关于电解铝危险废物污染整治的探索

杨慧彬 ，马晓娟

（1.云南铝业股份有限公司,云南 昆明 650000；2.云南云铝涌鑫铝业有限公司，云南 建水 654399）

0 引言

我国是电解铝生产大国，2021年我国铝产量达到3751.4万t，用大修渣产废系数20kg/tAl测算，相当于产生大修渣约75万t，大修渣包括废阴极炭块和废槽衬，废阴极炭块作为大修渣的主要成分，是电解铝生产过程中主要的废物，其原始组成为无烟煤和沥青粘结剂。在电解过程中，需要氟化铝、冰晶石、氟化钠等作为电解质[2]，以降低电解温度、减少能源消耗，由于受到热作用、化学作用、机械冲蚀作用、电作用、钠和电解质的渗透等引起熔盐反应、化学反应，铝电解槽中的阴极碳块使用一段时间后会破损而报废。报废后需进行电解槽大修，大修时清除的废内衬，含有大量的含氟废渣，主要组成包括废阴极碳块和废耐火材料等[3]，其主要成分除含炭以外，还有Al2O3、氟化物和少量的氰化物等，属于危险废物。

目前电解铝企业大修渣主要采用填埋处置方式[4]。大修渣堆存过程中，氟化物和少量氰化物因淋雨或吸收空气中的水分而产生的渗滤液，由于控制措施不当、监管不到位，可能会导致含可溶氟化物和氰化物的渗滤液渗漏污染土壤和地下水，因此，大修渣的安全处置已成为影响我国铝工业可持续发展的重大隐患之一，也是电解铝行业亟待解决的一个难题。

1 电解铝危险废物污染研究现状

1.1 国外电解铝工业危险废物处理处置技术

1946年，国外已经开始对电解铝生产过程中大修渣进行研究，直到20世纪80年代初至90年代，国外不少电解铝企业已经开发了大量的危废处理技术，在这一时期发展起来的技术，大部分都是基于火法，该方法一般分为3步，首先炭质材料的燃烧，其次氰化物的氧化分解，最后为氟化物的转化，具有炭燃烧耗尽和氟化物回收率低的特点，是一种环境友好型的处理方式，不会产生二次污染。这种方法是美国铝业公司开发的Osmelt反应器技术和美国雷诺兹金属公司开发的闭环工艺，这项技术当时应用很广泛，主要原因是使用的工艺操作简单、快速且易于控制，因此对这项技术的需求也非常迫切。21世纪之后，人类对资源回收利用意识逐步提高，电解铝工业危险废物中产生的大量炭和氟化物反复循环技术被广泛关注，各国相关研究人员将目光聚焦在以湿法为主的处理技术上，主要以Lisbona和Ntuk为代表的研究人员从理论层面和分子水平上通过模型建立等方法精细控制反应条件，大幅度提高了铝和氟的回收率。

1.2 我国电解铝工业危险废物处理处置技术

目前，我国对电解铝行业危废处理技术的关注度与日俱增，普遍采用的堆存法处理电解铝行业产生的危险废物，造成了严重的资源浪费和土壤污染问题。近几年来，我国供给侧的深入和去库存的脚步加快，也加快了电解铝行业落后产能的节奏，但相关产能过剩的矛盾仍然十分巨大，因此需要强化工艺管理和技术革新。本文对2种我国最常见的电解铝工业危险废物处理处置技术进行分析。

1.2.1 焙烧工艺

中国铝业公司开发了一种对电解铝废液罐内衬无害的技术，是我国独有的研发技术之一。 该技术工艺主要以含钙-钙矿物为反应物，烟煤为辅助燃料，含硅材料SiO2为添加剂，在回转窑中进行热处理，用氧化铝作为废气吸附，在热处理过程中用氢氧化钙进行热处理，引起二次反应，氢氧化钙水可循环使用。将该技术应用于电解铝行业危废处理时，废罐内衬中可溶性危废（氰化物、氟化物）含量显著降低，减少量达到95%以上，且烟气中的污染物浓度可以达到我国的排放标准。

1.2.2 浮选-浸出工艺

北京矿冶研究总公司与中电投宁夏自治区青铜峡能源铝业集团有限公司联合研发了一项技术，即废SiC-Si3N4防火绝缘材料和废阴极炭块材料综合回收利用技术。运用该技术时，采用浮选工艺分解回收碳材料和电解质，并结合物理和化学两种方法回收碳化硅粉末和电解质。该工艺步骤主要为4步：磨矿→浮选→酸浸→蒸发，但耐火保温材料在制造过程中会产生相应的废水，假设加入氢氧化钙便可转化为氟化钙，之后再经过过滤和蒸发两个步骤便可以转化为无害的钙渣，并在氟化钙气体生产过程中，采用干法回收。

2 电解铝危险废物处置风险分析

电解铝企业生产经营过程中产生大量的危险废物，且废物产生数量大，种类多，成分复杂，处理难度大，是生态环境保护管理工作中的重点和难点。目前，各级政府不断完善相关法律、法规、政策和标准，企业不断完善各级危废管理制度。但很多人对电解铝产生的固体废物的潜在危险性，特别是危险废物的一次污染及其二次污染的严重性认识还不够深入，关于危险废物违法违规环境事件屡见不鲜，给社会造成了极大的危害，存在较大的环境风险。

