加强在无害化处置技术方面的研究，并结合本企业所产生的大修废渣以及其他固体废弃物的成分构成来采用相应的技术方法，以确保有毒有害物质得到有效的无害化处理。
1 电解铝生产固体废物大修废渣概述由于在电解铝的生产过程中需要向电解溶液中添加氟化盐等添加剂，而氟化盐在参与电解过程中的同时还有被电解槽衬里吸收一部分。
通过对电解铝生产实践的数据统计发现，电解槽在每吨金属铝的生产过程中会吸附大约5~6 kg左右的氟化物[1]。
同时在对电解槽进行大修时往往会产生大量废渣。
由于生产固体废弃物以及大修废渣中含有较高的氟化物或者氰化物，因此其具有的危险性，不仅会影响周边地区的生态环境，还可能污染地下水资源，进而威胁人民群众的身心健康。
因此电解铝企业必须积极采用有效的技术方法来对生产固体废弃物以及大修废渣进行无害化处理。
2 电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术分析在电解铝的生产过程中往往会产生大量的固体废弃物，同时大修施工时也会有废渣形成。
电解铝大修渣的无害化处理研究报告铝电解槽主要由阴极糊料、阴极炭块、高铝耐火砖、黏土耐火砖、氮化硅砖、高强浇注料、干式防渗料、硅酸钙板和异型炭块等构成。
在高温和化学腐蚀的作用下，上述炭、耐火材料和绝缘材料的化学和机械作用使得大修渣（以下简称SPL）的组分比较复杂。
SPL的化学组成表由于SPL中各组分性质的差异，使其没有固定的处理方式，因此填埋、焚烧、海洋丢弃等是以往常见的处理方法。
但SPL中可溶性或可水解性的氟化物、氰化物和炭化物等遇水会对生态环境产生严重的危害，发生反应见式：NaF+H2O→HF↑+NaOH2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3↑Al4C3+6H2O→2Al2O3+2CH4↑[Fe(CN)6]4-+6H2O→4OH-+Fe(OH)2↓+6HCN↑4HF+SiO2→SiF4↑+2H2O2016年《国家危险废物名录》将电解铝过程中电解槽维修及废弃产生的废渣定义为危险废物，危险代码为HW48-321-023-48。
另外自2018年1月1日起施行的《中华人民共和国环境保护税法》中规定，危险废物征收环境保护税1000元/t，因此对于电解铝生产单位而言处理SPL迫在眉睫。
目前SPL的无害化处理方法有：1 湿法1.1 浮选法浮选法是指利用SPL中不同组分的疏水性差异，从SPL原样中分离出电解质和炭。
在浮选过程中加入的药剂被称为浮选剂，浮选剂由发泡剂、抑制剂和捕收剂组成。
发泡剂的作用是使空气弥散在矿浆中，增加炭块周围的气泡从而增加炭块上浮的机械强度，常用发泡剂有2#油和醚醇；抑制剂的作用是削弱和消除捕收剂对浮选物的相互作用，常见的抑制剂为水玻璃；捕收剂的作用是选择性地作用在炭块表面，使炭块具有更好的疏水性，一般用煤油作捕收剂，其组分主要为Ｃ11和Ｃ16的烷烃，能和炭块有很好的相互作用。
工艺流程如下图：由上图可知，将SPL破碎球磨后投入浮选机中进行浮选。
在浮选过程中对矿浆搅拌、充气，矿浆中经捕收剂处理的炭疏水性强，易和气泡结合被“拖”到液面上，对炭浆过滤烘干后可得较高纯度的炭。
电解铝大修渣的无害化处理研究报告一、引言电解铝大修渣是铝电解生产过程中产生的一种有害废渣，其中含有铝、铁、钠等多种金属物质，且具有腐蚀性和毒性。
为了减少对环境的污染，需要对电解铝大修渣进行无害化处理。
本研究旨在探索一种有效的无害化处理方法，以降低电解铝大修渣对环境的危害。
二、实验方法1.实验材料本次实验所使用的电解铝大修渣样品来自铝电解厂废渣库，样品经破碎后通过筛网筛分，取粒径为0.1-0.5mm之间的颗粒进行处理。
2.实验步骤(1)前处理：将电解铝大修渣样品进行清洗和干燥，以去除表面的杂质。
(2)碱熔处理：将清洗后的电解铝大修渣样品与碱溶液进行反应，使金属物质溶解到溶液中，并与碱溶液发生反应。
(3)酸沉淀处理：将碱熔液中的金属离子通过加酸沉淀，使金属离子转化为金属沉淀。
(4)终端处理：将金属沉淀进行干燥后，通过焙烧处理，使金属沉淀转化为稳定的无害产物。
