鋁產業及其廢物的處理

齊 川

（沈陽鋁鎂設計研究有限公司，遼寧 沈陽 110001）

近些年間我國氧化鋁產業產能增長極快，各地也在上馬新的氧化鋁項目。在此過程中。氧化鋁的生產消耗了大量的水資源，同時我國又是一個水資源匱乏的國家，因此降低廢水排放量、緩解水污染局勢，不斷提升廢水利用率是目前鋁產業廢物處理中重要的科學發展手段。

1 鋁和氧化鋁的基本性質

1.1 鋁

鋁的元素符號為Al，是一種具有延展性的輕金屬。在干燥空氣中，其表面會立即形成約50埃的致密氧化膜，使鋁不會進一步氧化而耐水；鋁具有雙性，既能夠輕易的溶于強堿，又能夠溶于稀酸。

1.2 氧化鋁

Al2O3，稱為三氧化二鋁，分子量為101.96，一般稱為“鋁氧”，是一種白色無定型粉末狀物，俗稱礬土。

氧化鋁是將鋁礬土原料通過化學方式處理，除去其中的硅、鐵、鈦等氧化物而制成，Al2O3的含量通常在99%以上。礦相是由40%～76%的Y-Al2O3與24%～60%的-Al2O3組成。Y-Al2O3于950℃～1200℃可以轉化為-Al2O3（剛玉）。

2 氧化鋁廢物排放

2.1 氧化鋁廢水的來源和特征

按照氧化鋁生產工藝的區別，氧化鋁產業形成的廢水來源也存在著不小的差異。主要是由赤泥沉降分離洗滌過程中的設備溢流、蒸發壞水、設備冷卻水、循環水系統的反沖洗水以及各個車間之中的清洗地坪用水等等。

氧化鋁生產廢水具有以下特征：高溫、高堿、高懸浮物。按照實際運行中得到的測試數值，氧化鋁生產廢水的水溫在夏季可以達到42℃～45℃，冬季溫度較低；氧化鋁生產廢水的pH值一般在9～11之間，高的可達12，具有強堿性；氧化鋁生產廢水中的懸浮物含量一般在400mg/l～600mg/l之間，最高可達1500mg/l。因為氧化鋁生產廢水的這幾個特征，在其處理過程中會存在較大的難度，并且在氧化鋁生產過程當中各個階段的用水量會發生較大的變化，時變化系數可達到2.5以上。

2.2 赤泥的危害

赤泥是鋁工業提取氧化鋁時產生的污染性廢渣，平均每一噸的氧化鋁生產都會排出一到兩噸的赤泥。由于赤泥結合的化學堿不容易去除且含量較高，又含有氟、鋁等其他雜質，目前對赤泥的無害化利用還處于起步階段。

2.3 技術改造方案

首先，從污染源入手，為了降低廢水中的堿含量，對污染嚴重的關鍵車間設備進行改造，防止堿的運行。其次，采用水質要求較高的設備冷卻腔，通過自身循環，減少廢水的產生和排放；對于水質要求較低的設備冷卻水和有條件的生產用水點，全部采用再生水替代新的工業用水。第三，合理利用赤泥回水和蒸發不良水替代新的工業用水，確保赤泥水量大于或等于赤泥液量。最后，根據實際生產情況，選用最為合適的經濟方案來進行廢水的減排處理。

2.3.1 降低廢水的含堿濃度

在氧化鋁生產過程中，高濃度的含堿廢水不可避免地進入排水系統，使廢水的堿度不斷增加，影響再生水的回收利用。因此，加強和改進設備的管理和維護，對重點車間的防燒堿設施進行必要的改造，是降低廢水中堿濃度的重要措施。首先是更新過程中，利用先進的新技術，如水泵使用先進的機械密封代替傳統的填料密封，使用更好的密封性能的泥漿閥、旋塞閥取代傳統的閘閥、截止閥等；其次，對每個生產車間的大罐，如沉淀池等，進行防堿泄漏保護，將泄漏的高濃度堿性廢水從罐中排出，使其重新回到工藝流程中，有效避免高濃度堿性溶液的泄漏。

2.3.2 完善改造部分設備冷卻水，減少廢水排放

對水質要求較高的設備，如回轉窯托輪冷卻水、排風機冷卻水、煤窯冷卻水、篦機冷卻水、汽提機冷卻水等，原設計采用新型工業水冷卻后直接排放，排放量為100m3/h～200m3/h。為了減少廢水的排放，需要進行相應的改造。

①窯磨循環水系統的改造：針對煤炭爐等設備的相對集中的特點，排氣扇，窯支持輪，熟料溶解機，配料爐篦機和管磨機在燒結車間，這些設備的冷卻水回收和使用在一個集中的方式，以形成一個獨立的窯機循環水系統，促進管道敷設和經濟運行。②焙燒窯托輪、風機冷卻水改造：在焙燒車間，焙燒窯托輪、風機冷卻水消耗在40m3/h～80m3/h之間。由于采用新的工業供水方式，如果停止供水，焙燒窯將關閉。根據實際生產情況，充分利用現有空壓機循環水系統的供水過剩產能、烤窯輥，風扇冷卻的水進入空氣壓縮機循環水系統，不增加泵的數字，并在轉換的過程中保留原始工業供水過程中，形成雙水供應，不僅可以降低含堿廢水的排放，同時提高供水的穩定性和可靠性，保證燒窯能正常高效運行。③充分利用赤泥回水：由于赤泥與一定量的粘附液會被排除在氧化鋁生產過程之外，只有赤泥與一定量的粘附液進行回收，才能實現真正意義上的“零排放”。通過赤泥壓濾過程和技術改造減少壓濾餅的含水率，紅泥回水不斷增加的數量，和紅泥粘附液體完全恢復的目標已經基本實現，這不僅大大降低了消費的新水，還可以恢復大量的堿和氧化鋁。此外，應該對赤泥進行綜合利用，以其為原料制造建筑材料、土壤改良劑以及其中的金屬回收等等。

3 存在問題

雖然通過改造生產廢水處理工藝能夠大幅度降低新水的用量，但依舊存在一些問題：第一，底泥處理問題。氧化鋁生產廢水中存在大量的泥沙和懸浮物，在水中處理期間大量沉淀于預沉池和沉淀池中，平均淤積滿周期為10天～15天，需要定期使用機械外運方式進行處理，額外增加了勞動與運行成本；第二，管道結垢問題。生產廢水在排放過程中受到自身高堿性和高懸浮物特性影響，會在管道中形成積垢，給管道增加輸送負擔，降低了管道輸送效率，極易出現設備堵塞。

4 結語

通過上述氧化鋁生產廢物處理改進措施，能夠有效降低新水的使用量，降低水污染和赤泥的排放量，實現對鋁產業的廢物有效處理，還可以給企業帶來明顯的經濟收益。在獲得良好經濟效應的同時還能夠為社會效益做出貢獻，樹立良好的企業形象，改良廠區周邊生態環境，實屬一舉奪得的優秀模式。