铝电解废阴极炭块及废耐火材料是电解铝生产过程中不可避免的固体废物。铝电解槽在运行5~8年后就需要停槽大修,电解槽大修时会产生废阴极炭块、废耐火材料等。铝电解废阴极炭块及废耐火材料中由于含有浓度较高的可溶氟化物和氰化物,对土壤、水域、动植物等危害极大。我国于2016年8月1日开始施行新的《国家危险物名录》,铝电解槽大修时产生的废阴极炭块及废耐火材料被明确列入危险废物。
我国已经连续17年电解铝产量处于世界第一,2017年电解铝产量3666万吨。按照每吨原铝产生15~20kg铝电解槽大修渣计算,2017年产生约55~73万吨大修渣。目前,国内对铝电解废阴极炭块及废耐火材料的处置方式主要以临时堆存、填埋为主,大部分企业没有无害化处置设施。随着新环保法的实施,铝电解废阴极炭块及废耐火材料的无害化处置势在必行。
国外对铝电解废阴极炭块及废耐火材料的研究始于1946年,经历了70多年的研究,无害化处理技术主要包括湿法处理技术和火法处理技术两大类。湿法处理技术主要是硫酸分解、碱液浸出、高温水解等,可回收HF、固体残渣和碱液,缺点是存在HCN、HF泄漏的危险,废阴极炭块中的炭没有得到有效利用,存在固体残渣和废水不达标。火法处理技术主要是采用高温旋风炉、等离子熔炼炉、密闭电炉、回转窑、电弧炉、循环流化床、硫酸高温热解等,可回收HF和含氟化钙的固体渣,缺点是工艺操作难度大,易出不合格残渣。
国内对铝电解废阴极炭块及废耐火材料的研究起步较晚,目前对铝电解废阴极炭块及废耐火材料的处理方式主要包括:火法处理、湿法处理、临时堆存、填埋、送危废中心。火法技术包括:采用真空炉、回转窑、煅烧炉等高温炉处理,可实现无害化,可回收部分氟和炭质材料,已进行半工业试验的是采用回转窑进行处理,缺点是投资大、资源利用率低。现有湿法技术包括:采用加压碱浸、盐浸、石灰溶出、次氯酸和石灰浸出、漂白粉和石灰除氰除氟、煤矸石和石灰处理、酸解处理、加硅高温水解等,有工业化应用,可回收部分炭质材料,缺点是只对废耐火材料进行处理,对废阴极炭块几乎未处理。临时堆存的方式只是暂时之计,对环境危害大。填埋的方式对废阴极炭块及废耐火材料未进行彻底无害化处理,投资大,维护费用高。送危废中心处理费用高昂,约2000-5000元/吨(不包含最新征收的1000元/吨的环保税)。
本标准的制订有利于促进铝电解废阴极炭块及废耐火材料无害化处置技术的进一步推广应用,有助于①促进我国的电解铝等产业的发展;②促进我国电解铝行业向绿色环保发展,促进先进技术的成功转化;③促进国计民生,铝电解废阴极炭块及废耐火材料无害化处置技术的广泛应用将极大促进我国健康事业的发展,减少有害物质对环境的污染;④促进早日规范铝电解废阴极炭块及废耐火材料无害化处置技术规范,采用统一标准对无害化渣进行有效的表征,极大程度上促进产业发展;⑤该技术的成功应用,可为企业节约不少的废阴极炭块及废耐火材料无害化处置费用。对于整个电解铝行业来说,2017年就可节约废阴极炭块及废耐火材料无害化处置费用约28.8亿元。
本标准的制定符合“十三五”节能环保产业发展规划需求。本标准符合国办发〔2015〕89号《国务院办公厅关于印发国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)的通知》中重点领域“加强生态文明标准化,服务绿色发展”, 环境保护专栏中明确提出要制修订固体废物综合利用、资源再生利用等标准,为建设资源节约型和环境友好型社会提供技术保障。
目前,国内外尚无铝电解废阴极炭块及废耐火材料无害化处置的技术规范及无害化渣质量评价的相关标准,由于无标可依,导致无害化渣的质量评价存在较大差异,极不规范。因此,铝电解废阴极炭块及废耐火材料处理技术规范亟待制定。