电解铝企业的环境保护现状分析

电解铝企业的环境保护现状分析

崔占军

青海海源绿能铝业有限责任公司  青海省西宁市 810100

摘要：随着人们生活水平的提高，人们越来越注重生态环境保护的领域。本文结合电解铝污染物的来源和电解铝污染物对自然环境的危害，分析主要污染物治理措施。

关键词：电解铝企业；环境保护；污染物治理

引言

环境是当今国际社会普遍关注的重大问题。经过几十年的发展我国已成为世界铝生产大国。而铝工业是国民经济发展的重要基础工业同时也是高耗能、高污染产业。我国电解铝企业的环境保护工作的各个方面与世界铝工业强国相比仍有一定差距但随着国家对环保工作的重视以及电解铝工业的发展各大铝厂的工作环境、厂区环境、周边环境都有了很大的改善。

1电解铝污染物的来源

在电解铝产业中，最常用的金属铝制备方法为冰晶石-Al2O3熔盐电解法，这种方法将电解铝的制备当作一种电化学反应过程，同时将Al2O3，AlF3和AlF6Na3等原材料加入到电解池当中，将原材料加热到950℃左右，并通过直流电来实现电化学反应。金属铝将会在电解池的阴极进行析出，随后便可以通过真空抽吸等方式将金属铝提取出来。提取后的金属铝将会被送入锻造车间，金属铝液将会在熔炼炉中进行工业调配，根据最终产品的需求被制作成为铝锭或铝合金。Al2O3在电解池中被充分溶解，随后便会和阳极元素发生氧化还原反应，阴极析出金属铝，阳极主要析出CO2气体。由于原材料中含有AlF3等化学成分，在电解的过程中可能会生成氟化物等有毒有害粉尘，这些化学成分会以电解烟气的形式析出。电解烟气中的主要成分就是氟化物，氟化物可以分为气体和固体成分，气体氟化物主要是HF，CF4和SiF4等物质，固体氟化物则主要为氟化物粉尘和AlF6Na3等固体成分。电解铝过程中产生的氟化物是主要的环境污染物，同时随着电解池中阳极成分的氧化，有可能会有部分的硫元素被氧化为SO2，因此所排放的气体中可能会存在一定的SO2成分。这些污染物会对电解铝生产车间造成污染，影响技术人员的生命健康。如果这些废气被直接排放，将会对当地的大气环境造成不可逆的损伤。

2电解铝污染物对自然环境的危害

电解铝的生产过程中产生的物质可以按照种类进行划分，具体分为空气污染、废水污染、工业残渣污染和噪声污染。电解铝生产过程中的废气对于环境的污染程度最为严重，主要的废气成分为氟化物粉尘和SO2等。氟化物对于环境的污染程度最深，氟化物中主要包括HF，CF4和SiF4等气体物质和粉尘物质。在电解过程中，这些物质都会随着电解质一起挥发，大部分将会被排放到大气环境之中。此外，由于电解程度的不充分，可能会形成CO气体，CO会和人体的血红蛋白结合，造成人体氧含量不足，严重的会危及生命。SO2则是酸雨的主要成分，对于植物和建筑的损害较重。工业残渣污染主要是电解池中的残留物质，可以分为阴极碳材料、铝化合物和污泥等。这些工业残渣成分中含有大量的氟化物和氰化物，因此电解铝企业的工业残渣被视为工业危险废物。氟化物在工业残渣中的占比较大，一般可达50%以上，同时工业残渣中铝化合物的含量也严重超出我国工业排放标准。传统电解铝产业的工业残渣处理方式不科学，很多企业直接将工业残渣进行填埋操作，其中部分的可溶性物质会随着雨水混入到当地的河流体系中，对动植物乃至人类造成长期的危害，将会破坏当地的生态环境。

