电解铝的清洁生产介绍.

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1、电解铝清洁生产电解铝清洁生产 一、电解铝行业国内外清洁生产概况一、电解铝行业国内外清洁生产概况 二、二、电解铝化工原理电解铝化工原理三、电解铝工业流程三、电解铝工业流程四、电解铝排污环节四、电解铝排污环节五、国内电解铝行业清洁生产评价指标体系五、国内电解铝行业清洁生产评价指标体系及其评价及其评价六、具体案例及分析六、具体案例及分析1、废水处理方面废水处理方面： 国外：处理后用于灌溉周围的植被 作为冷却水循环利用于铝的冷凝，发动机冷却 国内：主要通过混凝沉淀法来去除废水中污染物，采用 生产污水闭路循环来减少废水的排放 、固体废物方面固体废物方面: 在铝电解生产过程中，阴极碳素内衬及其他筑炉材料不

2、可避免地会受到钠、电解质和铝的侵蚀，吸收大量含氟盐，同时侵蚀过程中产生的应力作用会使槽变形和内衬破损。铝电解槽大修时，要全部清除电解槽内碳素内衬及其他筑炉材料，即形成大修废渣。 一、电解铝行业国内外清洁生产概况一、电解铝行业国内外清洁生产概况 我国各家铝厂对大修槽废渣除部分耐火材料我国各家铝厂对大修槽废渣除部分耐火材料回收利用外，其余排放途径基本为填沟倾倒，或回收利用外，其余排放途径基本为填沟倾倒，或露天堆放，没有妥善的处置措施。这些大修废渣露天堆放，没有妥善的处置措施。这些大修废渣受雨雪冲刷和浸泡，其中的可溶性氟浸出进入水受雨雪冲刷和浸泡，其中的可溶性氟浸出进入水中，渗入地下，有可能污染土壤

3、和地下水；另外中，渗入地下，有可能污染土壤和地下水；另外废渣长期露天堆放，渣表面风化废渣长期露天堆放，渣表面风化,形成粉尘，可产形成粉尘，可产生二次扬尘而污染大气生二次扬尘而污染大气。 从目前的情况看，国内外在电解铝产生的危从目前的情况看，国内外在电解铝产生的危险均未找到最适宜的处理方式。但以美铝为代表险均未找到最适宜的处理方式。但以美铝为代表的国际大铝业公司在堆存方式上则投入了大量财的国际大铝业公司在堆存方式上则投入了大量财力以减少环境风险。例如，废渣的堆存场地有多力以减少环境风险。例如，废渣的堆存场地有多个防渗层设计，并设有渗滤液收集处理系统和地个防渗层设计，并设有渗滤液收集处理系统和地下

4、水监测系统，以防止二次污染。下水监测系统，以防止二次污染。 寻求电解铝废渣的最佳处置方式，将是国内寻求电解铝废渣的最佳处置方式，将是国内外电解铝业亟待解决的问题。外电解铝业亟待解决的问题。 目前世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。目前世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔铝电解工业生产采用霍尔- -埃鲁冰晶石埃鲁冰晶石- -氧化铝融氧化铝融盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。氧化铝为熔质组成多相电解质体系。 二、电解铝化工原理二、电解铝化工原理主要过程主要过程 ：将冰晶石将冰晶石-氧化铝熔液

5、做电解质氧化铝熔液做电解质 碳素材料为阴极和阳极，碳素材料为阴极和阳极，直流电直流电从阳极导入从阳极导入 经电解液和铝液层从阴极棒导出经电解液和铝液层从阴极棒导出 直流电直流电的作用是以热能形式保持冰晶石、氧化铝等原料呈熔融状态和实的作用是以热能形式保持冰晶石、氧化铝等原料呈熔融状态和实现电化学反应。现电化学反应。 1、阳极反应、阳极反应 通常的阳极反应写成 C+2O2-4e=CO2 但是电解质中无O2-,主要含氧离子形式为（Al2OF6 ） 2-和（Al2O2F4 ） 2- ，从（Al2O2F4 ） 2-中移出第一个氧比移出第二个氧或比从（Al2OF6）2-中移出氧所需能量小得多，故正常情况

6、下，阳极反应为：（Al2O2F4）2-+C-4e=CO2+2Al2OF4消耗掉的Al2O2F42-通过下列反应补充：Al2OF4+Al2OF62-=Al2O2F42-+2AlF3 2、阴极主要反应阴极主要反应： 2Al3+（络合的）+ 6e 2Al 3、总反应：总反应： 2Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2三、电解铝工业流程三、电解铝工业流程四、电解铝排污环节四、电解铝排污环节 铝电解以冰晶石-氧化铝氟化铝的熔体为电解质，以炭素材料为电极进行电解。电解时在阴极上析出液态的金属铝，在阳极上产生气体。同时还散发出氟化物、粉尘等污染物为主的电解烟气。 在400600温度下，氧化铝中仍可含

