关于电解铝节能减排的实践探讨

关于电解铝节能减排的实践探讨

陈广元杨选福

青海桥头铝电股份有限公司电解铝分公司供料净化二车间青海810100

摘要：在生产电解铝时，会产生一定的固体废弃物以及废气等一些有害气体，如果没有及时得到有效的治理，就会对水、空气以及土质造成很大的伤害，文章以某铝厂为案例背景，分析了电解铝节能减排的具体实践过程。

关键词：电解铝；节能减排；实践

1电解铝工艺简介

电解铝是指在特定的电解槽中将氧化铝熔融为液态，并在液体氧化铝中通入直流电，使氧化铝分解为单质铝的工艺过程。电解槽由砌筑在槽底部的阴极和上部插入的阳极构成，氧化铝和氟化盐加入电解槽后在高温作用下熔融为液态，在直流电的作用下，发生复杂的电化学反应，氧化铝被分解，并在槽底部阴极上析出液态金属铝，氧与阳极中的碳结合为CO2释放。残极从电解槽卸下后送往组装车间分离为铝导杆和残极碳块，残极碳块用于生产新的阳极碳块，铝导杆经处理后重新组装阳极。铝电解用的直流电由交流电整流后通过母线导入电解槽。槽底部的铝液达到一定液位后由负压吸入铝抬包，送入铸造车间生产铝锭或直接送往用户使用。（如图1）

2电解铝产生主要的污染物

2.1在电解铝企业的生产过程当中最主要的就是对大气环境造成的一定影响。在铝冶炼的过程当中，就是通过冰晶石一氧化铝进行溶融电解的方法来生产的，而它的主要原料必须要达到相应的熔融点才能发挥出作用，并且温度非常高，但是在此期间就会生产一些扬散的问题，从而也就对环境造成了一定的污染。在生产电解链的过程中，必须要用冰晶石，其中所含有的氟量是非常大的，同时也会存在很多的杂质，所以在高温的作用下就会生产水蒸汽与氟的反应，也就形成污染气体。

2.2在电解铝的生产过程当中也会对水源造成一定的污染。在生产废水当中主要包括有石油以及氟等有害物质，一旦超量超标的排放，会对水源就会造成严重的影响。在通常条件下，作为电解铝企业所产生的工业废水都是来自于机械冷却时生产的，对于企业而言这也是非常严重的一个问题。

2.3在铝电解操作时，由于阴极的碳素内衬与一些筑炉材料会受到不同程序的侵蚀，主要是来自于钠和铝等材料，由此会从中吸附一些含氟盐，在这个过程当中也会受到应力的作用，从而导致内衬破损以及槽变形等问题。由于在应用一段时间后，电解槽会受到不同程度的影响会进行大修，在这个过程当中必须要全清除掉槽内的碳素以及筑炉材料，而产生一定的废渣，在废渣当中又会存在一些氟化物，并且含有大量的氟，同时就会渗出浓度较高的液体，一旦液体当中的氟化物超标时，也就是所谓的污染物。

3污染防治技术与措施

3.1废气污染防治技术与措施

（1）工艺废气（含氟废气）。最成熟最有效的治理技术就是采用氧化铝干法净化回收技术治理，烟气经密闭排烟罩集气后由管道引入袋式除尘器前部的反应器，烟气中的HF被反应器中的氧化铝吸附下来并在其表面发生化学反应生成氟化铝，净化后的烟气由排气筒排放。

（2）锅炉烟气。烟气脱硫是使用最多也最成熟的技术，脱硫效率可达到90%以上；烟气脱硝目前主要用选择性催化还原法和选择性非催化还原法，SCR法投资高，脱硝效率可达到70%～90%，SNCR法投资低，脱硝效率可达到30%～70%。

3.2固体废物污染防治技术与措施

（1）大修渣主要是耐火砖和阴极炭块，阴极炭块可采用浮选酸浸工艺回收碳素和氟化钠，耐火砖可用石灰石固化稳定化后当一般固体废物处理。

（2）浮渣（铝灰）。目前铝灰铝渣的回收和利用已经处于一个产品的成熟期，铝的回收有铁锅炒灰法、倾动回转窑法、压榨回收法、重选法、电选法和离心法；氧化铝常用酸浸法和酸碱双浸法回收氧化铝。

（3）残阳极。残阳极分别通过残极抛丸处理、残极压脱、磷铁环压脱后，经残极清理站清理下的电解质由破碎系统破碎至10mm以下，返回电解槽使用。经残极压脱机压下的残极炭块返回碳素车间作为阳极生产的配料，残阳极可实现循环再利用。

4关于节能减排的具体实践分析

4.1案例情况

某铝分公司电解铝厂（以下简称贵铝）于2010年启动节能减排生产，多年坚持开展持续清洁生产，生产消耗量及污染物排放量逐年下降，为企业降低成本、提高在恶劣市场环境下的生存能力提供了有力支撑。本案例以节能减排生产标准为指导，结合贵铝的实践，分析了电解铝行业实施节能减排生产的思路及部分具体做法。

4.2生产工艺与装备

工艺与装备是工业生产的基础，也是企业节能减排生产水平的基本条件。目前粉状物料（氧化铝、氟化盐）已普遍采用封闭储存、浓相或超浓相输送；电解槽普遍采用预焙工艺，电流强度大于200kA的企业已超过90%，300kA及以上大型预焙槽已成为主流设备，2015年600kA电解槽已在山东魏桥实现全系列产业化应用，生产工艺与装备的进步是实现电解铝行业清洁生产的根本途径。

4.3资源能源消耗

（1）电：生产一吨铝约需14000kWh的电能，电价在电解铝成本中占比40%左右，吨铝直流电耗是评判电解槽运行状态好坏最直接的经济指标，主要取决于槽电压和电流效率，大量时间表明，降低电解槽平均电压或提高电流效率都能降低铝电解生产能耗。

（2）氧化铝：氧化铝成本在电解铝成本中占34%左右，贵铝结合精益生产、运营转型等先进管理理念，通过以下方面全面排查氧化铝损失原因：氧化铝粒度过细、下料时阳极上封料飞扬、换阳极时旧极上的料未扒净、残极上的氧化铝未清理干净、沉淀过多变硬、随地沟流失、停运槽内物料损耗等。根据排查出的原因，细化操作步骤、制作单点教程，狠抓操作工艺，氧化铝单耗明显降低。

（3）氟化盐：氟化盐理论上不消耗，仅作为降低氧化铝熔点的熔剂存在，但在高温环境下会少量挥发，同时与碱土金属的相互作用和水解也会造成少量损失，损失的大部分被烟气带出。贵铝从提高集气效率及净化效率着手，不断修整、改良电解槽密封及严格操作工艺，氟化盐消耗达到了一级标准。

结语

综上所述，在企业电解铝节能减排的实践过程中，要以企业自身情况为出发点，不断地提升自身控制条件，寻求有效的解决措施和办法，从根源上进行处理，达到节能减排、清洁生产的目标。

参考文献

[1]强春梅.电解铝企业环境污染及治理措施探析[J].中国新技术新产品，2017，06：108-109.