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铝工业园区废物循环链构建研究 摘要：文章根据铝工业产业自身特点，论述了铝工业园区发展循环经济的意义，并提出了铝工业园区电解铝、铝熔炼和铝材加工企业废物循环链网设计方案。这对预防和控制铝工业发展过程中的环境污染，促进铝工业发展循环经济，实现资源能源利用效率最大化提供了参考。 关键词：循环经济；铝工业；废物循环链 一、发展铝工业循环经济的意义 第一，优化铝产业结构。发展循环经济是践行科学发展观，实现我国产业结构升级的必然要求。铝工业园区通过发展循环经济，能够优化铝产业的上、中、下游等多个生产环节，构建铝加工产业链、铝加工静脉产业链、生产性服务链链等复合型产业结构，使铝工业园区成为规模合理，配套齐全，设施完善的现代化产业园区，促进资源的循环利用，提高资源的利用效率，进一步促进园区向集约型增长方式转变。 第二，促进铝产业集聚。发展铝工业循环经济将全面带动铝工业园区从上游原材料到下游深加工，及其相关物流、配套服务发展。同时，循环经济的建立优化了地方的产业发展环境，对铝产业相关企业产生较强的吸引力，从而有利于引进更多优势企业，能够形成较好的产业集聚效应。 第三，提高资源利用率。发挥资源优势加快工业经济发展，必须按照科学发展观要求，大力发展循环经济，走新型工业化道路，使资源得到最有效的利用。铝工业园区通过建设工业循环，推动不同行业通过产业链的延伸和耦合，提高资源利用率，推进资源节约和资源综合利用，实现废弃物的循环利用，达到“减量化、再利用、资源化”。 第四，改善生态环境。在综合考虑企业对自然资源的需求和对生态环境的影响下，使某一生产环节对生态环境的影响消化在下一环节的生产过程中，大幅度地降低企业生产对园区周边环境的影响，提高了资源的利用效率，形成经济发展与资源环境相协调的可持续发展模式，构建和谐的循环发展工业园区。 二、铝工业园区废物链分析 （一）电解铝废物链构建 电解铝企业最大的污染源是铝电解槽，铝电解槽散发的污染物分为气态和固态两类。气态污染物主要有二氧化硫（SO2）、一氧化炭（CO）、氟化氢（HF）等；固态污染物有大颗粒物质和细颗粒物质，大颗粒物质主要是氧化铝、炭粒和氟化盐粉尘等，由于氧化铝吸附了气态氟化物，一般大颗粒物质含氟量为15%以上。细颗粒物质由电解质蒸汽凝结而成，其中氟的含量达到45%。电解铝废物代谢链构建，如图1所示。 1、炭渣。目前铝工业园区大部分厂家对炭渣没有进行处理或回收利用，而是作为垃圾直接遗弃。据相关资料表明，炭渣电解质含量在58%左右，炭含量在42%左右，通过出售给相关回收处理公司，采用浮选技术分离出电解质和炭粉循环利用。废炭块用作水泥生产的补充原料。300kA电解槽内衬寿命为2000天，因此，电解槽约5.5年需大修一次。电解槽大修时，排出废阴极炭块、废耐火砖及填充料等称为大修渣，年产生量4217吨。电解铝厂通过与水泥厂的合作，实现效益共享，使废物资源化、无害化，避免了约680.7吨氟化物对生态环境的污染隐患，同时，由于避免了填埋，延长了渣厂使用周期，减少了维护投入。 2、铝灰。铝灰可以提炼铝锭。铝灰是混合炉内注入铝液后，加入清渣剂造渣，经扒渣车将上面的漂浮物扒出所得的铝渣混合物料，其中含有一定量的金属铝，是一种可回收再利用资源。如果将铝灰直接加入电解槽中进行二次利用，铝灰中的大量原铝将被电解质的二氧化碳气体氧化，铝的回收效果很不理想，而直接从铝灰中将铝熔化分离出来，可以极大地提高铝灰中铝的回收效率。 3、废水。实施废水综合利用系统改造。首先将电解烟气净化风机冷却水改造为循环水，再建设废水处理站，处理后的水回用，实现零排放。 4、废气。废气可以采取铝电解烟气干法净化回收，以铝电解生产原料氧化铝为吸附剂，以铝电解烟气中氟化物（主要是氟化氢）为吸附质，在设定的条件下（如固气比、反应时间、烟气流速等），可在瞬间完成净化吸附。干法净化是以铝电解生产原料氧化铝为吸附剂，无需专门制备，回收的含氟氧化铝可返回电解槽作为原料使用；载氟的氧化铝返回电解槽内，可有效地降低氟化盐单耗，实现氟化物及氧化铝的回收。 （二）铝溶炼废物链构建 铝熔炼废物链构建，如图2所示。 1、废渣。对氧化铝等金属氧化物废渣的处理。氧化铝等金属氧化物废渣为一般固废，熔融l吨铝生成的铝渣通常为l5kg-25kg，其中60%-75%为氧化铝，带出的铝约占l3左右。处理的方法有：一是减少铝渣产生量，实行电解铝厂与铝加工厂的优化组合为最有效的措施。二是熔化法处理：对热态铝渣，可用旋转炉分离回收约80%的熔铝；对冷态渣，压块后用火焰炉熔炼铸锭。三是冷却筛分处理：采用冷却器分离铝与渣，回收铝约60%。四是湿法处理：可用铝渣氧化物与苏打、碳酸钙烧结，得到含铝酸钠70%的烧结块。可用铝渣氧化物与35%-40%的硫酸在90-100反应槽内处理0.5h-3h，得到硫酸铝。铝酸钠和硫酸铝可用于造纸业上胶和作纸浆凝结剂。此法与冷却筛分法联合使用，可以彻底处理全部铝渣。 2、废气。铝工业园区铝熔炼主要是原铝熔炼和再生铝熔炼。由于再生铝行业原料的来源渠道不同，废料的品种不同、受到污染程度的不同，选用的燃料不同、添加剂成分的不同、采用的熔炼技术的不同，因此，废气中的污染物也不同，归纳起来可以有以下几种：一是颗粒状废物。主要是熔炼过程中产生的金属氧化物和非金属氧化物，如Mg、Zn、Ca、Al、Fe、Na、Mg、K的氧化物和氯化物，以及大量碳粒灰份等。二是气体污染物废气的主要成分。铝熔炼可能会存在以下气体污染物废气，CO、CO2、NOX、SO2、HCl、HF、碳氢化合物以及易挥发的金属氧化物或挥发的金属，可能还会有氯气等，当然并不是所有的成分都有害，但其中的大多数都会对环境产生较大影响，有的可能会危及工人的生命安全。 处理方法：针对污染物的特点，烟尘采用两次收尘，第一道采用旋风式收尘器，使大部分烟尘得到回收，第二道采用喷淋技术，在特制的喷淋塔中，烟尘得到彻底的回收，由于加入的精练剂中可能有酸性物质，因此，采用弱碱性喷淋，废水经过处理之后循环使用。 （三）铝材加工废物链构建 铝材加工废物链构建，如图3所示。 1、固废。固废是铝材加工企业生产中的废料、边角料，可将熔炼再生成铝锭或铝棒，并提供给当地企业。既实现了铝材生产的循环经济，又延长了铝材的产业链条。 2、废水。型材清洗水以溢流形式排出清洗槽，是铝型材厂废水的主要来源。针对铝型材废水主要含各种金属离子及悬浮物的特性，采用中和调节及混凝沉淀法工艺。铝型材生产废水由车间排出后流入中和调节池，池内设空气搅拌，以均衡水质。废水经调节池均衡水质及水量后，加入碱调节PH值至6-9，再用泵抽送入沉淀池中，在抽送过程同时加入絮凝剂（PAM）。废水中的金属离子在与碱反应形成氢氧化物后，又在絮凝剂的作用下，形成较大颗粒矾花，在重力作用下快速沉降，沉淀池上半部清液可直接外排，出水水质达到二类地区二级排放标准。沉淀池污泥经污泥池浓缩后用泵抽送入板框压滤机脱水后作卫生填埋或综合利用。 三、铝工业园区废物循环链总体设计 根据铝工业园区的产品体系，把上一个生产过程（或企业）中所产生的废物作为下一个生产过程（或企业）的原材料，循环、梯级利用直至最终处置、排放，形成工业园区废物链或废物流，达到提高生态效率的目的。废物代谢示意，如图4所示： 依据产业规划和拟定的原料产品路线，工业园区运营期间可能产生的废弃物及其特征，如表1所示。 根据铝工业园区的产业发展情况和废弃物特征，废弃物代谢循环链总体设计，如图5所示。 由图5总体设计可知，园区废物代谢优化方案主要体现在电解铝、铝熔炼、铝材加工等领域产生废物的优化代谢。一是在电解铝废物代谢优化工艺中，炭渣采用浮选技术分离出电解质和炭粉循环利用，废炭块用作水泥生产的补充原料。废气可以采取铝电解烟气干法净化回收，回收的含氟氧化铝可返回电解槽作为原料使用。铝灰可提炼铝锭。二是在铝熔炼废物代谢优化工艺中，废渣压块后用火焰炉熔炼铸锭。三是铝材加工企业生产中的废料、边角料，可将熔炼再生成铝锭或铝棒。 参考文献： 1、杨立宏,赵涛,程秋林.铝工业生态产业链的设计及其利益关系分析J.科学管理研究,2009(2).