铝冶炼行业危险废物产生和利用处置现状与管理对策建议.docx

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1、铝冶炼行业危险废物产生和利用处置现状与管理对策建议目录摘要2前言21 .铝冶炼行业危险废物产生工艺环节和污染特性21.1. 1.引述21.2. 电解铝行业危险废物41.3. 再生铝、铝加工行业危险废物42 .铝冶炼行业危险废物利用处置现状52.1. 大修渣利用处置技术52. 1.1.弓I述53. 1.2.水泥窑协同处置技术64. 1.3.高温熔融玻璃化资源利用技术65. 1.4.阴极炭块掺烧技术66. 1.5.电解槽协同利用技术62.2. 炭渣利用处置技术72. 2.1.引述73. 2.2.浮选法74. 2.3.焙烧法72.3. 铝灰利用处置技术72. 3.1.引述73. 3.2.热处理回收法

2、84. 3.3,冷处理物理法85. 3.4.综合利用83.铝冶炼行业危险废物利用处置发展瓶颈与对策建议93.1. 瓶颈问题96. 1.1.弓I述93.1.2.环境管理政策93.1.3.利用处置污染控制标准体系93.1.4.利用处置技术103.2.对策建议103.2.1.引述103.2.2.开展评价研究，推动政策衔接103.2.3.加快建立标准体系113.2.4.优化生产工艺及利用处置技术114.结论11摘要随着我国铝冶炼行业的迅猛发展，每年会产生上百万吨炭渣、大修渣和铝灰等危险废物。为推进我国危险废物精细化管理，经过深度调研，梳理了当前我国铝冶炼行业危险废物产生工艺环节、污染特性、利用处置情况

3、及管理现状；分析了当前铝冶炼行业危险废物利用处置现状，探讨了其环境管理面临的问题，尤其是利用处置先进适用技术以及污染控制标准缺乏，综合利用产品质量标准缺失等突出瓶颈问题；并从完善标准体系、优化利用处置技术等方面，提出铝冶炼行业危险废物污染防治建议，以期助力铝冶炼行业绿色健康发展。前言铝是金属品种中仅次于钢铁的第二大类金属，具有轻质、导电、耐腐蚀等特性，铝及铝合金制品作为有色金属材料广泛应用于包装、机械制造、电子电器、电力工业、建筑工业、航空航天、交通运输以及印刷版基等领域。21世纪以来，我国铝冶炼行业得到了迅猛发展，在我国国民经济和社会发展中发挥着极其重要的地位和作用。2019年全球原铝产量为

4、6369.7万3其中，我国产量达3504.4万3居世界第一。在铝冶炼行业蓬勃发展的同时，我国冶炼生产过程产生的炭渣、大修渣和铝灰等危险废物所带来的环境风险也日益凸显。铝冶炼行业危险废物产生量大、成分复杂，目前，理论上一定程度可以对其进行利用，但某些工艺技术并不成熟，应用不广泛，处置技术也较为单一，费用高昂。此外，因缺少相关废物利用处置污染控制标准，无法实现政策上的推动，技术和政策的壁垒造成当前铝冶炼危险废物无法大量消纳。近年，我国多地陆续发现非法利用处置大修渣、铝灰等环境污染事件，如2007年起内蒙古霍煤渡骏铝电有限责任公司电解铝厂周边草原污染造成牧民牲畜不断死亡的重大案件、2014年湖南桃源

5、铝灰污染事件、2016年广东肇庆铝灰非法填埋污染珠江事件、2017年江苏铝灰非法填埋污染事件，2017年甘肃兰州电解铝大修渣非法填埋事件等，严重制约铝冶炼行业的发展，并造成突出环境风险。笔者通过对铝冶炼行业的深入调查，掌握铝冶炼行业危险废物产生工艺环节、污染特性、利用处置情况，结合当前的管理政策，对目前面临的废物量大、难处置、环境风险高等问题，提出有针对性的污染防治建议。1 .铝冶炼行业危险废物产生工艺环节和污染特性1.1. 引述铝冶炼是指对铝矿山原料通过冶炼、电解、铸型及对废杂铝料进行熔炼等提炼铝的生产活动，主要包括氧化铝生产、电解铝生产、再生铝生产及铝加工等行业。我国氧化铝和电解铝产量及消