三、实验结果经过上述处理方法，电解铝大修渣经过处理后，其是否无害化处理达到了预期的效果。
处理后的电解铝大修渣颗粒粒径较小，并且不具有腐蚀性和毒性。
处理后的金属沉淀经过焙烧处理后，其产物为稳定的无害物质，不会对环境带来任何污染。
四、讨论无害化处理电解铝大修渣的方法中，碱熔处理和酸沉淀处理是关键步骤。
碱熔处理可以将金属物质从电解铝大修渣中溶解到溶液中，然后通过酸沉淀处理，将金属离子转化为金属沉淀。
通过焙烧处理，金属沉淀可以转化为稳定的无害产物。
该方法无需添加任何特殊试剂，操作简单，成本低廉。
然而，碱熔处理和酸沉淀处理过程中会产生大量的废水和废酸。
这些废水和废酸需要进行处理，以免对环境造成污染。
因此，需要进一步改进废水处理和废酸处理方法，以实现整个处理过程的无害化。
此外，对于焙烧处理的温度和时间需要进一步研究优化。
较高的温度和时间可以更好地将金属沉淀转化为稳定的无害产物，但也会增加能源消耗和处理成本。
五、结论本研究通过碱熔处理、酸沉淀处理和焙烧处理的方法，成功实现了对电解铝大修渣的无害化处理。
电解槽大修渣污染控制及无害化处理秦祥江河南省科技咨询服务中心2007年11月电解槽大修渣污染控制及无害化处理同志们好：此次会议的召开对促进我省危险废物科学化管理、实施危险废物的有效防治、推进危险废物的无害化处理进程具有极其重要的意义。
根据会议安排，我就电解槽大修渣的产生及性质、电解槽大修渣贮存环境保护要求、电解槽大修渣填埋环境保护要求、电解槽大修渣无害化处理、推行清洁生产、从源头削减大修渣产生量五个方面谈一些个人粗浅认识，不当之处请指正。
1、铝电解槽大修渣的产生及性质1.1大修渣产生情况铝电解槽一般在使用4～5年后需进行大修，大修时清除的废内衬，即为电解槽大修渣。
大修渣主要包括阴极炭块、耐火砖、扎糊、保温砖、耐火粉、耐火灰浆及绝热板等。
其产生量约为30kg/t·Al （相对数，随槽龄长短而变），目前全国电解铝产能超过900万t/a，则大修渣产生量在27万t/a左右。
我省电解铝产能在300万t/a左右，则大修渣产生量在9万t/a左右。
而单槽大修渣产生量与电解槽电流强度密切相关，电流强度越大，单槽大修渣量越多，反之则越少，以160KA预焙槽为例，大修渣中各类物质组成情况见表1。
表1 160KA预焙槽大修渣组成情况1.2大修渣浸出毒性试验铝电解生产采用熔盐电解法。
即以氧化铝为原料，以氟化盐（冰晶石、氟化铝）为熔剂，在电解生产过程中，一部分含氟电解质被炭质槽内衬吸收，再扩散到其它筑炉材料中。
青海铝厂和贵州铝厂曾对大修渣各组份及混合样进行过浸出毒性试验，结果见表2。
表2 电解槽大修渣浸出毒性试验结果由表2可以看出，大修渣中，扎糊氟化物浸出液浓度最高，达13000mg/L，炭块次之，为3500 mg/L，其他部位相对较低。
1.3大修渣性质界定1.3.1危险废物定义及鉴别标准根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》规定：“危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物”。
第1期2020年2月石河子科技中图分类号：TQ151文献标识码：B文章编号：1008-0899（2020）02-0033-02电解槽是铝电解生产的关键设备，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、铝液等的浸蚀，氟化物熔盐会一定程度地渗入内衬，使电解槽的内衬遭到破坏，故铝电解槽的寿命一般只有6～10年。
因此电解槽在运行一定时间后，要进行电解槽内衬的大修、清理更换。
其替换下来的废渣主要包括阴极碳块废料、阴极糊废料、耐火砖废料、保温砖废料等，通常称之为大修渣。
这种大修渣对环境有很大的危害，主要是因为其中含有一定量的氟和氰，部分可溶氟和氰对土壤和地下水造成严重污染，因此，2016年8月1日开始施行的新的《国家危险废物名录》中，明确将电解过程中产生的大修渣列入了危险废物（321-023-48）。
在危险废物鉴别浸出毒性标准中（GB5085.3），规定浸出液中无机氟化物限值为100mg/L，浸出液中氰化物（以CN计）限值为5mg/L。