2.1 管理层面风险

危险废物污染环境刑事案件通常涉及将危险废物交付给不遵守危险废物处置规定、未取得《危险废物经营许可证》的单位或个人处置。当事故发生时，牵涉到很多企业。固体废物管理往往存在以下常见问题：一是危险废物生产单位未按照法律法规要求建设贮存场所或设施，储存区域内的危险废物会因温度和压力而挥发或分解有毒有害气体，造成污染。二是危险废物随意倾倒、处置，含有有毒物质的危险废物会流入湖泊和河流，或随雨水渗入地下水，对水体造成严重影响，影响水生动植物，并且会对人类健康造成严重后果。三是危险废物存放场所管理不规范，未按规定设置危险废物识别标志，危险废物未按分类存放在存放场所。四是未按照国家有关规定制定危险废物管理方案，未按照有关要求建立和完成危险废物管理台账，相关记录（种类、产量、流向、不能通过的信息）无明细的状态（贮存、处置等），危险废物信息管理系统应当向当地生态环境主管部门申报危险废物信息。

2.2 刑事层面风险

根据《关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释》（以下简称《解释》）中的要求，“违法排放、倾倒及其他处置3t以上危险废物”被认为是“严重污染环境”，这也构成了污染环境罪，生态环境主管部门发现这种犯罪嫌疑的，由公安机关办案。根据《刑法（修正案十一）》规定，污染环境罪最高可判处有期徒刑7年，并处罚款。根据《解释》第7条规定危险废物转包、违法处置或者处置企业不具备危险废物经营资质的许可、提供或者委托收集、储存、使用、处置严重污染环境的危险废物，明知他人没有危险废物而委托处置的，应当构成共同犯罪。

3 电解铝危险废物处理处置的措施与建议

3.1 优化管理制度

电解铝企业应根据国家环保法律法规要求不断完善危险废物管理制度，首先制定危险废物污染防治责任制度，明确危险废物管理部门和责任人，进一步按要求制定危险废物管理计划，严格做好危险废物产生、收集、贮存、转移运输和利用处置相关工作。

3.2 建设与规范贮存场所

电解铝行业产生的危险废物必须按照不同类别和性质进行储存，一是从废物性质源头进行区分，对于不能直接确定危险特性的工业废弃物，严格按照《国家危险废物名录》和环境影响评价文件认定结果来确定，无法确定时，在通过危险废物鉴别之前首先参照危险废物管理，并非按照一般工业固废管理。二是危险废物需严格按照《危险废物贮存污染控制标准》及环评要求专门指定收集、贮存设施设备和场所。三是不同性质的危险废物实行分区分类存放，一般工业固体废物不得存放在危险废物贮存场所。如需建设填埋场，一般工业固体废物严格按照《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》进行建设和管理，危险废物严格按照《危险废物填埋污染控制标准》要求进行建设和管理。

3.3 加强监督管理

企业应严格按照工业固体废物相关规范要求，对产生的危险废物量、贮存量和转移情况进行检查，并将检查情况如实记录在危险废物管理台账中。发生危险废物遗失或被盗时，及时查明原因，采取预防和管理措施，防止发生环境污染事故，并及时向当地生态环境主管部门报告。

电解铝危险废物如需转移时，需登录固体废物环境监测信息平台，详细填写危险废物电子转移联单。一是严格的危险废物交运程序，同一集团公司的两家子公司也必须按照相关要求办理转让方案报送和转让文件手续。二是严格的内部转移记录，即从危险废物的产生源头登记备案工作开始；对于厂内车间的废物转移已登记备案，一些单位和机构只记录了废物仓库的出库信息，车间产生的危险废物没有按要求记录，因此无法追溯到危险废物产生环节，导致整个过程符合危险废物转移控制的过程无从追溯，企业应严格要求转移过程中每个环节的负责人，实行严格的签字制度。

3.4 完善处理处置技术方法

为更好地分析危废处理技术的发展方向，本文对国内已经开发出的焙烧工艺和浮选—浸出工艺技术进行简要分析：

焙烧工艺技术在实际应用过程中的主要优势有：①在电解铝行业的实际应用过程中，不需要对危险废物进行分类管理，且处理对象较广；②破碎后可直接与燃烧炉用焙烧添加剂和氰化物在高温条件下混合使用，氰化物可以被完全转换；③在实际处理过程中，对产生的有组织废气进行适当净化即可；④整个操作过程比较简单，技术比较成熟，适合推广应用。但是该技术在应用过程中也存在一些缺陷，具体情况为回转窑在制造过程中消耗的能源多，转化效率超过50%左右；其次制造过程中该项技术产生的含氟废气对设备和设施有明显的腐蚀作用，在实际应用过程中，氟化物回收率不高，且废罐内衬的木炭也不好作为燃料燃烧，很难做到再次回收再利用。

浮选—浸出工艺技术有效回收废阴极炭块和废耐火材料，浮选药剂不参与反应，可循环使用。但该工艺对粉磨和浮选的技术要求比较高，且需要企业对产生的废阴极物料进行分类管理，分级浮选过程中会释放氢气、氰化氢等易燃有毒气体，造成较大的安全隐患，经过浮选工艺处理后的炭粉中含有氟化物，需要深度除氟后方可实现高效回收利用。

4 结论

与其他国家相比，中国电解铝行业的危险废物处理技术研究起步较晚，但从国内相关研究现状中我们可以清楚地发现电解铝工业危险废物处理技术的发展对资源和环境有直接的影响，若电解铝行业在生产流程中对产生的污染物控制不当，会对环境造成严重污染。因此，本文主要对我国现有的电解铝危险废物处置技术和存在的风险进行了分析，并从优化管理制度、规范储存场所、以及加强监督管理和完善电解铝危险废物的处理处置技术方法等四方面提出措施与建议，为我国未来电解铝工业的绿色、健康和可持续发展提供参考建议。