6、费量多年位居世界第一。氧化铝生产过程主要产生赤泥等一般工业固体废物，电解铝生产过程主要产生炭渣、大修渣、电解铝铝灰等危险废物。我国再生铝冶炼起步较晚，随着资源和环保等相关政策的出台和推进，循环经济逐渐发展成为我国重要的经济形式，我国再生铝产量持续上升呈稳步增长的趋势，并已成为我国铝冶炼的重要组成部分。再生铝生产过程主要产生再生铝铝灰，铝加工过程会产生铝加工铝灰等危险废物。根据国家危险废物名录（2023年版），铝冶炼生产过程主要产生的危险废物共有5种。铝冶炼行业危险废物的废物类别、废物代码、废物名称、主要污染特性及废物组成详见表1,铝冶炼行业危险废物的产生情况详见表20表1铝冶炼行业危险废物信息

7、废物类别及行业来源废物代码废物名称污染特性废物组成特征污染物3214123-48电解宙生产过程电解槽阴极内村堆修、更换产生的废渣（大修渣）T电解槽炭素材料（阴极炭块）和耐火（保温）材料等弑化物、u匕物电解铝铝液转移、精燎、合金化、铸造金属铝、碳化铝、氮化铝、氟化物321-024-48过程熔体表面产生的用灰渣,以及同R.T电解铝一次铝灰及二次饴灰HW48有色金属采选和冶炼废物（常收铝过程产生的盐渣和二次铝灰电解铝生产过程炭素阳极表3214)25-48电解铝生产过程产生的炭渣T面脱落进入电解质产生的捞渣及残阳极氧化物用色金属再生铝和铝材加工过程中,废铝及铝冶炼）3214126-48锭垂熔、精炼、合

8、金化、铸造熔体表面产生的铝灰渣.及其回收铝过程产生的盐渣和二次铝灰R再生偌一次铝灰及二次倒灰碳化铅、氮化的、垂金属铅灰热问收铝过程烟气处理集（除）尘装置收集的粉尘,铝冶炼和再生过3214)34平程烟气（包括再生用燎炼烟气、镐液熔体净化、除杂、合金化、铸造烟气）处理集（除）尘装置收集的粉尘T、R烟尘（除尘灰）冢化物、币:金凤注1：注：T表示毒性；R表示反应性。表2铝冶炼行业危险废物产生环节及产废系数废物名称废物代码产生环节产废系数产生规律大修渣321-02348电解槽失效大修环节2O-3Okg（以电解偌计）5-8a电解铝铝灰321-02448电解铝偌液熔融状态下除渣及一次用灰回收金属铝环节一次铝

9、灰015kg/t电解铝；二次铝灰510kg电解的连续炭渣321-025-48冰品石-氧化铝融盐电解环B5-!5kg电解铝连续再生铅铝灰321-026-48再生铝熔炼、精炼除渣及一次偌灰P1收金属铝环节一次铝灰80IOOt再生铝；二次铝灰5080kgt再生偌连续铝加工创灰321-026-48铅液熔炼、精炼、静置等过程铸造铝合金加工4O5Okg话；变形偌合金加T3040kg/1铝连续烟尘321-04-48铝灰再利用及原引、再生铝熔炼过程一连续注2：一表示受不确定因素影响较大，难以或暂未确定产废系数的危险废物。1.2. 电解铝行业危险废物现代电解铝工业生产中，均使用冰晶石氧化铝融盐电解法生产原铝。以

10、氧化铝为原料，冰晶石（Na3A1F6）为熔剂，通入直流电进行电解，在阴极和阳极上发生电化学反应，阴极产生液态铝，阳极产生二氧化碳（约75%80%）和一氧化碳（约20%25%）气体。电解温度一般为930970C。氧化铝熔融于冰晶石形成的电解质熔体（通常含有80%冰晶石，6%13%氟化铝，1%3.5%氧化铝，5%10%氟化钙、氟化镁和氟化锂等添加剂）与铝液因具有密度差而分层。用真空抬包将铝液抽出后，经净化和过滤，得到高纯度原铝，经浇铸后形成铝锭或铝合金（图1）。电解铝为高耗能产业，由于我国西部地区煤炭、天然气、水力资源丰富，电力成本低廉，近年来电解铝生产重心已逐渐转移至西南部地区，青海、内蒙古、云