不经过处理的含有氟化物与氰化物的电解槽大修渣属于危险废物，是国家明令禁止随意丢弃的。
1铝电解大修渣的常规处理方式目前国内对大修渣的处理方式主要为以下4种：火法、湿法、填满法和酸法。
1.1填埋法我国对电解槽大修渣的处理方法目前主要采用填埋法。
填满法处理大修渣需要占用大量的土地，并且需考虑渣场场址的选择、废渣的运输，渗滤液的处理，需要投入巨额费用，而且无法彻底处理有毒有害物质，存在长期的污染隐患。
1.2火法处理火法处理即燃烧，燃烧可以去除氰化物。
当加热到700℃以上时，氰化物可以完全被去除。
火法处理电解槽大修渣能有效破坏氰化物，使氟化物以HF形式逸出或转化为相对不溶的氟化物，耐火材料分解为满足环保要求的惰性渣，处理后的物料可以填埋或作为原料出售，但此法对设备气密性要求很严，投资巨大，且消耗大量能源。
1.3酸法处理酸法处理即废槽内衬粉碎后注入水和浓硫酸在酸解罐中进行酸解，产生的气体用水反复淋洗，形成氢氟酸；酸解后产生的滤渣和滤液可进一步处理，滤渣可制成石墨粉和工业氢氧化铝、氧化铝，滤液可生产氟化盐、硫酸盐产品。
1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。
2 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+CF3Na3AlF3+C → Al+NaF+CF4+F2NaF+C → Na+CF4电解过程中, 炭素阳极与氧反应生成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)阳极生产工序相对较多, 其生产过程中的污染源也相对较多, 主要包括: 石及少量粉尘烟气; 沥青熔化器产生的沥青烟; 生阳极焙烧油焦煅烧窑, 含SO2、沥青挥发性烟气包括残极氟气化挥发逸出, 填充焦及沥青所含硫燃烧生成SO2未完全燃烧部分以及填充焦细粉等; 实践证明, 阳极焙烧炉的大气污染负荷占阳极生产系统的2 /3以上。
阳极生产工艺流程及污染物排放治理流程(见图3)。
3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)。
固态物质有大颗粒物质（主要是氧化铝,碳和冰晶石粉尘）和电解槽大修废料,主要为阴极碳块、耐火砖、扎糊、保温砖等……吸附氟化物属危险固废；阳极废渣属一般固废.4 废渣的处理国外电解槽大修渣的处置大多采用防渗卫生堆埋,、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。
1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。
2 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+CF3Na3AlF3+C → Al+NaF+CF4+F2NaF+C → Na+CF4电解过程中, 炭素阳极与氧反应生成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)阳极生产工序相对较多, 其生产过程中的污染源也相对较多, 主要包括: 石油焦煅烧窑, 及少量粉尘烟气; 沥青熔化器产生的沥青烟; 生阳极焙烧烟气包括残极氟气化挥发逸含SO2、沥青挥发性未完全燃烧部分以及填充焦细粉等; 实践出, 填充焦及沥青所含硫燃烧生成SO2证明, 阳极焙烧炉的大气污染负荷占阳极生产系统的2 /3以上。
阳极生产工艺流程及污染物排放治理流程(见图3)。
3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)。
固态物质有大颗粒物质（主要是氧化铝,碳和冰晶石粉尘）和电解槽大修废料,主要为阴极碳块、耐火砖、扎糊、保温砖等……吸附氟化物属危险固废；阳极废渣属一般固废.4 废渣的处理国外电解槽大修渣的处置大多采用防渗卫生堆埋,、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。