3主要污染物治理措施

3.1废气治理措施

在电解铝企业，最大的废气产生环节为电解车间。电解槽在电解过程中加入氟化盐，而氟化盐中的氟离子最终以氟化氢的形式排放，电解烟气中最主要的有害物质为氟化氢。电解槽产生的氟化氢混合在其他烟气中，经过净化系统设置的集气罩捕集，统一进入电解烟气净化系统。现阶段，电解烟气净化系统几乎都是采用氧化铝作为吸附剂，利用其吸附性在反应器内对氟化氢进行吸附。反应器中反应后生成的AlF3以及未完全反应的Al2O3经过布袋除尘器进行过滤，过滤后的烟气满足环境保护要求，排入大气。而布袋除尘器捕集的粉尘被称为载氟氧化铝，载氟氧化铝通过一系列输送装置输送至载氟氧化铝仓中，载氟氧化铝可以与新鲜氧化铝一同进入电解槽继续使用，进而降低氟化盐的消耗。

3.2废水治理措施

目前，电解铝企业的废水治理主要采用物理法、化学法和生物法。物理法主要是通过过滤、沉淀等方法去除废水中的悬浮物和重金属；化学法主要是通过氧化还原、中和等方法去除废水中的有害物质；生物法则利用微生物的降解作用去除废水中的有机物。电解铝企业生产废水不外排，循环使用，电解烟气净化、风机冷却等生产废水不含有害物质，均进行二次利用。对于厂区生活废水，多数电解铝企业采用管道将其输送至市政污水处理系统进行集中处理。

3.3固体废弃物治理措施

目前，电解铝企业产生的主要固体废弃物为大修渣，电解槽大修渣主要是电解槽大修时产生的废阴极、耐火砖等废弃物。根据《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3—2007），废渣浸出液中氟化物浓度超过50mg/L，即为危险废物，因此电解槽大修渣被列入《国家危险废物名录（2021年版）》。电解铝企业的固体废弃物治理主要采用填埋、堆肥和再利用等方法。填埋法简单易行，但占用大量土地资源；堆肥法能够将废弃物转化为肥料，但存在重金属污染风险；再利用法能够将废弃物转化为新的材料或能源。现阶段，多数电解铝企业采用填埋或将电解槽大修渣交由有危险废物处理资质的专业企业进行处理。

3.4噪声污染的防治措施

电解铝企业的噪声来源集中于机械设备，因此企业可根据噪声大小采用对应的噪声处理装置，减缓机械设备的振动情况，并在生产车间内进行消声处理，不断优化车间的工作环境，切实保障工作人员的健康。部分技术人员在操作器械时，可以佩戴专业的降噪耳塞，或是在隔音控制室内进行操作。企业需要对工作环境进行噪声测试，对于噪声超过5dB的机械设备进行进一步消声处理。

3.5工业残渣污染的处理措施

电解铝企业中生成的工业残渣可以分为电解池残渣、碳渣、铝化合物、电极残留和污泥等类型。按照我国电解铝企业的管理规范，企业的工业残渣需要进行回收利用，对于不可以利用的工业残渣需要进行无害化处理，随后残渣便可以送到专门的处理厂进行填埋。针对电解池的残渣主要可以利用填埋法和湿法处理技术等方式。填埋法需要填埋场地具有一定的抗腐蚀能力，因此相关场地的建设成本较高，也会造成部分成分的浪费。湿法处理技术可能会产生一定的HNO3和HF气体，这些化学成分对于设备和管道都有一定的腐蚀，如果被人体吸入还会造成严重的健康问题。因此湿法处理技术不适合大规模的残渣处理，也与生态保护的目标不适应。目前电解铝企业可以应用水浸生产工艺，这种工艺能够有效回收阳极所产生的碳质，回收的钠盐也能够被用作金属铝锻造的原材料。此外，部分残渣在进行脱氟处理后，可以被用作电解池的防渗漏材料。部分化学材料在进行无害化处理后，可以被生产为无机肥料，这些肥料可以被周边农业产业所使用。应用了水浸处理工艺后，能够实现大部分残渣的二次利用，资源利用率超过90%，有效实现了残渣的无害化处理和工业内循环。

结束语

电解铝企业需要承担起环境保护的责任，增强环境保护的意识，不断优化生产流程，在加大环境保护力度的基础上，提高资源的利用率，充分实现企业内部资源的循环，这样才能够促进电解铝企业的可持续发展，才能够让电解铝企业更适合未来生态社会的发展目标。

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