關于電解鋁危險廢物污染整治的探索

楊慧彬 ，馬曉娟

（1.云南鋁業股份有限公司,云南 昆明 650000；2.云南云鋁涌鑫鋁業有限公司，云南 建水 654399）

0 引言

我國是電解鋁生產大國，2021年我國鋁產量達到3751.4萬t，用大修渣產廢系數20kg/tAl測算，相當于產生大修渣約75萬t，大修渣包括廢陰極炭塊和廢槽襯，廢陰極炭塊作為大修渣的主要成分，是電解鋁生產過程中主要的廢物，其原始組成為無煙煤和瀝青粘結劑。在電解過程中，需要氟化鋁、冰晶石、氟化鈉等作為電解質[2]，以降低電解溫度、減少能源消耗，由于受到熱作用、化學作用、機械沖蝕作用、電作用、鈉和電解質的滲透等引起熔鹽反應、化學反應，鋁電解槽中的陰極碳塊使用一段時間后會破損而報廢。報廢后需進行電解槽大修，大修時清除的廢內襯，含有大量的含氟廢渣，主要組成包括廢陰極碳塊和廢耐火材料等[3]，其主要成分除含炭以外，還有Al2O3、氟化物和少量的氰化物等，屬于危險廢物。

目前電解鋁企業大修渣主要采用填埋處置方式[4]。大修渣堆存過程中，氟化物和少量氰化物因淋雨或吸收空氣中的水分而產生的滲濾液，由于控制措施不當、監管不到位，可能會導致含可溶氟化物和氰化物的滲濾液滲漏污染土壤和地下水，因此，大修渣的安全處置已成為影響我國鋁工業可持續發展的重大隱患之一，也是電解鋁行業亟待解決的一個難題。

1 電解鋁危險廢物污染研究現狀

1.1 國外電解鋁工業危險廢物處理處置技術

1946年，國外已經開始對電解鋁生產過程中大修渣進行研究，直到20世紀80年代初至90年代，國外不少電解鋁企業已經開發了大量的危廢處理技術，在這一時期發展起來的技術，大部分都是基于火法，該方法一般分為3步，首先炭質材料的燃燒，其次氰化物的氧化分解，最后為氟化物的轉化，具有炭燃燒耗盡和氟化物回收率低的特點，是一種環境友好型的處理方式，不會產生二次污染。這種方法是美國鋁業公司開發的Osmelt反應器技術和美國雷諾茲金屬公司開發的閉環工藝，這項技術當時應用很廣泛，主要原因是使用的工藝操作簡單、快速且易于控制，因此對這項技術的需求也非常迫切。21世紀之后，人類對資源回收利用意識逐步提高，電解鋁工業危險廢物中產生的大量炭和氟化物反復循環技術被廣泛關注，各國相關研究人員將目光聚焦在以濕法為主的處理技術上，主要以Lisbona和Ntuk為代表的研究人員從理論層面和分子水平上通過模型建立等方法精細控制反應條件，大幅度提高了鋁和氟的回收率。

1.2 我國電解鋁工業危險廢物處理處置技術

目前，我國對電解鋁行業危廢處理技術的關注度與日俱增，普遍采用的堆存法處理電解鋁行業產生的危險廢物，造成了嚴重的資源浪費和土壤污染問題。近幾年來，我國供給側的深入和去庫存的腳步加快，也加快了電解鋁行業落后產能的節奏，但相關產能過剩的矛盾仍然十分巨大，因此需要強化工藝管理和技術革新。本文對2種我國最常見的電解鋁工業危險廢物處理處置技術進行分析。

1.2.1 焙燒工藝

中國鋁業公司開發了一種對電解鋁廢液罐內襯無害的技術，是我國獨有的研發技術之一。 該技術工藝主要以含鈣-鈣礦物為反應物，煙煤為輔助燃料，含硅材料SiO2為添加劑，在回轉窯中進行熱處理，用氧化鋁作為廢氣吸附，在熱處理過程中用氫氧化鈣進行熱處理，引起二次反應，氫氧化鈣水可循環使用。將該技術應用于電解鋁行業危廢處理時，廢罐內襯中可溶性危廢（氰化物、氟化物）含量顯著降低，減少量達到95%以上，且煙氣中的污染物濃度可以達到我國的排放標準。