11、南、甘肃、宁夏、贵州、新疆、四川等西部省（自治区）电解铝产量已占全国总产量的50%以上。我国电解铝行业每年产生的危险废物超过200万3其中，大修渣和炭渣均产生于电解槽，电解铝铝灰主要产生于原铝转移、精炼等过程（图1）,根据原铝产量推算，我国大修渣年产生量近100万3炭渣年产生量约30万3电解铝铝灰年产生量近100万K大修渣、铝灰、炭渣3种危险废物物质组分及其相对含量见表3o图1电解铝危险废物产生环节表3大修渣、铝灰、炭渣3种危险废物物质组分及其相对含量废物名称物质组分（相对含量）大修渣石英冰晶石氧化盐刚玉（氧化措）华轲化铝萤石皮石高岭石三水铝石软水倒石（废槽时）(24)(14)(18)(IO)

12、(8)(7)(5)(5)(3)电解铝氨化化石抽偌刚玉尖晶石钾石盐二次偌灰(39)(7)(3)(20)(30)(O炭渣冰晶石氧化宙萤石K2aA1F6UNe2A1F6炭(60)(I1)(2)(2)(4)(20)1.3. 注3：括号中数字为物质组分的相对含量。1.4. 再生铝、铝加工行业危险废物再生铝生产是将铝废料经过预处理后进行熔炼、精炼再铸造等生产工序后得到铝合金的过程,再生铝的主要生产原料为各种铝及铝合金废料。2019年，全球再生铝产量为3300.2万3我国再生铝产量为725万3仅占全球总产量的22%。我国产地和原料集散地主要分布在粤港澳大湾区、珠江三角洲、长江三角洲及环渤海区域。我国再生铝行

13、业每年产生的危险废物约100万3主要为再生铝熔炼过程产生的再生铝铝灰（图2）O废铝再生并重新加工成制品的回收率一般为75%85%,再生It废铝会产生150250kg铝灰。我国铝加工行业每年约产生150万t铝灰，主要为铝合金铸造和变形加工过程中，铝液进入熔炼炉，经熔炼、精炼、静置等工序，及去除铝液中的有害气体氢和非金属夹杂物，提高金属纯度过程中产生。2 图2再生铝铝灰产生环节3 .铝冶炼行业危险废物利用处置现状1. 1.大修渣利用处置技术2. 1.1.引述大修渣是电解铝生产过程中电解槽阴极材料直接与950以上并带有腐蚀性的电解质以及铝液接触，铝电解槽在运行一段时间后，随着电解质和铝液不断侵蚀渗入

14、，需要对电解槽进行停槽大修，更换下来的废旧阴极材料和耐火保温材料。通常58A对电解槽进行1次大修，1台电解槽大修后约产生IoOt大修渣，其中炭质固体废物（炭素材料）占比约50%,主要成分为阴极炭块、氟化盐、炭化铝以及铝合金；铝硅质固体废物（耐火保温材料）占比约40%,主要成分为氧化铝、氧化硅、氧化钙以及氟化盐等（表3）o大修渣中的主要有害物质是可溶性氟化物和氟化物，长期堆积的大修渣浸出液可能会污染地表水和地下水，目前大修渣的处置方式主要为无害化后填埋处置。但填埋处置占地面积大、费用高，国内多数企业将废渣在厂内堆存，带来严重环境风险隐患。近年高校、科研院所及企业开展了大量大修渣综合利用与处置试验研究，目前较为成熟的或已完成中试试验可逐步推广至工业领域应用的大修渣利用处置技术包括水泥窑协同处置技术、高温熔融玻璃化资源利用技术、阴极炭块掺烧技术、电解槽协同利用技术等。2.1.2. 水泥窑协同处置技术目前，我国水泥窑协同处置危险废物技术较为成熟，相关标准体系也较为完善。水泥窑具有焚烧温度高、物料停留时间长、焚烧状态稳定、不产生二次废物等特点，高温可有效去除大修渣中的氟化物。此外，大修渣中炭质部分可作为水泥生产的替代燃料，铝硅质部分可作为水泥生产的替代原料，进而实现大修渣的无害化处置。工艺流程主要为将大修渣破碎，通过皮带秤精确计量配伍输送至生料磨，经五级