浅析电解铝行业污染与防治

傅雄+王一宁

摘 要：通过分析电解铝工业原铝生产工艺，重点阐述了废气、废渣两类污染因素及治理技术，总结了电解铝行业存在的问题，并给出了相关建议，为电解铝行业的环境管理提供了依据和参考。

关键词：电解铝；污染；废气；废渣

中图分类号：X781.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.121

我国自2001年成为世界第一原铝生产大国以来，电解铝产量在13 年内稳居世界第一。目前，全国生产电解铝的省份多达22个，其中河南省电解铝年产量超过4×106 t，排名第一。另外，青海、内蒙古、甘肃、山东、陕西等省份的年产量也在1×106 t以上。电解铝行业是典型的污染高、能耗高的行业。为此，企业在发展的同时，要十分重视污染防治问题。

1 电解铝产能分布

根据中国有色金属工业协会发布的2014-01—02电解铝产能分布来看，西北地区5个省和自治区占到46%，西部地区占到21%，中东部地区占到33%，2014年全国电解铝产能分布情况如表1所示。由表1可知，电解铝产能分布逐渐向西北部转移。

2 电解铝生产工艺

3 电解铝产污及治理技术

3.1 废气污染及治理技术

3.1.1 废气污染物

3.1.1.1 工艺废气

所谓“工艺废气”，是指电解铝生产过程中电解槽烟气，其主要污染物为二氧化硫、粉尘和氟化物。

3.1.1.2 锅炉废气

锅炉废气是电解铝行业的另一个主要大气污染源，废气中主要污染物是二氧化硫、氮氧化物和烟尘。

3.1.2 废气污染治理技术

3.1.2.1 工艺废气治理技术

工艺废气基本上都采用氧化铝干法净化回收技术治理。烟气经密闭排烟罩集气后，由管道引入袋式除尘器前部的反应器，烟气中的HF 被反应器中的氧化铝吸附下来，并在其表面发生化学反应生成氟化铝，净化后的烟气由排气筒排放。

3.1.2.2 锅炉烟气治理技术

对于锅炉烟气的防治，主要采用电除尘、烟气脱硫、脱硝三种手段。

3.1.2.2.1 电除尘

在高压静电场条件下，含尘气体被电分离。此时，尘粒与负离子结合并向阳极表面放电，进而发生沉积，烟气得以净化。目前，我国电站锅炉烟气中烟尘大多使用电除尘去除，除尘率可达99%以上。

3.1.2.2.2 烟气脱硫

烟气中的二氧化硫通过石灰乳浊液进行吸收，发生反应生成石膏，烟气脱硫效率高达90%. 因此，它成为目前使用最多的技术。

3.1.2.2.3 烟气脱硝

氮氧化物发生化学反应，被还原为氮气，从而达到氮氧化物去除目的。目前，脱硝技术有酸、碱吸收法，选择性催化还原法，离子体活化法等。

3.2 固废污染及治理技术

3.2.1 固体废物

电解铝生产过程中产生的固体废物主要为大修渣、浮渣及残阳极等。

3.2.1.1 大修渣

大修渣的产生量约为电解铝产量的3%，主要由废阴极炭块、阴极糊、沉积物、耐火砖、保温砖等组成。大修渣属于危险废物。

3.2.1.2 浮渣

浮渣主要是指铝灰铝渣。该产物主要由电解过程中产生，由过程中未参加反应的原料组成。铝灰铝渣的产生量占回收铝产量的8%～10%。该产物也属于危险废物。

3.2.1.3 残阳极

在铝电解的电化学反应中，碳素阳极因与氧气反应而不断消耗。因此，为确保反应持续进行，需要定期更换预焙阳极块进行补充，而更换下来的残阳极上附着着阳极泥，属于危险废物。

3.2.2 固废污染治理技术

3.2.2.1 大修渣治理技术

大修渣的无害化处置利用案例并不多。大修渣阴极炭块可采用浮选酸浸工艺回收碳素和氟化钠，宁夏有成功的案例；大修渣耐火砖可用石灰石固化稳定化后当一般固体废物处理，河南省电解铝企业大多采用此方法进行无害化处理。

3.2.2.2 渣治理技术

目前，浮渣的回收和利用技术已相当成熟，不同的工艺回收方法不断涌现，并带来了较好的效益。铝的回收利用方法有铁锅炒灰法、重选法、倾动回转窑法、电选法、离心法及压榨回收法。氧化铝回收利用常采用酸浸法和酸碱双浸法。

3.2.2.3 极治理技术

残阳极通过抛丸及压脱处理后，再经残极清理站清理，清理下的电解质破碎至10 mm以下返回电解槽使用。经压脱机压下的残极炭块返回碳素车间作为阳极生产配料，实现循环利用。

4 电解铝行业存在的问题

4.1 能源消耗高，清洁生产水平低

虽然铝行业冶炼技术经历了多年的革新和技术升级，但目前铝冶炼仍然是高能耗行业。《清洁生产标准 电解铝业》（HJT 187-2006）明确了该行业的清洁生产标准，同时，标准中还对污染物产生指标、资源能源利用指标和废物回收利用指标进行了量化。但目前全国能达到清洁生产水平的企业并不多，特别是老企业离实现清洁生产差距甚远。

4.2 污染防治意识和水平层次不齐

目前，一些新建的项目在设计阶段就配套了干法净化回收技术治理含氟废气，一些正在运行的企业对原有尾气处理系统进行了升级改造，实现了污染物达标排放，但大多数企业废气无法达标排放，对于残阳极、废阴极炭块和大修渣都没有进行无害化处置或综合利用。总体上，新老项目之间、东西区域之间、不同投资企业之间污染防治意识和水平层次不齐。

4.3 污染防治重废气轻废渣

目前，电解铝行业产生的固体废物，企业和环保部门均重视仍然不够。电解铝生产过程中产生的固体废物中都含有大量的氟化物，此类废物如果采取随意堆放或简易填埋，均会严重污染周围土壤和地下水。

5 有关建议

5.1 严格行业准入，加快淘汰落后产能

我国目前电解铝产能过剩，利润快速下滑，“边际效应”开始凸显，因此应该严格行业准入，取消“区域差别化政策”，加快淘汰落后产能，特别是落后污染防治措施。

5.2 严把污染防治关口，加大污染防治力度

允许建设的项目，应从环评审批阶段严格审批要求——在重视废气治理措施的同时，重视废水、废渣的污染防治措施要求，确保及环保投资到位，污染防治技术到位。

5.3 重点投入节能减排，实现各项技术突破

电解铝工业节能减排技术研发仍具潜力，电解铝企业应积极研发，国家应积极支持，力争在“低温低电压铝电解新技术”“铝渣综合利用技术”“智能化铝电解槽技术”方面取得重大突破，从而降低吨铝耗电量，同时实现固体废物的全部综合利用。

参考文献

[1] 王岩，电解铝供电系统的节能措施[J]. 世界有色金属，2011（03）：70-71.

[2] 陈利生，徐征，黄卉，等. 电解铝业清洁生产案例分析及对策[J]. 昆明冶金高等专科学校学报，2013（01） ：21-25.

〔编辑：胡雪飞〕