氧化铝生产过程中产生的污染物处理与利用

冯海燕

（中国铝业股份有限公司广西分公司，广西 百色 531499）

制备铝产业是我国科学技术以及经济发展的重要基础产业和基础材料支撑，近年来汽车行业以及芯片行业等行业的快速发展使得氧化铝的需求量逐年提高，促使氧化铝的工程建设速度有了极大的提升。在氧化铝的生产过程中因为需要进行化学反应，所以在这个过程中会产生大量的工业三废，及废气、废水以及废渣等污染物，对保护环境造成了极其恶劣的影响，因此必须对氧化铝工业生产过程中产生的污染物进行处理和利用。

1 废气的处理与利用

氧化铝工业生产的过程中产生的废气主要是生产过程中的两个步骤产生的废气，一是氢氧化铝焙烧过程中所产生的烟气，一是溶出装置生产过程中所产生的乏汽。现阶段我国对于废气的利用主要是除尘和脱硫与余热利用这两种利用方式。

氢氧化铝焙烧对于氧化铝生产至关重要，其主要是通过煤气进行高温燃烧来达到对氢氧化铝脱水的目的，在这个过程中会产生大量温度在150℃左右的废气，这些废弃中含有许多的灰尘以及硫化物，如果这些气体被排入到大气环境中，将对环境造成非常恶劣的影响。在废气中的灰尘主要是由于氧化铝的氧化物以及氢氧化铝等，而对于废气的除尘处理，一般采用的是袋式除尘器以及电除尘器两种方法，但因为氢氧化铝焙烧生产过程产生的废气温度较高的原因，所以一般采用的是电除尘器来完成对氢氧化铝焙烧生产过程产生的废气的除尘处理。废气中的含量主要是二氧化硫，因此在对废气进行处理时可以采用湿法脱硫的方法对废气进行脱硫处理，降低废气中的二氧化硫浓度，当二氧化硫浓度降到一定程度后，则可采用碱性赤泥来进行吸收，从而完成对废气的脱硫处理工作。将废气的温度利用起来，不仅可以节省氧化铝工业生产成本，也能提高资源的利用率。将高温废气通过换热塔完成与洗水进行热交换的工作，在这个过程中，洗水的温度会由20℃升到80℃左右，然后将升温后的洗水直接供给到平盘。在此过程中，洗水会通过效喷头喷射进人换热塔从而保证换热塔中废气与洗水的换热效率，使得废气与洗水充分接触，达到充分进行余热利用的目的。通过这种方式来完成对废气的余热利用，可以在生产一吨氧化铝的时候回收的冷凝水能够多回收半吨左右，极大的降低了氧化铝工业生产成本。

乏汽的含量主要是高温水蒸气，这些高温水蒸气直接排放到大气中不仅是对热能的一种浪费，也会因为高温造成一定的安全隐患，而要完成对乏汽进行合理利用的目的，可以利用洗水加热器来进行热量回收，当矿浆中的乏汽经过其稀释槽的顶部进行排放时利用洗水加热器来完成对热能的高效利用。这些乏汽在洗水加热器中与吃赤泥洗水充分接触，从而完成换热工程[1]。

2 废水的处理与利用

水资源是我国国民经济发展的重要战略资源，而在氧化铝的工业生产过程当中，水的使用量非常大，但这些水在生产过程中没有被完全消耗，而是变成了大量的工业废水，这些废水的排出将会对工厂附近的生态环境造成极其恶劣的影响，因此必须对氧化铝工业废水进行处理与利用。

氧化铝工业生产废水的主要成分是设备冷却水、地面冲洗水以及赤泥回水。根据水的质量可将其分成三种处理方式，水质较好的部分废水会采用连续排放的方式进行排放，水质较差的采用间断排放的方式进行排放，水质极差的就需要经过处理之后才能进行排放，这些废水中并没有任何的有毒物质或者重金属离子，其主要成分中废水中的悬浮物，这些悬浮物使得废水成强碱性，若直接排放将对周围的土质造成破坏。

废水中悬浮物的处理办法有三种，以下将做简要介绍：

2.1 自然沉降法

废水中的悬浮物主要成分是砂土和赤泥等杂物，除了水中的纤维物质成分较轻之外的其余杂物的密度有比水的密度大，因此采用自然沉降法能够完成部分的废水杂质去除，提高水质。但这种方式在使用中可以发现沉降所耗费的时间极长并且沉降的效果极差，因此这种方法在废水处理中一般不适合用于工业废水的处理。

2.2 粗滤法

在废水进入集水池时，固体悬浮物会对闸门或者管道造成堵塞，而采用格栅来完成对大型固体悬浮物如塑料袋、砂石、破布等的拦截，从而达到对提升泵和吸泥泵的保护，避免其受到磨损或堵塞。

2.3 混凝沉降法

废水中的悬浮物除了大型的固体污染物之外，还有许多细微悬浮颗粒和胶体污染物，这些污染物既不能通过沉降法进行去除，也不能利用格栅进行清除，因此处理过的废水水质仍然较差，对此可以采用混凝沉降法对其进行处理。