1.2.2 浮選-浸出工藝

北京礦冶研究總公司與中電投寧夏自治區青銅峽能源鋁業集團有限公司聯合研發了一項技術，即廢SiC-Si3N4防火絕緣材料和廢陰極炭塊材料綜合回收利用技術。運用該技術時，采用浮選工藝分解回收碳材料和電解質，并結合物理和化學兩種方法回收碳化硅粉末和電解質。該工藝步驟主要為4步：磨礦→浮選→酸浸→蒸發，但耐火保溫材料在制造過程中會產生相應的廢水，假設加入氫氧化鈣便可轉化為氟化鈣，之后再經過過濾和蒸發兩個步驟便可以轉化為無害的鈣渣，并在氟化鈣氣體生產過程中，采用干法回收。

2 電解鋁危險廢物處置風險分析

電解鋁企業生產經營過程中產生大量的危險廢物，且廢物產生數量大，種類多，成分復雜，處理難度大，是生態環境保護管理工作中的重點和難點。目前，各級政府不斷完善相關法律、法規、政策和標準，企業不斷完善各級危廢管理制度。但很多人對電解鋁產生的固體廢物的潛在危險性，特別是危險廢物的一次污染及其二次污染的嚴重性認識還不夠深入，關于危險廢物違法違規環境事件屢見不鮮，給社會造成了極大的危害，存在較大的環境風險。

2.1 管理層面風險

危險廢物污染環境刑事案件通常涉及將危險廢物交付給不遵守危險廢物處置規定、未取得《危險廢物經營許可證》的單位或個人處置。當事故發生時，牽涉到很多企業。固體廢物管理往往存在以下常見問題：一是危險廢物生產單位未按照法律法規要求建設貯存場所或設施，儲存區域內的危險廢物會因溫度和壓力而揮發或分解有毒有害氣體，造成污染。二是危險廢物隨意傾倒、處置，含有有毒物質的危險廢物會流入湖泊和河流，或隨雨水滲入地下水，對水體造成嚴重影響，影響水生動植物，并且會對人類健康造成嚴重后果。三是危險廢物存放場所管理不規范，未按規定設置危險廢物識別標志，危險廢物未按分類存放在存放場所。四是未按照國家有關規定制定危險廢物管理方案，未按照有關要求建立和完成危險廢物管理臺賬，相關記錄（種類、產量、流向、不能通過的信息）無明細的狀態（貯存、處置等），危險廢物信息管理系統應當向當地生態環境主管部門申報危險廢物信息。

2.2 刑事層面風險

根據《關于辦理環境污染刑事案件適用法律若干問題的解釋》（以下簡稱《解釋》）中的要求，“違法排放、傾倒及其他處置3t以上危險廢物”被認為是“嚴重污染環境”，這也構成了污染環境罪，生態環境主管部門發現這種犯罪嫌疑的，由公安機關辦案。根據《刑法（修正案十一）》規定，污染環境罪最高可判處有期徒刑7年，并處罰款。根據《解釋》第7條規定危險廢物轉包、違法處置或者處置企業不具備危險廢物經營資質的許可、提供或者委托收集、儲存、使用、處置嚴重污染環境的危險廢物，明知他人沒有危險廢物而委托處置的，應當構成共同犯罪。

3 電解鋁危險廢物處理處置的措施與建議

3.1 優化管理制度

電解鋁企業應根據國家環保法律法規要求不斷完善危險廢物管理制度，首先制定危險廢物污染防治責任制度，明確危險廢物管理部門和責任人，進一步按要求制定危險廢物管理計劃，嚴格做好危險廢物產生、收集、貯存、轉移運輸和利用處置相關工作。

