某电解铝厂废渣填埋案例

1、环境监测与治理技术专业教学资源库某电解铝厂废渣填埋案例1概述某电解铝厂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。产电解铝的主要工艺过程是一个熔盐电化学过程,主要生产原理是氧化铝与炭阳极在电流作用下于冰晶石熔融盐中生成铝和碳的氧化物 .熔盐电解： 主反应：Al2O3+2C 2Al+CO+CO2 副反应：AlF3+C Al+CF3 Na3AlF3+C Al+NaF+CF4+F2 NaF+C Na+CF4电解过程中, 炭素阳极与氧反应生成CO2 和CO 而不断消

2、耗, 通过定期更换阳极块进行补充。电解槽散发的烟气中含有大量氟化物(含气态氟化氢和固态氟化物)、二氧化硫及粉尘等大气污染物, 是电解铝企业最主要的大气污染源。其产生量约为总氟2040 kg/t，Al粉尘量也较大,大气污染负荷占整个电解铝生产系统的99%以上。另外, 电解车间有一定量的无组织排放烟气及少量的粉尘污染等。电解铝生产中的流程及主要污染源排放点。图1 电解铝生产工艺流程及污染产生情况阳极生产工序相对较多, 其生产过程中的污染源也相对较多, 主要包括: 石油焦煅烧窑, 含SO2 及少量粉尘烟气; 沥青熔化器产生的沥青烟; 生阳极焙烧烟气包括残极氟气化挥发逸出, 填充焦及沥青所含硫燃烧生成

3、SO2、沥青挥发性未完全燃烧部分以及填充焦细粉等; 实践证明, 阳极焙烧炉的大气污染负荷占阳极生产系统的2/3以上。阳极生产工艺流程及污染物排放治理流程。图2 阳极生产工艺流程及污染产生情况2废渣的组成铝电解槽散发的污染物有气态与固态物质，气态主要成分是氟化氢(HF)。固态物质有大颗粒物质（主要是氧化铝,碳和冰晶石粉尘）和电解槽大修废料,主要为阴极碳块、耐火砖、扎糊、保温砖等，吸附氟化物属危险固废；阳极废渣属一般固废。3废渣的处理该厂电解槽大修渣的处置采用防渗卫生堆埋。3.1 堆场的防渗处理。电解大修渣堆场采用天然粘土夯实后即满足要求。为了进一步防止氟离子向下渗透, 渣场底部可铺一层石灰渣。为

4、了防雨水浸泡, 在渣场周围开挖雨水导流明渠。3.2大修渣的分层堆放该铝氧化铝厂采用拜尔法生产工艺, 生石灰化浆后石灰渣较多, 石灰渣的主要成分为CaO , 潮解后生成氢氧化钙, 含有大量的有效钙。将石灰渣与电解大修渣混合堆存, 大修渣中的可溶氟与石灰渣中的钙发生反应, 反应较彻底, 达到固氟的目的, 实现电解渣堆存的无害化。由于大修渣含氟360 kg/t (渣) , 可溶性氟达到16.456 kg/t(渣) , 按可溶性氟计算, 每吨渣需要100 kg 石灰渣(有效成分30% ) , 由于堆存时混合不均匀, 不均匀系数最大达10 以上, 实际采用石灰渣渗入量为1t大修渣掺入1t石灰渣。3.3大

5、修渣的顺序堆存采用分格填埋的方法, 即将整个堆场分成若干部分, 分别堆放, 每分格堆满后分别覆土、种草、种树或还耕但也有对电解渣采用焚烧处理或利用余热或用于发电厂代替部分燃煤。图3 填埋场刨面示意图防渗材料通常采用高密度聚乙烯防渗膜(HDPE 膜),在铺设防渗膜之前,应首先对自然地面进行整平处理, 为了便于渗入渣场内的雨水能有效的收集, 整平后的地面坡度应不小于2.0%, 在防渗膜与地面之间还需设置粘土保护层。4 防渗液的处理在防渗膜上铺设集水管道将渗滤液汇入渗滤液池内,在集水管道上方铺设导水砂砾层, 以便于雨水汇集, 收集到的渗滤液内含有大量的有害成分,数量不大,将这些收集到的渗滤液用水泵将

6、其喷撒到渣场的表面,使其水分自然蒸发,处理渣场的渗滤液既经济又实用,在砂砾层的上方堆存废渣,待废渣堆满后,对渣场进行封场处理, 确保雨水不再进入渣场内部,并在上面植草绿化,改善环境。5设置挡渣坝该渣场簸箕口处有废矿石堆积而成的土坝, 坝高约30m,在靠渣场的一面用水泥砂浆敷砌表面,满足挡渣需要。6开挖截洪沟根据当地多年统计的气象资料,沿渣场北、东、南3 面的设计库容标高以上开挖3 条截洪沟, 将渣场外的雨水引出库区, 减少电解渣浸泡机会。7废渣的运输方式由于电解槽大修废渣是由耐火材料及碳素材料组成的电解槽内衬,在电解槽进行大修时,从槽壳内清理出来,均为固体废料,采用汽车运输,在运输的过程中需对

7、运输车辆进行遮盖处理, 避免粉尘飘散到空气中污染环境。8渣场运行管理在填埋场投入运行之前,要制订一个运行计划。此计划不但要满足常规运行,而且要提出应急措施,以便保证填埋场的有效利用和环境安全。填埋场运行中应进行每日覆盖,并视情况进行中间覆盖。废物堆填表面要维护最小坡度,一般为1 :3(垂直:水平) 。通向填埋场的道路应设栏杆和大门加以控制,必须设有醒目的标志牌,标示正确的交通路线。填埋场的运行不能暴露在露天进行,必须有遮雨设备,以防止雨水与未进行最终覆盖的固体废物接触。9废渣综合利用电解铝厂产生的电解槽大修废渣, 目前直接运至渣场填埋,未作任何处理。主要采用如下方法，对废渣进行处理：9.1对废

8、渣进行人工选捡；对废渣进行人工选捡,主要就是分捡出渗铝、电解质块等有价物,返回生产系统,回收利用。9.2废阴极碳块用于烧结法氧化铝生产；将废碳块破碎到25mm 以下, 与无烟煤一同进入氧化铝生产流程, 可改善溶出条件;此方法在山东铝厂取得了成功，9.3将废阴极碳块破碎后加入水泥熟料窑中代替部分燃料；由于碳块硬度较大, 破碎磨粉消耗较多, 应用受到一定的限制9.4作为小锅(茶) 炉燃料；将碳块破碎到2550mm , 与煤混合加入到锅(茶) 炉中, 火力较旺。在燃烧过程中, 煤先燃尽, 碳块中的NaF与煤中含CaO 的灰分反应生成氟化钙, 不会污染环境;9.5废渣和闽侯粘土合成莫来石质保温材料；9.6废炭块用作水泥生产的补充原料.水泥工业二次燃料的选用必须符合下列标准