（1）药剂选择。在氧化铝的工业生产过程中聚合氯化铝一般采用的是絮凝剂，这种药剂在使用时的PH值呈现在6-9左右，而工业废水是呈强碱性的，其PH值通常在8以上，因此必须大量的投入该药剂来提高絮凝剂的使用效果。此外，絮凝剂在配置的时候，药剂各成分之间的溶解性不足，使得絮凝剂容易结团，大量的药剂使用对设备具有强烈的腐蚀效果，因此在后来的聚合氯化铝过程中使用的药剂就换成了日本生产的T-1150絮凝剂，这种药的PH值在3-13之间，能够适应大量的工业废水环境，并且只需要加入少量的药剂就能够达到最大化的使用效果，这种药剂因为效果稳定、无腐蚀及易操作等优点成为了废水悬浮物处理的最佳药剂。

（2）影响絮凝效果的主要因素。①药剂使用量。在加入T-1150絮凝剂的时候，必须对用药量进行严格控制，如果用药不足会使得沉降效果差，用药过多则会使得胶体再稳，在经过大量的试验与总结之后，发现在悬浮物含量一般的情况下只需要0.5mg/l的用药量即可，而当废水中悬浮物含量较高时，可以适当提高用量，控制在0.6mg/l～0.8mg/l即可，此外投药的速度也需要进行严格控制，应当保证药剂以1.5mg/min的速度进行投放，以达到最佳的处理效果。②搅拌的时间。在进行配药的时候，必须保证搅拌的过程在一个较短的时间内，为此必须加大搅拌的强度；在药剂产生反应的时候，由于药剂需要与废水中的悬浮物反应产生絮体，所以搅拌的强度必须控制在一个较温和的范围内，为絮粒的生长提供最佳的环境，此过程的时间所需要比混凝的时候要长。③沉淀池内污泥层高度。在废水的混凝沉淀池中，污泥层高度对絮凝效果的影响极大，根据大量的试验数据总结，发现污泥层高度在200mm～300mm之间是最合适的，而要达成对污泥层的严格控制，吸泥机需要每周进行四次排泥，而浓缩池则需要每周三次排泥才能达到最佳的沉降效果。废水中的成分还有一种是冲洗灰渣补充水，与上述的碱性废水不同，这种废水由于其酸性离子浓度高的问题，使得废水呈酸性，其PH值通常在2-3之间，对设备管道有着极强的腐蚀性。对于这种废水的处理，采用工业碱性废水与其进行对冲和对灰渣进行冲洗，可以降低酸性废水中的酸性，还能提高碱性废水的利用率，从而降低废水处理的成本，对冲后的废水一般呈中性。在进行废水处理的时候需要注意的一点是，废水站的废水中悬浮物的含量是非常高的，因此需要将废水中的悬浮物进行过滤之后才能进行灰渣的冲洗工作[2]。

3 废渣的处理与利用

赤泥是氧化铝工业生产过程必然会产生的固体废渣，这些赤泥的来源有很多，并且由于氧化铝生产工业的不同，产生的赤泥中的物质成分也不同，因此对于赤泥的处理与利用需要针对性的进行。

赤泥的产生量通常在适合一顿氧化铝的时候能够产生半吨到一吨半的赤泥，赤泥的产生量波动与制备工艺和赤泥的处理与利用有关。当下我国对于赤泥的处理只要是将沉降过程中产生的赤泥进行脱水处理，而加工脱水后的赤泥中含水量较低的赤泥将被送入堆放场堆放，这种方式的缺点是赤泥堆放场的占地面积过大且运维成本极高，因此相关人员随着研究的开展对于赤泥的利用有了新的理解。

（1）作为建筑材料。由于烧结法赤泥中的CaO•SiO2含量极高且具有较强的亚粘土特性，因此将赤泥作为建筑材料生产的原材料，是非常适合的，利用好赤泥的特性，将赤泥作为添加剂加入到如水泥、砖以及混凝土等建筑材料中时目前赤泥在建筑材料行业上的主流应用方式。

（2）做吸附剂。赤泥的粒度非常的小且孔隙率非常高，在对工业废水进行处理的时候，常常作为吸附剂进行使用，在废水处理环节，赤泥可以有效去除废水中的重金属离子以及有机物等污染物，且能够达到很好的效果。

（3）金属成分提取。赤泥中的金属成分非常多，如钪、铁、铝等都是非常具有价值的金属，现阶段对赤泥中金属成分的提取主要是采用火法和湿法两种方法，这两种方法都比较成熟且提取的效果非常好。

（4）做催化剂。由于工业生产的废水一般呈碱性，而作为废水处理的重要材料的赤泥，一般也会含有如碱金属等碱性物质，这些碱性物质在煤气化的反应过程中能够拥有良好的抑制反应的作用，当气化反应发生的时候，加入一些赤泥能够有效降低其反应的活性，从而使得气化反应产生的温度降低，对于改善气化反应温度高和消耗大的问题有很大的帮助。

（5）用于土壤修复。可以利用赤泥中的重金属离子以及赤泥的强吸附性，将其交换态转变成为键合氧化态，这种转变可以将赤泥中的重金属离子的反应能力以及活性进行大幅度降低，从而保证赤泥用于土壤修复的可靠性，并且这种赤泥的环境可以促使土壤中的微生物以及植物的生长[3]。

4 结语

对氧化铝工业三废污染物的处理与利用，不仅能够挺高工业化生产的经济效益，节省资源的利用，同样的在资源的再循环以及废物利用等方面有着极强的突出表现，对于工业废气、废水及废渣的有效利用。使得后期的运维成本大幅度降低，避免了工业三废对环境污染的恶劣影响，还促进了资源的可持续发展，为我国的社会经济建设以及可持续发展执行战略做出贡献。