3.2 建設與規范貯存場所

電解鋁行業產生的危險廢物必須按照不同類別和性質進行儲存，一是從廢物性質源頭進行區分，對于不能直接確定危險特性的工業廢棄物，嚴格按照《國家危險廢物名錄》和環境影響評價文件認定結果來確定，無法確定時，在通過危險廢物鑒別之前首先參照危險廢物管理，并非按照一般工業固廢管理。二是危險廢物需嚴格按照《危險廢物貯存污染控制標準》及環評要求專門指定收集、貯存設施設備和場所。三是不同性質的危險廢物實行分區分類存放，一般工業固體廢物不得存放在危險廢物貯存場所。如需建設填埋場，一般工業固體廢物嚴格按照《一般工業固體廢物貯存和填埋污染控制標準》進行建設和管理，危險廢物嚴格按照《危險廢物填埋污染控制標準》要求進行建設和管理。

3.3 加強監督管理

企業應嚴格按照工業固體廢物相關規范要求，對產生的危險廢物量、貯存量和轉移情況進行檢查，并將檢查情況如實記錄在危險廢物管理臺賬中。發生危險廢物遺失或被盜時，及時查明原因，采取預防和管理措施，防止發生環境污染事故，并及時向當地生態環境主管部門報告。

電解鋁危險廢物如需轉移時，需登錄固體廢物環境監測信息平臺，詳細填寫危險廢物電子轉移聯單。一是嚴格的危險廢物交運程序，同一集團公司的兩家子公司也必須按照相關要求辦理轉讓方案報送和轉讓文件手續。二是嚴格的內部轉移記錄，即從危險廢物的產生源頭登記備案工作開始；對于廠內車間的廢物轉移已登記備案，一些單位和機構只記錄了廢物倉庫的出庫信息，車間產生的危險廢物沒有按要求記錄，因此無法追溯到危險廢物產生環節，導致整個過程符合危險廢物轉移控制的過程無從追溯，企業應嚴格要求轉移過程中每個環節的負責人，實行嚴格的簽字制度。

3.4 完善處理處置技術方法

為更好地分析危廢處理技術的發展方向，本文對國內已經開發出的焙燒工藝和浮選—浸出工藝技術進行簡要分析：

焙燒工藝技術在實際應用過程中的主要優勢有：①在電解鋁行業的實際應用過程中，不需要對危險廢物進行分類管理，且處理對象較廣；②破碎后可直接與燃燒爐用焙燒添加劑和氰化物在高溫條件下混合使用，氰化物可以被完全轉換；③在實際處理過程中，對產生的有組織廢氣進行適當凈化即可；④整個操作過程比較簡單，技術比較成熟，適合推廣應用。但是該技術在應用過程中也存在一些缺陷，具體情況為回轉窯在制造過程中消耗的能源多，轉化效率超過50%左右；其次制造過程中該項技術產生的含氟廢氣對設備和設施有明顯的腐蝕作用，在實際應用過程中，氟化物回收率不高，且廢罐內襯的木炭也不好作為燃料燃燒，很難做到再次回收再利用。

浮選—浸出工藝技術有效回收廢陰極炭塊和廢耐火材料，浮選藥劑不參與反應，可循環使用。但該工藝對粉磨和浮選的技術要求比較高，且需要企業對產生的廢陰極物料進行分類管理，分級浮選過程中會釋放氫氣、氰化氫等易燃有毒氣體，造成較大的安全隱患，經過浮選工藝處理后的炭粉中含有氟化物，需要深度除氟后方可實現高效回收利用。

4 結論

與其他國家相比，中國電解鋁行業的危險廢物處理技術研究起步較晚，但從國內相關研究現狀中我們可以清楚地發現電解鋁工業危險廢物處理技術的發展對資源和環境有直接的影響，若電解鋁行業在生產流程中對產生的污染物控制不當，會對環境造成嚴重污染。因此，本文主要對我國現有的電解鋁危險廢物處置技術和存在的風險進行了分析，并從優化管理制度、規范儲存場所、以及加強監督管理和完善電解鋁危險廢物的處理處置技術方法等四方面提出措施與建議，為我國未來電解鋁工業的綠色、健康和可持續發展提供參考建議。