铝电解槽大修渣的无害化处理

铝电解槽大修渣的无害化处理李超南(广西平果铝业公司安环处531400)摘要从多个方面分析了电解槽大修渣的危害性,对大修渣进行了分类,总结了大修渣中阴极碳块的利用途径,在作最终处理时,将石灰渣与大修渣混合堆存,可有效防止废渣中可溶性氟随雨水向下渗透,减轻对土地及地下水的污染,复土后的渣场可还林(耕),实现大修渣无害化堆存。关键词铝电解槽固体废物危险废物处置HarmlessdisposaltoresidueinalaminumsmelterpotsLiChaonan(SafetyandEnvironmentProtectionDepartment,PingguoAluminumCompany,Guangxi531400)AbstractTheharmlitiesofresidueinrebulidingsmelterpotswerediscussedfromdifferentquartersandtheresiduewasclassifiedinthispaper.Thewaystoutilizecathodecarbonintheresiduewerealsosummorized.Anewharmlessdisposaltotheresiduewasfoundinouroperation,i.e.theresidueandlimedregsarestoreduptogether.Inthisway,theharmfulfluoradeintheresiduecannotpenetrateintogroundandunderwaterwithrainfallsothattheenvironmentisprotectedandtheresiduefieldsafterputtingonsoilcouldalsobeploughedagain.Keywordsaluminumsmelterpotsolidresidueharmfulresiduedisposal1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。在电解槽大修时要将电解槽的阴极内衬刨出,以便更换新的内衬。阴极内衬的废料由阴极碳块、耐火砖、扎糊、保温砖组成。由于阴极内衬长期受到氟化盐等的浸蚀,含有一定量的氟化物。如果将槽大修固体废弃物任意丢弃在野外,固体废物受到雨水(一般雨水偏酸性)浸蚀后,大修渣中酸可溶性氟化物溶出,并渗透到地下,污染土地及地下水。日积月累,地下水系遭到破坏。国内外电解铝厂对电解大修渣的处理非常重视及慎重,环保部门对大修渣的关注程度日益增加,并制定了判定标准及处理规定。如何对这部分固体废弃物进行无害化处理,防止其对水体、大气、土地的污染已经成为世界铝工业的一个很重要的课题。2铝电解生产过程中氟平衡在铝电解生产过程中,氟的主要来源有:①添加的氟化盐;②阳极中夹带的氟化盐;③烟气净化回收的氟化盐。氟化物的去向有以下几个方面:①以气体的状态从天窗逸出;②被净化装置收集;③物理损失;④进入阴极;⑤进入残阳极;⑥进入产品。图1为氟平衡图。从氟的最终去向看:①进入大气0.63kg�t(Al),占4.25%;②进入废渣12.24kg�t(Al),占82.7%;③进入水体0.04kg�t(Al),占0.27%;④物理损失1.69kg�t(Al),占11.4%。从预焙槽氟的总量平衡来看,阴极富集了78.5%的氟,由此可知,认真做好对废渣的处置非常重要。3铝电解槽大修渣产生量分析以160kA预焙槽为例,筑炉材料种类有:阴极·62·工业安全与防尘IndustrialSafetyandDustControl2000年第9期September2000图1电解铝160kA预焙槽氟平衡碳块(包括侧部碳块)、耐火砖、冷捣糊、耐火粉、氧化铝粉、保温砖、绝热板。用量及比例见表1。表1160kA电解槽筑炉材料统计材料种类用量�t比例�%阴极碳块18.9232.8耐火砖13.2022.8糊料9.5016.5保温砖58.6耐火粉8.2514.3耐火灰浆1.803.1绝热板1.101.9合计57.77100综合考虑电解过程中阴极吸附的氟,电解槽漏铝及阴极材料的损耗,160kA电解槽单台大修渣量应在60t左右。从单台槽寿命平均4年(1460天)计算,一个年产10万t铝锭的电解铝厂,平均每年的大修量达到3800～4500t,吨铝产渣量为38～45kg�t(Al)。由于阴极氟的蓄积