铝产业及其废物的处理

齐 川

（沈阳铝镁设计研究有限公司，辽宁 沈阳 110001）

近些年间我国氧化铝产业产能增长极快，各地也在上马新的氧化铝项目。在此过程中。氧化铝的生产消耗了大量的水资源，同时我国又是一个水资源匮乏的国家，因此降低废水排放量、缓解水污染局势，不断提升废水利用率是目前铝产业废物处理中重要的科学发展手段。

1 铝和氧化铝的基本性质

1.1 铝

铝的元素符号为Al，是一种具有延展性的轻金属。在干燥空气中，其表面会立即形成约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化而耐水；铝具有双性，既能够轻易的溶于强碱，又能够溶于稀酸。

1.2 氧化铝

Al2O3，称为三氧化二铝，分子量为101.96，一般称为“铝氧”，是一种白色无定型粉末状物，俗称矾土。

氧化铝是将铝矾土原料通过化学方式处理，除去其中的硅、铁、钛等氧化物而制成，Al2O3的含量通常在99%以上。矿相是由40%～76%的Y-Al2O3与24%～60%的-Al2O3组成。Y-Al2O3于950℃～1200℃可以转化为-Al2O3（刚玉）。

2 氧化铝废物排放

2.1 氧化铝废水的来源和特征

按照氧化铝生产工艺的区别，氧化铝产业形成的废水来源也存在着不小的差异。主要是由赤泥沉降分离洗涤过程中的设备溢流、蒸发坏水、设备冷却水、循环水系统的反冲洗水以及各个车间之中的清洗地坪用水等等。

氧化铝生产废水具有以下特征：高温、高碱、高悬浮物。按照实际运行中得到的测试数值，氧化铝生产废水的水温在夏季可以达到42℃～45℃，冬季温度较低；氧化铝生产废水的pH值一般在9～11之间，高的可达12，具有强碱性；氧化铝生产废水中的悬浮物含量一般在400mg/l～600mg/l之间，最高可达1500mg/l。因为氧化铝生产废水的这几个特征，在其处理过程中会存在较大的难度，并且在氧化铝生产过程当中各个阶段的用水量会发生较大的变化，时变化系数可达到2.5以上。

2.2 赤泥的危害

赤泥是铝工业提取氧化铝时产生的污染性废渣，平均每一吨的氧化铝生产都会排出一到两吨的赤泥。由于赤泥结合的化学碱不容易去除且含量较高，又含有氟、铝等其他杂质，目前对赤泥的无害化利用还处于起步阶段。

2.3 技术改造方案

首先，从污染源入手，为了降低废水中的碱含量，对污染严重的关键车间设备进行改造，防止碱的运行。其次，采用水质要求较高的设备冷却腔，通过自身循环，减少废水的产生和排放；对于水质要求较低的设备冷却水和有条件的生产用水点，全部采用再生水替代新的工业用水。第三，合理利用赤泥回水和蒸发不良水替代新的工业用水，确保赤泥水量大于或等于赤泥液量。最后，根据实际生产情况，选用最为合适的经济方案来进行废水的减排处理。

2.3.1 降低废水的含碱浓度

在氧化铝生产过程中，高浓度的含碱废水不可避免地进入排水系统，使废水的碱度不断增加，影响再生水的回收利用。因此，加强和改进设备的管理和维护，对重点车间的防烧碱设施进行必要的改造，是降低废水中碱浓度的重要措施。首先是更新过程中，利用先进的新技术，如水泵使用先进的机械密封代替传统的填料密封，使用更好的密封性能的泥浆阀、旋塞阀取代传统的闸阀、截止阀等；其次，对每个生产车间的大罐，如沉淀池等，进行防碱泄漏保护，将泄漏的高浓度碱性废水从罐中排出，使其重新回到工艺流程中，有效避免高浓度碱性溶液的泄漏。

2.3.2 完善改造部分设备冷却水，减少废水排放

对水质要求较高的设备，如回转窑托轮冷却水、排风机冷却水、煤窑冷却水、篦机冷却水、汽提机冷却水等，原设计采用新型工业水冷却后直接排放，排放量为100m3/h～200m3/h。为了减少废水的排放，需要进行相应的改造。

①窑磨循环水系统的改造：针对煤炭炉等设备的相对集中的特点，排气扇，窑支持轮，熟料溶解机，配料炉篦机和管磨机在烧结车间，这些设备的冷却水回收和使用在一个集中的方式，以形成一个独立的窑机循环水系统，促进管道敷设和经济运行。②焙烧窑托轮、风机冷却水改造：在焙烧车间，焙烧窑托轮、风机冷却水消耗在40m3/h～80m3/h之间。由于采用新的工业供水方式，如果停止供水，焙烧窑将关闭。根据实际生产情况，充分利用现有空压机循环水系统的供水过剩产能、烤窑辊，风扇冷却的水进入空气压缩机循环水系统，不增加泵的数字，并在转换的过程中保留原始工业供水过程中，形成双水供应，不仅可以降低含碱废水的排放，同时提高供水的稳定性和可靠性，保证烧窑能正常高效运行。③充分利用赤泥回水：由于赤泥与一定量的粘附液会被排除在氧化铝生产过程之外，只有赤泥与一定量的粘附液进行回收，才能实现真正意义上的“零排放”。通过赤泥压滤过程和技术改造减少压滤饼的含水率，红泥回水不断增加的数量，和红泥粘附液体完全恢复的目标已经基本实现，这不仅大大降低了消费的新水，还可以恢复大量的碱和氧化铝。此外，应该对赤泥进行综合利用，以其为原料制造建筑材料、土壤改良剂以及其中的金属回收等等。

3 存在问题

虽然通过改造生产废水处理工艺能够大幅度降低新水的用量，但依旧存在一些问题：第一，底泥处理问题。氧化铝生产废水中存在大量的泥沙和悬浮物，在水中处理期间大量沉淀于预沉池和沉淀池中，平均淤积满周期为10天～15天，需要定期使用机械外运方式进行处理，额外增加了劳动与运行成本；第二，管道结垢问题。生产废水在排放过程中受到自身高碱性和高悬浮物特性影响，会在管道中形成积垢，给管道增加输送负担，降低了管道输送效率，极易出现设备堵塞。

4 结语

通过上述氧化铝生产废物处理改进措施，能够有效降低新水的使用量，降低水污染和赤泥的排放量，实现对铝产业的废物有效处理，还可以给企业带来明显的经济收益。在获得良好经济效应的同时还能够为社会效益做出贡献，树立良好的企业形象，改良厂区周边生态环境，实属一举夺得的优秀模式。