7、有0.2%0.5%的水分。原料中的水分与固态氟化盐在高温条件下可发生化学反应，同时，进入熔融态电解质中的水分也可与液态的氟化盐发生化学反应，生成有害的HF气体为主的气-固氟化物等。 1、电解过程中产生、电解过程中产生氟化物氟化物2、沥青烟主要来源于该工序生阳极工段的、沥青烟主要来源于该工序生阳极工段的混捏机、磨粉系统及成型工段混捏机、磨粉系统及成型工段3、一氧化碳产生于电解槽的阳极。、一氧化碳产生于电解槽的阳极。 一氧化碳为无色、无嗅气体。它在血中与血红蛋白结合而造成组织缺氧。我国车间空气中的一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3，按照现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级中对毒物毒性分级的原则

8、，一氧化碳为级，属于高度危害。 4、在电解过程中还有硫化物产生。、在电解过程中还有硫化物产生。 5、电解槽烟囱排放的固体颗粒、电解槽烟囱排放的固体颗粒 C、Al2O3、Na3AlF6、Na5Al3F14、NaAlF4、AlF3、CaF等。 6、电解槽阳极产生碳渣、电解槽阳极产生碳渣电解槽电极用碳做电极，产生大量碳固体废渣 五、国内电解铝行业清洁生产评价指标体系及其评价 电解铝清洁生产评价是检验电解铝生产企业清洁生产实施成果， 并指导企业开展清洁生产的有效工具。通过运用生命周期分析方法对电解铝生产的全过程进行研究分析，确定覆盖原材料、 生产过程和产品的各个主要环节的电解铝清洁生产评价指标体系。该

9、指标体系采用层次化结构设计， 分为三级指标，每项指标按照层次分析法确定权重。 国内评价指标如下：一级指标名称 二级指标名称三级指标名称 管理与工艺设备要求国家质量管理体系达标情况 ISO9000达标 ISO14000达标 环境友好企业评审 原材料的质量标准体系情况氟化铝质量标准 氧化铝质量标准 冰晶石质量标准 碳阳极质量标准 电解槽 平均单槽日产原铝 系列标准槽型数 系列标准槽使用寿命（大） 资源消耗指标能源消耗指标 综合交流电耗 直流电耗整流电耗电流效率原材料消耗指标 氟化铝单耗氧化铝单耗冰晶石单耗阳极单耗产品指标 铝锭一级品合格率 不同企业因销售发展情况及主要产品不尽相同，据LCA边界分析

10、，只考虑铝锭一级品合格率 环境指标 吨铝废气排放总量 粉尘排放量SO2排放量CO2排放量CO排放量气态排放量吨铝固废排放量 废阳极炭块废阴极炭块其他内衬材料吨铝废水排放量 废物回收利用指标 废阳极回收利用情况 废阴极回收利用情况 废气回收处理情况 电解槽集气效率废气净化效率水循环利用情况 生产工艺设备与管理水平是实施清洁生 产的重要标志和保障。采用电解铝槽型可反 映电解铝生产的先进指标，采用国家质量管 理体系达标情况、原材料质量标准体系情况 可反映生产管理的高效指标。 原材料消耗指标主要考虑电解铝生产的 原辅材料在生产过程中是否对生态环境产生 不利的影响，及原料在企业生产过程中是否 得到充分利

11、用，原材料指标包括：氧化铝单 耗、氟化铝单耗、冰晶石单耗、炭块单耗。 （1）氧化铝单耗）氧化铝单耗 随着科学技术进步和生产管理的提高氧化铝单耗不断降低，国内铝电解企业氧化铝单耗处于19301950kg/t，最好企业已经达到1920kg/t。多余的消耗主要是运输损耗、加料过程中的飞扬以及其它机械损失造成的。随着机械化、自动化技术的发展，槽体密闭程度的提高，氧化铝的损失量是可以降低的。考虑大型预焙槽铝电解企业的生产管理水平和技术装备能力确定此项指标。 （2）氟化铝和冰晶石单耗）氟化铝和冰晶石单耗 氟化铝、冰晶石理论上它们都是不消耗的，然而在电解高温下氟化物（主要是氟化铝）的挥发与碱及碱土金属的相互